一種獲取鎳基高溫合金的布氏硬度的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及布氏硬度技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種獲取鎳基高溫合金的布氏硬度的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]GH4145鎳基高溫合金是以Y丨[Ni3(Al、T1、Nb)]為主要強(qiáng)化相的時(shí)效硬化型變形高溫合金，具有優(yōu)良的抗松弛性能、抗氧化性能和高溫持久強(qiáng)度，廣泛用做300Mff、600Mff、甚至100Mff機(jī)組汽輪機(jī)汽缸、主氣門、法蘭等部件的緊固螺栓。在超(超)臨界工況下，GH4145螺栓在服役過程中會(huì)發(fā)生顯微組織的變化，從而導(dǎo)致其蠕變和持久性能下降，在宏觀上表現(xiàn)為硬度指標(biāo)升高，因此，火力發(fā)電廠通常是通過測(cè)量布氏硬度來(lái)監(jiān)測(cè)GH4145螺栓性能的變化。中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《火力發(fā)電廠高溫緊固件技術(shù)導(dǎo)則》(DL/T439-2006)中規(guī)定，GH4145螺栓的布氏硬度HBW應(yīng)在262-331范圍內(nèi)，對(duì)運(yùn)行后硬度超標(biāo)的螺栓應(yīng)進(jìn)行更換與報(bào)廢，因此，布氏硬度值準(zhǔn)確與否十分重要。
[0003]目前主要是用臺(tái)式布氏硬度計(jì)獲得布氏硬度，這種方法精度高，但因其本身特點(diǎn)，測(cè)試有一定局限性。因?yàn)榻?jīng)常需要測(cè)試布氏硬度的部件多為大型的在役部件，在測(cè)試布氏硬度時(shí)，若想獲得較為精確的實(shí)際布氏硬度值，對(duì)于大型在役部件需解剖精磨后測(cè)試，有些小尺寸的部件雖然可以不用解剖，但也需將其打磨一定深度且要達(dá)一較小的表面粗糙度后才能獲取實(shí)際的精確的布氏硬度值，這對(duì)部件有一定的損傷，對(duì)一些有精度或厚度要求的部件來(lái)說，是不可行的。
[0004]如何在不損傷部件的情況下獲取精確度高的布氏硬度是目前急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)中測(cè)試布氏硬度時(shí)對(duì)部件的破壞問題，本發(fā)明提出一種獲取鎳基高溫合金的布氏硬度的方法及裝置，利用材料的布氏硬度與其表面粗糙度之間定量關(guān)系，獲取與實(shí)測(cè)值較為接近的布氏硬度。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種獲取鎳基高溫合金的布氏硬度的方法，該方法包括:
[0007]獲取鎳基高溫合金的表面粗糙度；
[0008]對(duì)所述表面粗糙度對(duì)應(yīng)地測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，獲得鎳基高溫合金的布氏硬度測(cè)量值；
[0009]根據(jù)鎳基高溫合金的布氏硬度與表面粗糙度之間的定量關(guān)系，利用所述鎳基高溫合金的布氏硬度測(cè)量值得到鎳基高溫合金的實(shí)際布氏硬度計(jì)算值。
[0010]優(yōu)選地，所述鎳基高溫合金的布氏硬度與其表面粗糙度之間的定量關(guān)系為:
[0011]HBff-HBff0 = 12Ra0 27_19
[0012]上式中，Ra表示鎳基高溫合金的表面粗糙度，單位為nm，3nm彡Ra < 1300nm ；HBff0表示為鎳基高溫合金的實(shí)際布氏硬度計(jì)算值；HBW表示不同粗糙度下鎳基高溫合金的布氏硬度測(cè)量值。
[0013]優(yōu)選地，所述表面粗糙度的獲取是通過探針式表面輪廓儀進(jìn)行的。
[0014]優(yōu)選地，所述鎳基高溫合金的布氏硬度測(cè)量值的獲取是通過布氏硬度計(jì)進(jìn)行的，所述布氏硬度計(jì)具有直徑為5mm的硬質(zhì)合金壓頭和750公斤力的試驗(yàn)力。
[0015]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種獲取鎳基高溫合金的布氏硬度的裝置，該裝置包括:
[0016]表面粗糙度獲取單元，用于獲取鎳基高溫合金的表面粗糙度；
[0017]布氏硬度測(cè)量單元，用于對(duì)所述表面粗糙度對(duì)應(yīng)地測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，獲得鎳基高溫合金的布氏硬度測(cè)量值；
[0018]實(shí)際布氏硬度值計(jì)算單元，用于根據(jù)鎳基高溫合金的布氏硬度與表面粗糙度之間的定量關(guān)系，利用所述鎳基高溫合金的布氏硬度測(cè)量值得到鎳基高溫合金的實(shí)際布氏硬度計(jì)算值。
[0019]優(yōu)選地，所述布氏硬度值計(jì)算單元采用的鎳基高溫合金的布氏硬度與其表面粗糙度之間的定量關(guān)系為:
