[發明專利]材料硬度統一對比研究方法及其使用的硬度計

在審

• 申請號: 201611152556.8
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106610361A
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 王昌益;王耀慧
• 申請（專利權）人: 王昌益
• 主分類號: G01N3/48
• 分類號: G01N3/48
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司37212
• 代理人: 耿霞

技術領域

本發明涉及一種材料硬度統一對比研究方法及其使用的硬度計，其屬于工程力學基礎理論與應用技術以及儀器儀表制造研究領域。

背景技術

2013年8月26日產生的專利號為ZL2013103851487的發明給出了測定巖石硬度的一種新的理論公式、方法與儀器。其公式為T＝(Δt₁/Δt)100％。式中，T表示被測試材料的硬度；Δt表示標準硬度礦物(最硬礦物)等厚度鉆透時間；Δt₁表示被測巖石的等厚度鉆透時間。同時給出了確定參數Δt的一種方法：選定一種已知硬度的礦物，將其切磨成標準厚度切片，用測試硬度的電鉆將其鉆透，獲得穿透時間Δt₁，然后根據公式來獲得Δt值。但是，該發明對硬度數據的統一性問題研究較少，對硬度數據的對比方法研究不足，并且不涉及其它具體的硬度測試方法，不適用于金屬和其它非金屬硬度的測試，實用轉化意義不大。

其他現有傳統硬度測試方法大部分存在理論缺陷，公式不正確，導致測試結果不正確、適用范圍狹窄，產生了統一對比性問題。例如，洛氏硬度計的基本公式是T＝N-h/S，到目前為止，由該公式產生了3個派生的定式：

當測得某個試件的壓入深度為h＝0.2時，根據公式T＝100-h/0.002來計算，結果是T＝100-0.2/0.002＝0，如果根據公式T＝130-h/0.002來計算，則T＝130-0.2/0.002＝30；如果根據公式T＝100-h/0.001來計算，得出來的結果是T＝100-0.2/0.001＝-100；而實際上這個被測試材料的硬度應該是T＝20。因此，三個定式都不正確。當變形量大于0.2時，用公式T＝100-h/0.002來計算，得出來的洛氏硬度值是負數?？梢姡迨嫌捕仍诶碚撋暇兔黠@錯誤。洛氏硬度實際上在理論上對硬度數值進行了如下標定：硬度為T＝20的材料，其洛氏硬度為T_RA＝0，其誤區很大。目前人們都認為：洛氏硬度的適用范圍是20～70。其實這是錯誤認識。公式不正確，測試結果數據錯誤，何談統一性、可對比性、適用性、精確性？

當前的硬度公式中的參數，大多數都被確定為定參數，并且，這種定參數在任何條件下也都不是正確的?？傊?，當前硬度理論與測試方法以及測試結果都存在統一性、可對比性不足的缺陷。

現有硬度計已經經歷了很長時間的實物生產與使用實踐，就具體選用的測試辦法而言，已經具備了科學性。也就是說，現有硬度計借助于作用、使試件變形的方法來測試硬度的辦法是沒有錯的。但是，現有硬度測試方法與硬度計存在重要不足：對硬度概念的認識缺乏科學性；使用的硬度計算公式存在錯誤或存在不足問題；有的硬度計采集的、用于硬度計算的數據存在不科學性，如用對角線、變形面積計算硬度，都不能獲得正確的硬度數據；在硬度測試中使用模塊、大致確定材料硬度的思想方法和實測方法不正確。

基于當前硬度理論在硬度數據統一性方面研究的不足和硬度對比方法研究較少的不足以及具體硬度測試中硬度數據確定的模糊性方法的不足，本發明提出并解決了材料硬度數據統一性和對比性研究方法問題，為硬度測試理論與應用方法的完善進一步奠定了基礎。

發明內容

本發明針對目前硬度理論與測試方法以及測試結果存在統一性認識不足和可對比性差的缺陷，提供一種材料硬度統一對比研究方法及其使用的硬度計。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種材料硬度統一對比研究方法，根據作用學理論可知，材料在不同測試應力作用條件下的硬度數值不同，但是，材料的極限承載應力是一種不因測試應力σ大小變化而改變的固定值，即σ_max＝Tσ；由此可知，在不同測試應力下同一個材料的硬度之間的相互換算關系式為：

σ_max＝T₁σ₁＝Tσ，即

式中，σ表示第一種測試應力，即標準測試應力；T表示在測試應力σ下獲得的硬度數據，即作用學硬度；σ₁表示第二種測試應力；T₁表示在測試應力σ₁下獲得的硬度數據。

洛氏硬度與作用學硬度可通過一個調整系數來建立統一關系，即洛氏硬度與作用學硬度之間的關系式為

式中，T表示作用學硬度；H_R表示洛氏硬度；h表示塑性變形壓痕深度；分母中的0.002(毫米)是每洛氏硬度單位對應的壓痕深度；b表示新發明的作用學硬度與洛氏硬度之間的互換系數。