一種測量金屬材料變溫硬度的硬度計的制作方法
【專利摘要】一種測量金屬材料變溫硬度的硬度計，屬于金屬材料力學性能測試儀器技術領域，用于測量金屬材料在變溫環境下的硬度。其技術方案是：本發明采用嵌入式加熱體作為加熱源，嵌入式加熱體與加熱爐體外殼之間用納米隔熱材料隔離絕熱，不需要安裝水冷管道，結構簡單，操作方便，使用壽命長；采用高純氮氣或氬氣作為保護氣氛，防止試樣表面氧化；采用熱電偶、溫度控制儀對加熱溫度進行控制，爐膛最高加熱溫度可以達到1000℃。本發明是測量金屬材料在變溫環境下硬度的首創，解決了不能連續測量金屬材料變溫硬度的難題，為在線測定材料變溫力學性能提供了新的測試手段，具有操作方便、測量準確的優點，可以實現多種金屬材料變溫環境下硬度值測定。
【專利說明】
一種測量金屬材料變溫硬度的硬度計
技術領域
[0001]本發明涉及一種測量金屬材料在變溫環境下硬度的硬度計，屬于金屬材料力學性能測試儀器技術領域。
【背景技術】
[0002]硬度測試是評價材料力學性能指標的重要檢測項目。通常的硬度測試是在室溫環境下進行的，即便是評價材料在不同溫度環境下的硬度水平，也必需將材料的高溫狀態快速冷卻至室溫。如此一來，測試的結果只能象征性地表征材料的變溫硬度值，而不能準確地反映出具體測試溫度條件下的硬度水平。
[0003]在生產實踐和科研實驗中，評價工具鋼和耐磨涂層的使用壽命需要進行變溫硬度方面的測試，而評價材料在回火、磨損、熱侵蝕、老化、蠕變過程的力學性能變化規律等方面，變溫硬度測試有極大地應用需求，但是由于目前因缺少相關的測試手段，嚴重限制了在線測定材料變溫力學性能的開展，不利于新材料、新工藝在材料科學和生產領域的進步。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種測量金屬材料變溫硬度的硬度計，這種硬度計可以在最高使用溫度為100tC的變溫環境下測定金屬材料的硬度值，實現不同溫度環境下的硬度測試。
[0005]解決上述技術問題的技術方案是:
一種測量金屬材料變溫硬度的硬度計，它包括硬度計主體、硬度測量壓桿、加熱爐體、加熱爐升降臺、溫度控制儀、熱電偶，硬度計主體的硬度測量壓桿垂直放置，加熱爐體位于硬度測量壓桿的下方，加熱爐體放置在加熱爐升降臺上，加熱爐體內安裝有嵌入式加熱體，嵌入式加熱體的中心爐膛有樣品臺，加熱爐體有可開合的爐體上蓋，爐體上蓋安裝有密封塞，嵌入式加熱體與加熱電源相連接，熱電偶與嵌入式加熱體相連接，溫度控制儀連接在加熱電源與嵌入式加熱體之間的電路中。
[0006]上述測量金屬材料變溫硬度的硬度計，它還有保護氣氛裝置，保護氣氛裝置由保護氣氛氣源、氣體管道、氣體壓力表、氣流開關閥組成，保護氣氛氣源通過氣體管道與加熱爐體的爐膛相連接，在氣體管道中安裝有氣體壓力表和氣流開關閥。
[0007]上述測量金屬材料變溫硬度的硬度計，所述加熱爐體的外殼與嵌入式加熱體之間填充有納米隔熱材料，納米隔熱材料將加熱爐體外殼與嵌入式加熱體分割開來。
[0008]上述測量金屬材料變溫硬度的硬度計，所述硬度測量壓桿為耐高溫金屬壓桿，在硬度測量壓桿的下端嵌裝有硬度測量壓頭。
[0009]上述測量金屬材料變溫硬度的硬度計，所述加熱爐體的外壁上有樣品調節孔，樣品調節孔水平穿過加熱爐體的外壁和嵌入式加熱體的體壁，樣品調節孔的孔徑與樣品水平推桿的外徑相匹配，樣品水平推桿的前端穿過樣品調節孔與樣品臺上的樣品相對，樣品水平推桿的后端位于加熱爐體外部。
[0010]本發明的有益效果是:
