裏氏硬(ying)度計(ji)在(zai)熱(re)處(chu)理行業(ye)中的應(ying)用(yong)
熱(re)處(chu)理是提高和(he)保(bao)證(zheng)機(ji)械產品(pin)質(zhi)量及(ji)可(ke)靠性、提高制(zhi)造業(ye)市場競爭力的(de)重(zhong)要基(ji)礎之(zhi)壹(yi)，其(qi)行(xing)業(ye)水(shui)平(ping)的(de)高低(di)對(dui)制造業(ye)發(fa)展(zhan)起著(zhe)舉足輕重(zhong)的作(zuo)用。目前(qian)，我(wo)國的(de)熱(re)處(chu)理行業(ye)除(chu)了(le)少(shao)數(shu)廠(chang)家(jia)外(wai)，總(zong)體(ti)水(shui)平遠不能(neng)適應(ying)加入(ru)WTO後(hou)熱(re)處(chu)理行業(ye)面(mian)臨(lin)的(de)更(geng)激(ji)烈的市場競爭環(huan)境。在(zai)這(zhe)其(qi)中，我國的(de)熱(re)處(chu)理檢測設備(bei)更(geng)為落(luo)後(hou)。嚴(yan)重(zhong)的限制和(he)阻礙(ai)了(le)工藝(yi)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)和(he)造成產品(pin)質(zhi)量的不穩(wen)定(ding)，更(geng)重(zhong)要的(de)是不能(neng)有效的(de)防(fang)止產品(pin)出(chu)現(xian)不必要(yao)的質(zhi)量事(shi)故。下(xia)面(mian)我(wo)就(jiu)機(ji)械零(ling)件(jian)、工模具(ju)熱(re)處(chu)理後zui常用(yong)的(de)硬(ying)度測試來舉例。

    硬(ying)度是衡(heng)量金屬材料(liao)軟硬(ying)的壹(yi)個(ge)指標(biao)，硬(ying)度值(zhi)實際上(shang)不是壹(yi)個(ge)單(dan)位的(de)物理(li)量，它是表(biao)征(zheng)著(zhe)材料(liao)的彈(dan)性、塑性、形變、強化率(lv)、強(qiang)度(du)和(he)韌(ren)性等壹(yi)系列不同物理(li)量組合(he)的壹(yi)種綜合(he)性能(neng)指標(biao)，壹(yi)般(ban)可(ke)以(yi)認為硬(ying)度是指金(jin)屬表(biao)面(mian)上(shang)不大體(ti)積(ji)內抵(di)抗變形破裂的能(neng)力。采(cai)用便(bian)攜(xie)式(shi)裏氏硬(ying)度計(ji)進行硬(ying)度檢測的實用價(jia)值在(zai)於(yu)不必破(po)壞(huai)工件(jian)並可(ke)成批(pi)檢驗(yan)零(ling)件，已(yi)成為產品(pin)質(zhi)量檢查(zha)、制定(ding)合(he)理工藝(yi)和(he)分(fen)析產品(pin)質(zhi)量的重(zhong)要實驗方法之(zhi)壹(yi)。

    我壹(yi)直工作(zuo)在(zai)熱(re)處(chu)理的生產現(xian)場(chang)，根(gen)據(ju)對(dui)裏氏硬(ying)度計(ji)的使(shi)用(yong)狀(zhuang)況(kuang)與使(shi)用(yong)方式，我(wo)認為裏氏硬(ying)度計(ji)是壓入和(he)回(hui)跳硬(ying)度值(zhi)組合(he)的壹(yi)種測試方式，從(cong)結(jie)構上(shang)有它(ta)*而又(you)廣泛(fan)的(de)實用性，尤其(qi)是測試大中型尺(chi)寸而(er)且形狀復雜的(de)工件(jian)及(ji)工模具(ju)的(de)硬(ying)度值(zhi)與失效分(fen)析，具(ju)有(you)其(qi)他(ta)類(lei)型硬(ying)度計(ji)不可(ke)替(ti)代的(de)優(you)勢(shi)。
結(jie)構件(jian)及(ji)模具(ju)檢測實際使(shi)用(yong)情況

壹(yi)、用裏氏硬(ying)度計(ji)測試硬(ying)度來分析、驗證(zheng)大型齒軸、內齒圈預處理(li)工藝(yi)及(ji)滲碳淬(cui)火(huo)工藝(yi)的(de)方法：
1、預處理(li)工藝(yi)後(hou)測試