[0020]HBff-HBff0 = 12Ra0 27_19
[0021]上式中，Ra表示鎳基高溫合金的表面粗糙度，單位為nm，3nm彡Ra < 1300nm ；HBff0表示為鎳基高溫合金的實(shí)際布氏硬度計(jì)算值；HBW表示不同粗糙度下鎳基高溫合金的布氏硬度測(cè)量值。
[0022]優(yōu)選地，所述表面粗糙度獲取單元通過探針式表面輪廓儀獲取表面粗糙度。
[0023]優(yōu)選地，所述布氏硬度測(cè)量單元通過布氏硬度計(jì)獲取實(shí)際布氏硬度值，所述布氏硬度計(jì)具有直徑為5_的硬質(zhì)合金壓頭和750公斤力的試驗(yàn)力。
[0024]上述技術(shù)方案具有如下有益效果:
[0025](I)采用鎳基高溫合金的布氏硬度與其表面粗糙度之間的定量關(guān)系，可實(shí)現(xiàn)不同表面粗糙度下GH4145合金布氏硬度值的換算。采用上述定量關(guān)系得到的實(shí)際布氏硬度計(jì)算值HBW。與布氏硬度真實(shí)值之間的誤差在±1.3%范圍內(nèi)，操作簡(jiǎn)便，降低誤差和勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作精度。并解決了在測(cè)試時(shí)為了獲取準(zhǔn)確的布氏硬度值對(duì)部件的破壞問題，同時(shí)對(duì)在役部件既可以減少打磨時(shí)的磨損量，又可以獲得較為準(zhǔn)確的布氏硬度值，這對(duì)于對(duì)壁厚要求嚴(yán)格的部件來(lái)說具有較大意義。
[0026](2)由于即使表面粗糙度小于1600nm，它對(duì)GH4145合金的布氏硬度值仍有較大影響，因此，本發(fā)明為GH4145螺栓布氏硬度測(cè)量方法的改進(jìn)乃至國(guó)標(biāo)GB/T 231.1-2009的修訂提供了依據(jù)。
【附圖說明】
[0027]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0028]圖1為鎳基高溫合金的表面粗糙度與其布氏硬度值之間的定量關(guān)系曲線圖；
[0029]圖2為本發(fā)明提出的一種獲取鎳基高溫合金的布氏硬度的方法流程圖；
[0030]圖3為本發(fā)明提出的一種獲取鎳基高溫合金的布氏硬度的裝置框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0032]本技術(shù)方案工作原理:現(xiàn)有研究結(jié)果表明:樣品表面的粗糙度對(duì)金屬材料(鑄鐵、鋼)的布氏硬度值有較大的影響，表面粗糙度小的試樣，其硬度值也較低。預(yù)測(cè)表面粗糙度與布氏硬度之間應(yīng)屬于簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。然而，現(xiàn)有研究結(jié)果僅給出了一個(gè)比較籠統(tǒng)的結(jié)論，即樣品表面的粗糙度對(duì)金屬材料的布氏硬度值有較大的影響，但其并未定性的指出在表面粗糙度Ra〈1600nm時(shí)，金屬表面粗糙度對(duì)其布氏硬度是否仍有較大影響。更沒有給出具體金屬的表面粗糙度與布氏硬度測(cè)量值之間的定量關(guān)系。通過付出創(chuàng)造性的實(shí)驗(yàn)勞動(dòng)獲知:當(dāng)Ra〈1600nm時(shí)，金屬表面粗糙度對(duì)其布氏硬度仍有較大影響，表面粗糙度與布氏硬度測(cè)量值之間的定量關(guān)系如圖1中的擬合線，并不是之前預(yù)測(cè)的簡(jiǎn)單線性關(guān)系。由圖1可知，在布氏硬度真實(shí)值不變的情況下，表面粗糙度與布氏硬度測(cè)量值之間滿足:HBW-HBW。=12Raa27-19;根據(jù)該定量關(guān)系表達(dá)式，對(duì)在不破壞部件情況下測(cè)量得到的布氏硬度值進(jìn)行修正，獲得實(shí)際布氏硬度計(jì)算值。與布氏硬度真實(shí)值相比較，該計(jì)算值非常接近布氏硬度真實(shí)值。
[0033]基于上述工作原理，本發(fā)明提出一種獲取鎳基高溫合金的布氏硬度的方法，如圖2所示。該方法包括:
[0034]步驟201):獲取鎳基高溫合金的表面粗糙度；
[0035]步驟202):對(duì)所述表面粗糙度對(duì)應(yīng)地測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，獲得鎳基高溫合金的布氏硬度測(cè)量值；
[0036]步驟203):根據(jù)鎳基高溫合金的布氏硬度與表面粗糙度之間的定量關(guān)系，利用所述鎳基高溫合金的布氏硬度測(cè)量值得到鎳基高溫合金的實(shí)際布氏硬度計(jì)算值。
[0037]優(yōu)選地，所述鎳基高溫合金的布氏硬度與其表面粗糙度之間的定量關(guān)系為:
[0038]HBff-HBff0 = 12Ra0 27_19
[0039]上式中，Ra表示鎳基高溫合金的表面粗糙度，單位為nm，3nm彡Ra < 1300nm ；HBff0表示為鎳基高溫合金的實(shí)際布氏硬度計(jì)算值；HBW表示不同粗糙度下鎳基高溫合金的布氏硬度測(cè)量值。
[0040]優(yōu)選地，所述表面粗糙度的獲取是通過探針