試驗試樣為兩組螺栓,其規格相同,材料分別為 In７８３高溫合金和１Cr１１Co３W３NiMoVNbNB鋼.分 別將兩組試樣的端部和腰部進行打磨、拋光,采用 HB-３０００D型自動布氏硬度計測定其布氏硬度 HBW ,采用標譽便攜式里氏硬度計 測試其由里氏硬度換算的布氏硬度 HLD→B;然后將拋 光試樣用標譽 MP-2C型磨拋機打磨處理,模擬電 廠現場硬度檢測條件,分別測試其布氏硬度HBW 及由 里氏硬度換算的布氏硬度 HLD→B.拋光后的試樣經 侵蝕后,采用標譽金相顯微鏡進行顯微組織觀察.

現有的標準規程中對高溫螺 栓材料硬度的控制均采用布氏硬度,但布氏硬度計 一般適用于試驗室檢測,而里氏硬度計因具有易攜 帶、效率高、操作方便等優點,目前已經在電廠的高 溫螺栓現場硬度檢測中普遍使用[１Ｇ４],且廣泛采用的是 D型沖頭的里氏硬度計.由于硬度是指材料抵 抗塑性變形的能力,不是確定的物理量,沒有一致 的量綱,不能應用數學方法對不同硬度進行換算,因 此里氏硬度與布氏硬度的換算主要依據經驗數據. GB/T１７３９４．４－２０１４雖然提供了 D 型沖頭在材料 彈性模量約為２１０GPa時的里氏硬度與布氏硬度 換算表,但是目前大參數發電機組高溫緊固螺栓廣 泛采用的是高溫合金和高合金鋼鍛件,其彈性模量 與２１０GPa存在較大差異,因此該換算表并不完全 適用,現場使用里氏硬度計測試后自動換算的布氏 硬度往往與材料實際布氏硬度存在較大差異[５Ｇ７]. 王智春等[８]通過對２Cr１１NiMoVNbNB鋼螺栓的檢 測發現,其里氏硬度計的換算值低于布氏硬度計實 測值.賴富建等[９]的研究成果則指出,在３１９HBW 以下里氏硬度計的換算值低于布氏硬度計實測值, 而且提出硬度在２４８~３３１ HB 的螺栓可以采用公 式 HB＝－２７８．７２＋０．９９６HLD(HB,HLD分別為布氏 硬度換算值和里氏硬度測試值)進行修正,但是該公 式是基于硬度在２４８~３３１ HB 的不同材料螺栓硬 度對比試驗得出的,不符合里氏硬度與材料相關的 特性,使 用 上 有 一 定 的 局 限 性. 德 國 標 準 DIN ５０１５０:２０００提供了鋼材抗拉強度與維氏硬度、布氏 硬度、洛氏硬度的對照表,美國標準 ASTM E１４０－ １２b則提供了金屬材料布氏硬度、維氏硬度、洛氏硬 度、努氏硬度、肖氏硬度等的換算關系表,但是以上 標準均未涉及里氏硬度與布氏硬度的換算關系.因 此針對不同的材料,特別是大參數機組高溫螺栓緊 固 件 廣 泛 應 用 的 In７８３ 高 溫 合 金 和 １Cr１１Co３W３NiMoVNbNB 鋼等,建立合理的里氏 硬度與布氏硬度換算模型,對火力發電廠生產過程 中的現場檢測具有重要的指導意義[１０Ｇ１２]. 其次,現有標準中推薦的檢修時螺栓檢測部位 為螺栓光桿處(即腰部),但是現場有時會出現螺栓 腰部不具備檢測條件,只能測試螺栓端部的情況,關 于螺栓端部硬度與腰部硬度之間的關系目前尚未見 有定量的經驗公式可供參考[１３Ｇ１５].因此,能否從螺 栓的端部硬度檢測值推斷其腰部的硬度是一個值得 關注的問題. 筆者參照 DL/T４３９－２００６?火力發電廠高溫 緊固件技術導則?及 GB/T１７３９４．１－２０１４?金屬材 料 里 氏 硬 度 試 驗 第 １ 部 分:試 驗 方 法?、GB/T ２３１．１－２００９?金屬材料 布氏硬度試驗 第１部分:試 驗 方 法 ?等 標 準,分 別 對 In７８３ 高 溫 合 金 和１Cr１１Co３W３NiMoVNbNB鋼螺栓緊固件的端部和 腰部(打磨態和拋光態)進行里氏硬度 HLD 及布氏 硬度 HBW 測試,并將測得的 HLD 換算成布氏硬度 HLD→B,以研究對于該兩種材料里氏硬度與布氏硬 度之間的換算關系,從而為現場檢測提供可靠的里 氏硬度判定依據,提高檢測精度,減少繁瑣的復檢環 節,進而提高檢測效率.