    這道(dao)工藝(yi)操(cao)作(zuo)後(hou)的質(zhi)量直接影(ying)響(xiang)滲碳工藝(yi)操(cao)作(zuo)後(hou)齒軸、內齒圈滲碳層(ceng)硬(ying)度分(fen)布(bu)的(de)均勻性、齒部的變(bian)形量。更(geng)重(zhong)要的(de)是芯(xin)部的強(qiang)度(du)（未滲層(ceng)）。當用(yong)裏氏硬(ying)度計(ji)測試齒軸的齒部及(ji)柄(bing)部、內齒圈的外(wai)圓(yuan)內徑及(ji)端面，如果(guo)發(fa)現(xian)測試的同壹(yi)區域(yu)硬(ying)度zui高(gao)和(he)zui低(di)的相差(cha)較大，在(zai)審查(zha)儀(yi)表(biao)爐溫、裝(zhuang)爐方式、工藝(yi)冷(leng)卻(que)方式都正(zheng)常的(de)前(qian)提條件(jian)下(xia)，就(jiu)可(ke)根(gen)據(ju)硬(ying)度值(zhi)高低(di)差值(zhi)及(ji)分布(bu)的(de)狀況，推斷出(chu)工件(jian)內組織(zhi)存(cun)在(zai)著(zhe)偏析或帶(dai)狀組織(zhi)。如金(jin)相圖(tu)片顯(xian)示的帶(dai)狀偏析

     因(yin)為用(yong)硬(ying)度法測試的實況是測試點(dian)在(zai)黑(hei)色的(de)珠光體(ti)帶(dai)硬(ying)度偏高(gao)，在(zai)白(bai)色鐵(tie)素體(ti)帶(dai)硬(ying)度偏低(di)。這種組織(zhi)缺陷(xian)在(zai)隨(sui)後的(de)滲碳淬(cui)火(huo)工藝(yi)操(cao)作(zuo)中是不可(ke)能(neng)消除(chu)，而是被(bei)保(bao)留下(xia)來。壹(yi)旦大型齒軸、內齒圈存(cun)在(zai)這(zhe)種組織(zhi)缺陷(xian)，在(zai)裝(zhuang)機(ji)使(shi)用(yong)時不僅(jin)會造成使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)短(duan)的問題，而(er)且常(chang)造成重(zhong)大設備(bei)事(shi)故。當(dang)我們通(tong)過測試硬(ying)度法可(ke)推斷出(chu)鍛(duan)件中有這(zhe)種帶(dai)狀偏析後，立(li)即(ji)采(cai)用固(gu)溶處理工藝(yi)操(cao)作(zuo)或(huo)其(qi)他(ta)消(xiao)除(chu)帶(dai)狀偏析的工藝(yi)即(ji)可(ke)消(xiao)除(chu)缺陷(xian)，從(cong)而(er)防(fang)止設備(bei)事(shi)故的(de)發(fa)生、減少(shao)損失(shi)。
2、滲碳工藝(yi)後(hou)測試

    這道(dao)工藝(yi)氏(shi)齒軸與內齒圈的zui終(zhong)熱(re)處(chu)理工藝(yi)，通(tong)常檢驗(yan)人(ren)員只對(dui)試樣(yang)測試HRC硬(ying)度，如圖(tu)：

