本站原创【摘 要】本文从重点从硬度测试方法、检测时机的选择等几个方面论述了硬度检测在特种设备定期检验中的实际应用.
【关 键 词】检测时机；里氏硬度
1.硬度的定义及影响因素
硬度是衡量材料软硬程度的一个性能指标.材料硬度值与其强度存在一定的比例关系,对钢铁材料而言,其抗拉强度近似等于三份之一布氏硬度值.材料化学成份中,大多数合金元素都会使材料的硬度升高,其中碳对材料硬度的影响最直接,碳含量越大,其硬度越高,因此硬度试验有时会用来判断材料强度等级或鉴别材质,材料不同金相组织具有的硬度也不同.一般来说,马氏体硬度高于珠光体,珠光体硬度高于铁素体,铁素体硬度高于奥氏体,通过硬度可以大致了解材料的金相组织,以及材料在加工过程中的组织变化和热处理效果.加工残余应力与焊接残余应力的存在对材料的硬度也会产生影响,加工残余应力及焊接应力值越大,硬度越高.
2.硬度测试的作用
（1）可以使我们知道该容器的材质硬度大小,有没有发生变化和利用表1-1,可间接了解其强度大小,对容器材质是否发生变化有了依据.
（2）通过对容器的焊接接头热影响区硬度测试,可以评价其热处理效果以及借助金相检查可查明原因.若在焊缝热影响区所测的三点以上的硬度值相差在7~20HB范围时,就可表明其热影响区的金相组织正常、硬度值正常,强度满足；若在其热影响区所测三点以上的硬度值相差大于20HB时,则说明其热影响区的强度下降太多,金相组织发生变化.例如16MnR材质的容器,其焊接接头热影响区的σb下降,经金相检查,可知其下降的原因是其热影响区出现大量的魏氏组织造成的.
（3）所测硬度值可以判断在用压力容器是否产生应力腐蚀,如果所测硬度HB＜250时,一般不产生腐蚀.
（4）可用于判断材质的金相组织是否发生变化,因为不同的金相组织,其硬度是不同的,如铁素体（F）HB等于80～120,珠光体（P）HB等于160～250,渗碳体（Fe3C）HRC70～75,奥氏体（A）HB等于160~200,所以当材料组织发生变化,必然会在硬度值上得到反映.
3.硬度测试时机的选择
对于一般的碳素钢、低合金钢材质设备,当材质不清或有疑问时,可通过测定硬度,并根据硬度与强度的关系,近似求出材料的强度值.常用的换算公式：
δs等于3.28HV(适用于母材硬度小于221的材料)
另一公式δb等于3.55HB（适用于硬度小于175的材料）
设备使用过程中,由于压力、温度、介质等工况条件的影响,会出现脱碳现象,当怀疑脱碳时,对可疑部位进行硬度测定.在高温下长期使用后,有可能引起渗碳、渗氮、硫化、钒化及石墨化等现象,使材料的硬度改变,应进行硬度抽查.如湿硫化氢应力腐蚀环境中的碳钢HB<200,合金钢HB<235,液氨储罐材料的临界硬度为HV210.对于应力腐蚀环境的中设备,应进行硬度测试.螺栓、螺母等附件材质不清或热处理状态不明时,可通过硬度测试加以判断.
硬度测试的要求：⑴要认真选好两个容器测定点：即怀疑部位和正常部位；⑵所选定的测定点需打磨,并要达到所要求的粗糙度,且测定点大小约为3.0×3.0cm2；⑶在同一个测定点区域内,必须测量3点以上,并将其算数平均,所得值作为评定结果.
4.影响硬度测试精度的因素
（1）试件的预处理.一般要求表面粗糙度达到2μm相当于6,否则影响测试结果.被表面不洁,有油污影响测试精度.
（2）曲面工件测试.曲率半径小于30mm的试件在测试时应使用小支承环,否则值不准.
（3）试件厚度应大于5mm,当试件为大面积板材时,应测试点的背面加固或支撑,否则即使厚度较大仍可能因试件变形导致测试值不准.
（4）试件本身不得带磁,否则影响精度.测试温度：-10℃~45℃.
（5）按动冲击装置释放瞬间,应保持工件、冲击装置、操作员身体处于稳定状态.
5.常用硬度测试的方法
硬度试验的方法较多,原理也不相同,测得的硬度值和含义也不完全一样.最普通的是静负荷压入法硬度试验,即布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等.硬度其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力.最流行的里氏硬度（HL）、肖氏硬度(HS)则属于回跳法硬度试验,其值代表金属弹性变形功的大小.
现在很多现场检验用得都是便携式的里氏金属硬度计用来测量硬度.合理的里氏硬度检测方法及使用注意事项,能让里氏检测结果更精确,仪器使用寿命更长久.里氏硬度检测最重要的就是要按照规定的程序进行：
（1）向下推动加载套或用其他方式锁住冲击体,将冲击装置支撑环紧压在试样表面上,冲击方向应与检测面垂直.
（2）平稳地按动冲击装置释放钮,读取硬度示值.
（3）检测时,冲击装置尽可能垂直向下,对于其他冲击方向所测定的硬度值,如果硬度计没有修正功能,应进行修正.对于需要耦合的试样,检测面应与支承台面平行,试样背面和支承台面必须平坦光滑,在耦合的平面上涂以适量的耦合剂,使试样与支承台在垂直耦合面的方向上成为承受压力的刚性整体.耦合剂可采用黄油等油脂,涂于试样背面和支撑平台上.
（4）对于大面积板材、长杆、弯曲件等试样,在检测时应予适当的支承及固定以保证冲击时不产生位移及弹动.每个试样一般进行五次检测.数据分散不应超过平均位的±15HL.任意两压痕中心之问距离或任一压痕中心距试样边缘距离应符合.
（5）对于特定材料,欲将里氏硬度值较准确地换算为其他硬度值,必须做对比试验以得到相应换算关系.硬度间的换算.因弹性模量E差异较大,各类金属有不同的换算表.
6.总结
对于需进行硬度测试的工件,首先要看钢材大小,大的话看能不能锯下来,如果不行就只能用里氏硬度计,里氏硬度计是专门针对大工件的,误差要看客户的要求,转换要求严不严,因为转换本来就有误差,加上人为误差,机器本身也有误差,硬度块的均匀度等,误差会比较大,若用里氏硬度计打出一个硬度为HB330,若用户要求用布氏,则调为布氏来打硬度.若换算会产生较大的误差.
对于布氏来说,一般厚度小于3MM那就薄了.如果厚度大到搬动困难,用里氏.不论用里氏还是洛氏,转换成布氏,都会有一定误差.所以尽量选用布氏.特别是里氏硬度计,本身误差就会很大.洛氏硬度计准.里氏一般是不得已才用（太大了,搬动困难）.如果工件重量大于15公斤,厚度大于20mm,建议用里氏硬度计配G型冲击装置,按里氏硬度计上硬度键调到显示屏出现布氏HB符号,直接打硬度就可以了.用里氏硬度计配D型冲击装置打HB对工件表面粗糙度要求较高,表面处理达不到要求则HB打不准确.若材料是锻造的,就不要让硬度计自动换算成布氏硬度,这样偏差很大的,要通过表格查取.