本發明采用嵌入式加熱體作為加熱源，嵌入式加熱體與加熱爐體外殼之間用納米隔熱材料隔離絕熱，不需要安裝水冷管道，結構簡單，操作方便，使用壽命長;本發明采用高純氮氣或氬氣作為保護氣氛，防止試樣表面氧化;本發明采用熱電偶、溫度控制儀對加熱溫度進行控制，爐膛最高加熱溫度可以達到100tC，利用耐高溫的硬度測量壓桿、硬度測量壓頭、加熱爐升降臺、樣品臺、樣品水平推桿等部件，實現不同溫度環境下的試樣硬度測試。
[0011]本發明是測量金屬材料在變溫環境下硬度的首創，解決了不能連續測量金屬材料變溫硬度的難題，為在線測定材料變溫力學性能提供了新的測試手段，具有結構合理、操作方便、測量準確的優點，可以實現冷乳帶鋼、耐磨材料、高溫合金等不同類型金屬材料變溫環境下硬度值測定。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明的結構示意圖；
圖2是加熱爐體的俯視圖；
圖3是硬度測量壓桿的示意圖。
[0013]圖中標記如下:硬度計主體1、硬度測量壓桿2、加熱爐體3、氣體壓力表4、氣流開關閥5、氣體管道6、保護氣氛氣源7、溫度控制儀8、加熱爐升降臺9、樣品水平推桿10、熱電偶
11、樣品臺12、硬度測量壓頭13、嵌入式加熱體14、密封塞15、爐體上蓋16、納米隔熱材料17。
【具體實施方式】
[0014]本發明由硬度計主體1、硬度測量壓桿2、加熱爐體3、氣體壓力表4、氣流開關閥5、氣體管道6、保護氣氛氣源7、溫度控制儀8、加熱爐升降臺9、樣品水平推桿10、熱電偶11、樣品臺12、硬度測量壓頭13、嵌入式加熱體14、密封塞15、爐體上蓋16、納米隔熱材料17組成。
[0015]圖中顯示，本發明的整體結構是，硬度測量壓桿2安裝在硬度計主體I上，硬度測量壓桿2垂直放置，加熱爐體3位于硬度測量壓桿2的下方，加熱爐體3放置在加熱爐升降臺9上，保護氣氛氣源7通過氣體管道6與加熱爐體3相連接。
[0016]圖中顯示，加熱爐體3內安裝有嵌入式加熱體14，加熱爐體3的外殼與嵌入式加熱體14之間填充有納米隔熱材料17，納米隔熱材料17將加熱爐體3外殼與嵌入式加熱體14分割開來。由于嵌入式加熱體14與加熱爐體3外殼之間用納米隔熱材料17隔離絕熱，因此不需設計水冷管道，結構簡單，操作方便，使用壽命長。
[0017]圖中顯示，嵌入式加熱體14的中心爐膛有樣品臺12，加熱爐體3有可開合的爐體上蓋16，爐體上蓋16安裝有密封塞15。打開爐體上蓋16可以在樣品臺12上放置和取出試樣樣品。關閉爐體上蓋16后可以通過打開加熱爐上蓋密封塞15對試樣樣品進行硬度測試。
[0018]圖中顯示，嵌入式加熱體14與加熱電源相連接，熱電偶11與嵌入式加熱體14相連接，用于測量爐膛內的溫度，溫度控制儀8連接在加熱電源與嵌入式加熱體14之間的電路中，用于控制加熱溫度，爐膛最高加熱溫度可以達到1000°C。
[0019]圖中顯示，保護氣氛裝置由保護氣氛氣源7、氣體管道6、氣體壓力表4、氣流開關閥5組成，在氣體管道6中安裝有氣體壓力表4和氣流開關閥5。保護氣氛利用高純氮氣或氬氣，防止試樣表面氧化。
[0020]圖中顯示，硬度測量壓桿2為耐高溫金屬壓桿，在硬度測量壓桿2的下端嵌裝有硬度測量壓頭13，本發明的一個實施例的硬度測量壓頭13為藍寶石壓頭。
[0021]圖中顯示，利用樣品水平推桿10推動樣品在樣品臺12上的移動。其結構是，在加熱爐體3的外壁上有樣品調節孔，樣品調節孔水平穿過加熱爐體3的外壁和嵌入式加熱體14的體壁，樣品調節孔的孔徑與樣品水平推桿10的外徑相匹配，樣品水平推桿10的前端穿過樣品調節孔與樣品臺12上的樣品相對，樣品水平推桿10的后端位于加熱爐體3外部。
