里氏硬度计校准规范.docx

JJF中华人民共和国国家计量校准规范JJFxx×x-2024里氏硬度计校准规范CalibrationSpecificationforEquotipHardnesstester（征求意见稿）××××-××-××发布XXXX-XX-XX实施国家市场监督管理总局发布JJFXXXX-2024代替 JJG747-1999里氏硬度计校准规范CalibrationSpecificationforEquotipHardnesstester本校准规范经国家市场质量监督管理总局XXXX年XX月XX日批准，并自XXXX年XX月XX日起施行。归口单位：全国力值硬度重力计量技术委员会主要起草单位：中国计量科学研究院广东省计量科学研究院中国航空工业集团公司304所参加起草单位:本检定系统表委托全国力值硬度重力计量技术委员会负责解释主要起草人:参加起草人:弓I言I1范围12引用文件13术语和计量单位14概述25计量特性46校准条件57校准项目和校准方法58校准结果表达59复校时间间隔510附录A标准里氏硬度块的校准5H附录B不确定度评估512附录C证书内页格式、原始记录格式513附录D维氏硬度与里氏硬度换算值514附录E布氏硬度与里氏硬度换算值515附录FD型冲击装置不同方向修正量516附录G标准里氏硬度机517附录H快速制订换算表5引言本规范根据JJFlO71-2010国家计量校准规范编写规则的要求来编写。本规范在制订过程中，充分考虑了JJG747-1999里氏硬度计检定规程、ISO16859、GB/T17394中关于里氏硬度计、里氏硬度块的术语、符号与定义，以及相关的技术要求、技术指标和检验方法。本规范在正文中给出了里氏硬度计、在附录中给出了里氏硬度块计量特性的具体校准条件、校准项目、校准方法。本规范为首次发布。代替JJG747T999里氏硬度计检定规程。与JJG747T999相比，除编辑性修改外，本规范主要技术变化如下：一增加了冲击体冲击速度的校准一增加了冲击体球面最小凸出量的校准一增加了对冲击体碳化鸨球头硬度的校准方法一增加了里氏硬度计软件修正的校准一增加了HLDL换算表一增加了里氏硬度计测量结果、标准里氏硬度块示值的不确定度评估一增加了对标准里氏硬度机的技术要求1 范围本规范适用于符合ISO16859和GB/T17394要求新制造、使用中、修理后的里氏硬度计（以下简称硬度计）和标准里氏硬度块（以下简称标准块）的校准。2 引用文件本规范引用了下列文件：JJG747-1999里氏硬度计检定规程JJG148-2006标准维氏硬度块检定规程JJG151-2006金属维氏硬度计检定规程GB/T17394IS016859凡是注明日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有修改单）适用于本规范。3 术语和计量单位下列术语和定义适用于本规范。3. 1里氏硬度计利用电磁感应定律、弹性冲击原理、塑性变形原理制造，测量金属材料硬度的硬度计。3.2 冲击速度冲击体向前冲击时，距离材料表面Inlm位置时的速度值。3.3 冲击装置用于测量回弹速度与冲击速度比值的装置，大部分是利用法拉第电磁感应定律，用与速度成正比的感应电压比代替速度比。由带有永磁体、球头的冲击体,若干匝数的闭合线圈，以及三爪抓钩、冲击导管和弹簧等组成。3. 4换算表里氏硬度值溯源至维氏硬度基准和布氏硬度基准。故里氏硬度的赋值由维氏硬度基准、布氏硬度基准来完成。本规范在附录中给出HLD、HLC、HLD+15、HLDL、HLE、HLG七种里氏硬度的换算值。换算表，必须对应着里氏硬度与其它硬度标尺正确的换算关系。4概述4. 1原理里氏硬度计是根据塑性变形和弹性冲击回弹原理制成，用于测定金属材料的硬度。里氏硬度试验方法是动态硬度测量的试验法，它的原理是用规定材料、质量、硬度、几何尺寸的冲击体，以一定的速度冲击材料表面。接触材料表面后，在微秒级的时间尺度内，冲击体顶端球头（由筲钻合金、金刚石或陶瓷制造）克服材料的弹性极限，进而产生相应塑性变形,消耗了部分动能后，残余能量无法继续突破材料弹性极限，最终被材料弹起。在距离材料表面Imln处，回弹速度与冲击速度之比乘以1000,即为里氏硬度值。HL=×1000巧里氏硬度计由冲击装置和显示装置组成。其特点是：单片机接收从冲击装置发出，经过滤波后的电压信号，经过放大电路和ADC,将模拟信号转换成数字信号，经过MCU处理，直接或者通过换算表得出硬度值，由液晶屏显示结果及图形。也可以测量位移、时间信号，转换成速度比值，还可以利用多普勒激光装置测量频率变化，转换成速度，最终得出里氏硬度值。带有磁性的冲击体在测量过程中，所感应出的电压随时间变化，如图1所示。图1：246.609AE/ U田理200-100-190.6470IoO2003004时间/ms材料消耗冲击能量后，释放弹性能量的能力，表征材料的里氏硬度值，用距离材料表面Imm处的回弹速度为与冲击速度口的比值乘以1000来表征。故里氏硬度既跟材料的塑性变形有关，同时又跟材料的弹性模量有关。