里氏硬度与洛氏硬度的数值关系

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1、烟台师范学院学报(自然科学版)YantaiNormalUniversityJournal(NaturalScience)2002,18(3):175—178里氏硬度与洛氏硬度的数值关系122杨淑荣,郑伟,张利(海军航空工程学院,1.基础部,2.机械工程系;山东烟台264001)摘要:以35钢、T8钢为试验材料,探讨了里氏硬度HLD和洛氏硬度HRC之间的数值关系,用MATLAB工具给出了具体的回归分析曲线拟合关系式.关键词:硬度;热处理;曲线拟合中图分类号:TB114文献标识码:A文章编号:1004-4930(2002)03-0175-

2、04金属材料硬度是研究金属材料力学性能的一项重要指标,硬度测试方法是对金属材料进行宏观分析的重要手段之一,目前广泛应用的有洛氏、布氏、维氏、肖氏硬度等,而里氏硬度则是一个较新概念.本文研究以时代HLN-11系列里氏硬度计为例,探讨里氏硬度HLD和洛氏硬度HRC之间的数值关系,其结论对硬度测试技术研究和生产应用有一定的现实意义.1里氏硬度原理时代HLN-11系列D型里氏硬度计试验标准系统配置有硬度计主机、打印机、D型冲击装置.D型冲击装置如图1所示(工作态:冲击体装入导管内,支撑环与线圈部件连接),装有碳化钨球的冲击测头,在一定的试验力

3、作用下冲击试样表面,测量冲击测头距试样表面1mm处的冲击速度与回跳速度,利用电磁原理,感应出与速度成正比的电压.里氏硬度值以冲击测头回跳速度与冲击速度之比来表示,即VBHL=1000×,VA式中HL—里氏硬度值;VB—冲击测头回跳速度;VA—冲击测头冲击速度.对于给定的材料(如钢材、铝等),HL值即其硬度值.常用材料的HL值与其他标准的静荷硬度值(布氏、洛氏)的关图1里氏硬度计D型冲击装置系曲线,使我们能将HL值与相应的硬度值相互转换.课题所采用“时代HLN-11系列D型里氏硬度计”是一种先进的手持式硬度测试仪收稿日期:2002-01

4、-17作者简介:杨淑荣(1963—),女,讲师,大学本科,主要从事微分方程稳定性理论的研究.176烟台师范学院学报(自然科学版)第18卷器,该机具有易携带、测试精度高、测量范围广、操作方便并适用于所有常用金属材料等.对比试验采用HR-150A型洛氏硬度计,针对研究问题,我们选择C标度.2试验材料及热处理工艺基于要求金属材料硬度范围较宽和硬度HRC标度的使用广泛的特点,我们选择了35钢、T8钢作为试验材料,试样尺寸
15×10.本试验对两种材料分别进行淬火和不同温度下回火,测定其里氏硬度HLD及洛氏硬度HRC值.表1、表2是35钢,T8

5、钢对应的各种热处理规范及用两种仪器所测得的硬度值.表1T8,35钢对应的各种热处理规范材料淬火温度/℃回火温度/℃冷却方式保温时间/minT877050—550水冷103588050—550水冷10表2洛氏硬度值及里氏硬度值室温度/℃5015025035045055035钢64.958.956.353.451.144.5HRC值T8钢70.363.959.854.251.245.135钢667596549532515496HLD值T8钢7176335975535424803数据处理与分析本课题采用回归分析法研究里氏与洛氏硬度值之间的关

6、系.运用MATLAB科学计算软件进行处理数据、曲线拟合等.设x,y分别是回归方程y=f(x)的自变量和函数,fxy1,fxy2,fxy3分别是1,2,3次回归方程的系数数组.利用前面所测得的数据,35钢程序运行结果如下:fxy1=(3.7087,358.7668),fxy2=(0.0291,0.9504,419.8372),fxy3=(0.0059,-0.8101,38.7691,-119.7203),拟合曲线图形如图2(A).类似地,对于T8钢,得到程序运行结果如下:fxy1=(4.5644,320.34300),fxy2=(0.1

7、622,-11.3789,673.4900),fxy3=(1.0e+003,0.0000,-0.0027,0.1281),拟合曲线图形如图2(B).进一步研究表明,当回归方程为2时,其回归拟合置信度最高,因此,对于35,T8钢而言,里氏硬度与洛氏硬度之间的关系可表述为抛物线关系,即2y=0.029x+0.9504x+419.8372,(1)2y=0.1622x-11.3789x+673.4900,(2)其中,y为里氏硬度HLD值,x为洛氏硬度HRC值.对于35钢,由(1)式知,抛物线极值点坐标x0是负数,由于使用范围内硬度值均为正值,

8、即为第一象限内抛物线右侧,所以,里氏硬度与洛氏硬度是实际上的单调增函数,讨论抛物线极值没有意义.对于T8钢,由(2)式知,抛物线有值点坐标x0≈35.0,在(0,35.0)段内,里氏硬度与第3期杨淑荣,等:里氏硬度与洛氏