[0022]本發明的使用過程如下:
把樣品放入爐膛內的樣品臺12上，蓋好爐體上蓋16，加蓋密封塞15，打開保護氣氛氣源7的閥門、氣體壓力表4和氣流開關閥5，經氣體管道6直接向爐膛充入保護氣氛，時間大約5分鐘，以使爐膛內的氣氛完全是保護性氣氛，在整個加熱及測試過程中，持續充入保護性氣氛。
[0023]接通嵌入式加熱體14的電源，利用溫度控制儀8調節加熱電流，使嵌入式加熱體14升溫，至到測試溫度，整個加熱過程使用熱電偶11實時監控溫度變化。
[0024]在不同的工藝溫度環境下，對測試樣品進行硬度測試，如400°C，500°C，600°C，1000°C等。測試過程是:在每個測試溫度點，首先打開加熱爐上蓋密封塞15，插入硬度測量壓桿2，調節加熱爐升降臺9，至到硬度測量壓頭13接觸到試樣表面，點擊硬度計主體I的硬度測試按鈕，硬度測量壓頭13壓入試樣，保持一定時間，抬起，硬度計主體I的顯示屏給出硬度值。利用樣品水平推桿10推動樣品在樣品臺12上的移動，重復上述測量過程。
[0025]本發明可以實現冷乳帶鋼、耐磨材料、高溫合金等不同類型金屬材料變溫環境下硬度值測定。
【主權項】
1.一種測量金屬材料變溫硬度的硬度計，其特征在于:它包括硬度計主體(I)、硬度測量壓桿(2)、加熱爐體(3)、加熱爐升降臺(9)、溫度控制儀(8)、熱電偶(11)，硬度計主體(I)的硬度測量壓桿(2)垂直放置，加熱爐體(3)位于硬度測量壓桿(2)的下方，加熱爐體(3)放置在加熱爐升降臺(9)上，加熱爐體(3)內安裝有嵌入式加熱體(14)，嵌入式加熱體(14)的中心爐膛有樣品臺(12)，加熱爐體(3)有可開合的爐體上蓋(16)，爐體上蓋(16)安裝有密封塞(15)，嵌入式加熱體(14)與加熱電源相連接，熱電偶(11)與嵌入式加熱體(14)相連接，溫度控制儀(8)連接在加熱電源與嵌入式加熱體(14)之間的電路中。2.根據權利要求1所述的測量金屬材料變溫硬度的硬度計，其特征在于:它還有保護氣氛裝置，保護氣氛裝置由保護氣氛氣源(7)、氣體管道(5)、氣體壓力表(4)、氣流開關閥(5)組成，保護氣氛氣源(7)通過氣體管道(6)與加熱爐體(3)的爐膛相連接，在氣體管道(6)中安裝有氣體壓力表(4)和氣流開關閥(5)。3.根據權利要求2所述的測量金屬材料變溫硬度的硬度計，其特征在于:所述加熱爐體(3)的外殼與嵌入式加熱體(14)之間填充有納米隔熱材料(17)，納米隔熱材料(17)將加熱爐體(3)外殼與嵌入式加熱體(14)分割開來。4.根據權利要求3所述的測量金屬材料變溫硬度的硬度計，其特征在于:所述硬度測量壓桿(2)為耐高溫金屬壓桿，在硬度測量壓桿(2)的下端嵌裝有硬度測量壓頭(13)。5.根據權利要求4所述的測量金屬材料變溫硬度的硬度計，其特征在于:所述加熱爐體(3)的外壁上有樣品調節孔，樣品調節孔水平穿過加熱爐體(3)的外壁和嵌入式加熱體(14)的體壁，樣品調節孔的孔徑與樣品水平推桿(10)的外徑相匹配，樣品水平推桿(10)的前端穿過樣品調節孔與樣品臺(12)上的樣品相對，樣品水平推桿(10)的后端位于加熱爐體(3)外部。
【文檔編號】G01N3/54GK105891033SQ201610387405
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月2日
【發明人】張雲飛, 孫中華, 劉需
【申請人】河北鋼鐵股份有限公司