当无法测量冲击体速度时，也可以用由运动速度感应出的电压比值，代替速度比值，来表征里氏硬度值。一系列的电压变化中，第一个波谷和波峰的比值乘以1000,即为里氏硬度值。如图2所示。图2：247.502AEy出印-192.688 , lO2.55,7.5 IO时间/ ms12.51517.520HL =困XlOoO =nBLvisin× IoOO=" XlooOUl式中：蚱一冲击体在距离材料表面Imm处的回弹速度；V1一为冲击体在距离材料表面Imm处的冲击速度；Ur一冲击体在距离材料表面InIm处回弹时感应出的电压值；Ul冲击体在距离材料表面ImnI处冲击时感应出的电压值；一冲击体冲击过程中磁场方向与闭合线圈平面的角度；一冲击体回弹过程中磁场方向与闭合线圈平面的角度。4.2结构硬度计的结构：由释放按钮、加载弹簧（免位弹簧）、冲击弹簧、三爪抓钩、冲击体（含永磁体、硬质合金球头）、闭合线圈、识别电阻、支撑环、滤波电路、单片机、液晶屏组成。D型里氏硬度计机械部分结构如图3所示。图3D型里氏硬度计机械部分结构示意图D型冲击装置在使用中，操作者握住套筒，带动复位弹簧向下按，直到三爪抓钩抓住冲击体末端吊扣，然后在复位弹簧的作用下，冲击体回到初始位置。按下释放按钮，三爪抓钩松开吊扣，在冲击弹簧作用下冲击体以20g加速度向前运动，在距离材料表面Imin位置达到2.05ms,并撞击材料，然后回弹。冲击装置透视图、冲击体示意图如图4、图5所示。说明；1驿放按fib2加载片）L3加级食I4彻5小型支水环;6大型支承环;7试件；8冲击体顶常球面*头9线1部Ih10冲击体J11安全卡Ih12导管；13冲击鼻IL图4：冲击装置透视图说明：1永磁体（N:北极3：南极）；2冲击体；3 冲击体顶端球的冲头；4 感应线圈：图5:冲击体示意图常用冲击装置的使用范围，见表1表1常用冲击装置适用的硬度范围材料/弹性模量E(Nmm2)MPa里氏硬度范围(HL)相应的硬度值布氏法(0.102F=30D2)IIBS维氏法HV洛氏法HRC肖氏法HSD钢和合金210000D、DC、C型冲击装置300-700300-890510-890500-90080-45580-94020-6832.5-99.5E型冲击装置783-890714-890720-90065-120050-6865.7-99.5铝合金65000-85000冲击装置D和DC型200-56030-160钢和合金210000冲击装置D+15型300-700300-890515-89059-45059-94120-68冲击装置C型300-65090-455钢和铸钢210000冲击装置G型300-75090-646灰铸铁和球墨铸铁120000-180000冲击装置G型360-600127-3645计量特性5.1 外观及通用特性5.1.1 1.1硬度计必须有铭牌，标明产品型号、主机编号与冲击装置编号、制造厂商等信息，必须配有常用硬度范围的标准块。5.1.2 硬度计冲击装置应正常灵活地工作。三爪抓钩应能顺利抓取冲击体，冲击导管及冲击体上不得有金属屑，冲击体内部永磁体不得有松动、破裂。5.1.3 硬度计必须具备相适应的换算功能。换算表应符合国家标准并嵌入主机中。当弹性模量不是换算表中210000N/mn/的材料时，应由相应法定计量机构另行制定换算表。5.1.4 冲击体球头表面状态检查使用高精度工具显微镜，放大200倍，观察球头顶部的表面粗糙度。5.2显示装置在正常工作条件下，显示屏幕应能连续、稳定地工作，字迹应该清晰、可靠。5.3打印机配置并使用打印装置的硬度计，打印字迹应清楚，且应与屏幕上显示的硬度值一致。5.4冲击装置5.4.1冲击体的冲击速度见表2表2里氏硬度计常用7种冲击装置及主要参数主要技术参数冲击体类型D型S型E型DL型D+15型C型G型冲击能量(mJ)11.511.411.511.9511.23.090.0冲击速度2.05÷2.052.051.821.71.43.0(ms)0.1±0.1+0.1±0.1±0.1÷0.1±0.1冲击体质5.455.405.457.257.753.120.0量(g)+0.1+0.1±0.1±0.1±0.1±0.05+0.3球头半径1.51.51.51.391.51.52.5(mm)±0.005±0.005±0.005±0.005±0.005±0.005±0.005球头硬度16001600>45001600160016001600(HV2)+100±100±100±100±100±100球头最小凸出量(mm)0.30.30.320.30.30.6球头材料铝钻合金陶瓷日岁日日金刚石铝钻合金鸨钻合金鸨钻合金鸨钻合金5.4.2冲击体的质量见表25.4.3冲击体球头直径见表25.4.4冲击体球头硬度见表25.4.5冲击体球头顶端球面相对于压头底座最小凸出量见表25. 4.6冲击体球头材料见表25.5里氏计的示值误差及重复性见表7表3里氏硬度计示值误差及示值重复性要求冲击装置冲击方向冲击方向修正值里氏硬度计示值误差里氏硬度计重复性D型