    然(ran)後(hou)再切(qie)開試(shi)樣(yang)做(zuo)金(jin)相分(fen)析：滲層(ceng)馬氏體(ti)級(ji)別、碳化(hua)物級(ji)別、形態分布(bu)、殘(can)余奧氏體(ti)量形態、心部馬氏體(ti)級(ji)別，再用顯(xian)微硬(ying)度計(ji)測試滲層(ceng)從(cong)表(biao)層(ceng)至HV550硬(ying)度為深(shen)層(ceng)深(shen)度以(yi)上操(cao)作(zuo)作(zuo)為終(zhong)檢。但從(cong)現(xian)場(chang)發(fa)生齒軸早(zao)期(qi)失(shi)效斷(duan)軸，齒部嚴(yan)重(zhong)磨損的(de)事(shi)故分(fen)析中發(fa)現(xian)，實物的(de)硬(ying)度低(di)於(yu)試樣(yang)的(de)硬(ying)度，尤(you)其(qi)常(chang)常(chang)出(chu)現(xian)在(zai)深(shen)層(ceng)滲碳時，原(yuan)因(yin)是實物齒軸、內齒圈與試樣(yang)不是同塊料(liao)上截取(qu)下(xia)來的，也(ye)不是同壹(yi)爐所做(zuo)的(de)預處理(li)。這(zhe)樣(yang)在(zai)實物與(yu)試(shi)樣(yang)滲前(qian)原(yuan)始組織(zhi)不同，滲後的(de)組織(zhi)與硬(ying)度有(you)壹(yi)定差(cha)異(yi)，更(geng)主(zhu)要的是在(zai)整個(ge)滲碳工藝(yi)操(cao)作(zuo)中，由於(yu)工件(jian)的(de)擺放及(ji)滲碳表(biao)面(mian)積(ji)巨(ju)大的差異(yi)（化學熱(re)處(chu)理吸收過程的(de)相界(jie)面反(fan)應(ying)及(ji)主(zhu)要因(yin)素(su)中有壹(yi)條滲入介(jie)質(zhi)各組分(fen)的濃(nong)度與(yu)工件(jian)表(biao)面(mian)狀(zhuang)態(tai)、表(biao)面(mian)形狀、表(biao)面(mian)積(ji)大小(xiao)及(ji)表(biao)面(mian)能(neng)量對(dui)化學熱(re)處(chu)理過程有(you)極其(qi)重(zhong)要的(de)影(ying)響(xiang)）把裏氏硬(ying)度計(ji)測試出(chu)的(de)硬(ying)度與(yu)試樣(yang)上(shang)洛氏硬(ying)度計(ji)及(ji)顯(xian)微硬(ying)度計(ji)測試出(chu)的(de)硬(ying)度相比(bi)較、加之(zhi)對(dui)試樣(yang)滲層(ceng)的金(jin)相組織(zhi)分析結(jie)合(he)起來，就可(ke)較快(kuai)而(er)準確(que)的找(zhao)出(chu)產生質量問題的(de)原因(yin)。加之(zhi)作必要(yao)的工藝(yi)調(tiao)整，可(ke)在(zai)工件(jian)組裝(zhuang)前(qian)就(jiu)把事(shi)故隱(yin)患消除(chu)。
二、用(yong)裏氏硬(ying)度計(ji)測試硬(ying)度來分析、驗證(zheng)中大型復(fu)雜結(jie)構模具(ju)工藝(yi)，

    這(zhe)是壹(yi)支用(yong)馬氏體(ti)不銹(xiu)鋼所(suo)制(zhi)作(zuo)的飼(si)料(liao)模具(ju)，主(zhu)要用於(yu)生產飼(si)料(liao)。模具(ju)上(shang)有(you)10000～27000個(ge)孔(kong)，每(mei)小(xiao)時有(you)10噸(dun)的混合(he)飼(si)料(liao)粉狀(zhuang)物從(cong)模孔(kong)區擠出(chu)成為顆(ke)粒(li)狀。所以(yi)環模質量與使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)的關(guan)鍵控(kong)制(zhi)點(dian)是環(huan)模上模孔(kong)區的(de)硬(ying)度與(yu)滲層(ceng)。以(yi)下(xia)是模孔(kong)磨損的(de)實物圖(tu)片(pian)：

    由於(yu)模具(ju)尺(chi)寸大，而且模孔(kong)分布(bu)在(zai)外(wai)圓(yuan)上，測試點(dian)是個(ge)曲(qu)面，孔(kong)與孔(kong)之(zhi)間的間距壹(yi)般(ban)有(you)3～4mm，在(zai)這(zhe)種條件(jian)下(xia)正(zheng)好發(fa)揮了(le)裏氏硬(ying)度計(ji)的多(duo)樣(yang)適用(yong)性與小(xiao)巧攜(xie)帶(dai)方便(bian)的(de)特(te)點(dian)，能(neng)夠(gou)準確(que)的測試出(chu)模孔(kong)處實際硬(ying)度。根(gen)據(ju)實測的硬(ying)度以(yi)及(ji)對(dui)試塊所作的金(jin)相分(fen)析，可(ke)更(geng)合(he)理的(de)修正(zheng)和(he)制(zhi)定工藝(yi)，充分發(fa)揮材料(liao)潛力，提高使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)。如環(huan)模壹(yi)小(xiao)時出(chu)10噸(dun)飼(si)料(liao)，當延長10小(xiao)時使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)就可(ke)出(chu)100噸(dun)飼(si)料(liao)，會給(gei)企(qi)業(ye)帶(dai)來巨大的經濟(ji)效益。
三(san)、工模具(ju)失(shi)效分(fen)析中裏氏硬(ying)度計(ji)的作用
材質5CrMnMo大型熱(re)鍛(duan)模具(ju)在(zai)使(shi)用(yong)中常因(yin)為型腔(qiang)早(zao)期(qi)磨損、塌陷(xian)而(er)失(shi)效。如下(xia)圖(tu)：

    當(dang)用(yong)裏氏硬(ying)度計(ji)對(dui)磨損區(qu)測試硬(ying)度時發(fa)現(xian)磨削的(de)硬(ying)度值(zhi)低(di)於(yu)未使(shi)用(yong)前(qian)測試的硬(ying)度（38～42HRC）在(zai)32～34HRC範(fan)圍。這就說明(ming)在(zai)紅(hong)熱(re)的(de)毛坯（>10000C）對(dui)型腔(qiang)加熱(re)的(de)第二階(jie)段（毛(mao)坯(pi)在(zai)型腔(qiang)加熱(re)大體(ti)可(ke)分(fen)為四(si)個(ge)階(jie)段）,受(shou)熱(re)量大約(yue)在(zai)80％～85％時，因(yin)模腔(qiang)壁厚(hou)散熱(re)慢(man)，某些(xie)點(dian)區溫(wen)度(du)高(gao)達6500C以(yi)上。當(dang)模具(ju)型腔(qiang)因(yin)傳導受熱(re)後(hou)溫度超過模具(ju)回(hui)火(huo)溫(wen)度(du)，模具(ju)在(zai)工作(zuo)過程中是處(chu)在(zai)繼(ji)續(xu)回(hui)火過程階(jie)段，將(jiang)繼續(xu)發(fa)生組織(zhi)與性能(neng)的變化(hua)，就(jiu)造成了(le)磨損區(qu)硬(ying)度值(zhi)的降低(di)而發(fa)生熱(re)磨損，就(jiu)表(biao)明(ming)5CrMnMo這種熱(re)作(zuo)模具(ju)鋼(gang)不適宜(yi)做(zuo)大型模具(ju)。當(dang)選(xuan)用(yong)600～6500C溫(wen)區(qu)內服役(yi)的(de)熱(re)作(zuo)模具(ju)如3Cr2W8V，3Cr3Mo3VNb這(zhe)類(lei)熱(re)穩(wen)定(ding)性、熱(re)強(qiang)性、屈服強度(du)的熱(re)作(zuo)模具(ju)鋼(gang)比(bi)采(cai)用5CrMnMo更(geng)適宜(yi)。

    在(zai)中國這(zhe)個(ge)工業(ye)化(hua)進(jin)程還(hai)遠沒(mei)有完成的情況下(xia)，迫(po)切(qie)需(xu)要(yao)努力縮短(duan)與先進(jin)制(zhi)造水平(ping)的差距，作(zuo)為企(qi)業(ye)必須(xu)從(cong)戰(zhan)略(lve)高(gao)度上來認識(shi)到熱(re)處(chu)理行業(ye)，不僅(jin)從(cong)設備(bei)、工藝(yi)，尤(you)其(qi)是檢測設備(bei)急(ji)需(xu)要(yao)不斷(duan)吸取(qu)國內外(wai)新(xin)技(ji)術(shu)，更(geng)要(yao)看(kan)在(zai)熱(re)處(chu)理企業(ye)中實際生產應(ying)用(yong)的情況。這(zhe)才(cai)是壹(yi)個(ge)非(fei)常明(ming)智(zhi)的舉措(cuo)，因(yin)為在(zai)加入(ru)WTO後(hou)按(an)世(shi)貿規(gui)則有五(wu)年過渡期(qi)，對(dui)我國制(zhi)造業(ye)而(er)言(yan)，這(zhe)是壹(yi)個(ge)非(fei)常關(guan)鍵的時期(qi)，之(zhi)所以(yi)說是關(guan)鍵是因(yin)為過渡期(qi)後(hou)我(wo)國制(zhi)造業(ye)企(qi)業(ye)基(ji)本(ben)上(shang)將(jiang)處於(yu)國外(wai)大公(gong)司(si)同等競爭地(di)位，而且在(zai)這(zhe)過渡期(qi)中，我們尚可(ke)充分準備(bei)提升競爭力，所(suo)以(yi)這是對(dui)企業(ye)非(fei)常(chang)緊(jin)迫的要求。