一种测量金属材料变温硬度的硬度计的制作方法
【专利摘要】一种测量金属材料变温硬度的硬度计，属于金属材料力学性能测试仪器技术领域，用于测量金属材料在变温环境下的硬度。其技术方案是：本发明采用嵌入式加热体作为加热源，嵌入式加热体与加热炉体外壳之间用纳米隔热材料隔离绝热，不需要安装水冷管道，结构简单，操作方便，使用寿命长；采用高纯氮气或氩气作为保护气氛，防止试样表面氧化；采用热电偶、温度控制仪对加热温度进行控制，炉膛最高加热温度可以达到1000℃。本发明是测量金属材料在变温环境下硬度的首创，解决了不能连续测量金属材料变温硬度的难题，为在线测定材料变温力学性能提供了新的测试手段，具有操作方便、测量准确的优点，可以实现多种金属材料变温环境下硬度值测定。
【专利说明】
一种测量金属材料变温硬度的硬度计
技术领域
[0001]本发明涉及一种测量金属材料在变温环境下硬度的硬度计，属于金属材料力学性能测试仪器技术领域。
【背景技术】
[0002]硬度测试是评价材料力学性能指标的重要检测项目。通常的硬度测试是在室温环境下进行的，即便是评价材料在不同温度环境下的硬度水平，也必需将材料的高温状态快速冷却至室温。如此一来，测试的结果只能象征性地表征材料的变温硬度值，而不能准确地反映出具体测试温度条件下的硬度水平。
[0003]在生产实践和科研实验中，评价工具钢和耐磨涂层的使用寿命需要进行变温硬度方面的测试，而评价材料在回火、磨损、热侵蚀、老化、蠕变过程的力学性能变化规律等方面，变温硬度测试有极大地应用需求，但是由于目前因缺少相关的测试手段，严重限制了在线测定材料变温力学性能的开展，不利于新材料、新工艺在材料科学和生产领域的进步。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种测量金属材料变温硬度的硬度计，这种硬度计可以在最高使用温度为100tC的变温环境下测定金属材料的硬度值，实现不同温度环境下的硬度测试。
[0005]解决上述技术问题的技术方案是:
一种测量金属材料变温硬度的硬度计，它包括硬度计主体、硬度测量压杆、加热炉体、加热炉升降台、温度控制仪、热电偶，硬度计主体的硬度测量压杆垂直放置，加热炉体位于硬度测量压杆的下方，加热炉体放置在加热炉升降台上，加热炉体内安装有嵌入式加热体，嵌入式加热体的中心炉膛有样品台，加热炉体有可开合的炉体上盖，炉体上盖安装有密封塞，嵌入式加热体与加热电源相连接，热电偶与嵌入式加热体相连接，温度控制仪连接在加热电源与嵌入式加热体之间的电路中。
[0006]上述测量金属材料变温硬度的硬度计，它还有保护气氛装置，保护气氛装置由保护气氛气源、气体管道、气体压力表、气流开关阀组成，保护气氛气源通过气体管道与加热炉体的炉膛相连接，在气体管道中安装有气体压力表和气流开关阀。
[0007]上述测量金属材料变温硬度的硬度计，所述加热炉体的外壳与嵌入式加热体之间填充有纳米隔热材料，纳米隔热材料将加热炉体外壳与嵌入式加热体分割开来。
[0008]上述测量金属材料变温硬度的硬度计，所述硬度测量压杆为耐高温金属压杆，在硬度测量压杆的下端嵌装有硬度测量压头。
[0009]上述测量金属材料变温硬度的硬度计，所述加热炉体的外壁上有样品调节孔，样品调节孔水平穿过加热炉体的外壁和嵌入式加热体的体壁，样品调节孔的孔径与样品水平推杆的外径相匹配，样品水平推杆的前端穿过样品调节孔与样品台上的样品相对，样品水平推杆的后端位于加热炉体外部。
[0010]本发明的有益效果是:
本发明采用嵌入式加热体作为加热源，嵌入式加热体与加热炉体外壳之间用纳米隔热材料隔离绝热，不需要安装水冷管道，结构简单，操作方便，使用寿命长;本发明采用高纯氮气或氩气作为保护气氛，防止试样表面氧化;本发明采用热电偶、温度控制仪对加热温度进行控制，炉膛最高加热温度可以达到100tC，利用耐高温的硬度测量压杆、硬度测量压头、加热炉升降台、样品台、样品水平推杆等部件，实现不同温度环境下的试样硬度测试。
[0011]本发明是测量金属材料在变温环境下硬度的首创，解决了不能连续测量金属材料变温硬度的难题，为在线测定材料变温力学性能提供了新的测试手段，具有结构合理、操作方便、测量准确的优点，可以实现冷乳带钢、耐磨材料、高温合金等不同类型金属材料变温环境下硬度值测定。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的结构示意图；
图2是加热炉体的俯视图；
图3是硬度测量压杆的示意图。
[0013]图中标记如下:硬度计主体1、硬度测量压杆2、加热炉体3、气体压力表4、气流开关阀5、气体管道6、保护气氛气源7、温度控制仪8、加热炉升降台9、样品水平推杆10、热电偶
11、样品台12、硬度测量压头13、嵌入式加热体14、密封塞15、炉体上盖16、纳米隔热材料17。
【具体实施方式】
[0014]本发明由硬度计主体1、硬度测量压杆2、加热炉体3、气体压力表4、气流开关阀5、气体管道6、保护气氛气源7、温度控制仪8、加热炉升降台9、样品水平推杆10、热电偶11、样品台12、硬度测量压头13、嵌入式加热体14、密封塞15、炉体上盖16、纳米隔热材料17组成。
[0015]图中显示，本发明的整体结构是，硬度测量压杆2安装在硬度计主体I上，硬度测量压杆2垂直放置，加热炉体3位于硬度测量压杆2的下方，加热炉体3放置在加热炉升降台9上，保护气氛气源7通过气体管道6与加热炉体3相连接。
[0016]图中显示，加热炉体3内安装有嵌入式加热体14，加热炉体3的外壳与嵌入式加热体14之间填充有纳米隔热材料17，纳米隔热材料17将加热炉体3外壳与嵌入式加热体14分割开来。由于嵌入式加热体14与加热炉体3外壳之间用纳米隔热材料17隔离绝热，因此不需设计水冷管道，结构简单，操作方便，使用寿命长。
[0017]图中显示，嵌入式加热体14的中心炉膛有样品台12，加热炉体3有可开合的炉体上盖16，炉体上盖16安装有密封塞15。打开炉体上盖16可以在样品台12上放置和取出试样样品。关闭炉体上盖16后可以通过打开加热炉上盖密封塞15对试样样品进行硬度测试。
[0018]图中显示，嵌入式加热体14与加热电源相连接，热电偶11与嵌入式加热体14相连接，用于测量炉膛内的温度，温度控制仪8连接在加热电源与嵌入式加热体14之间的电路中，用于控制加热温度，炉膛最高加热温度可以达到1000°C。
[0019]图中显示，保护气氛装置由保护气氛气源7、气体管道6、气体压力表4、气流开关阀5组成，在气体管道6中安装有气体压力表4和气流开关阀5。保护气氛利用高纯氮气或氩气，防止试样表面氧化。
[0020]图中显示，硬度测量压杆2为耐高温金属压杆，在硬度测量压杆2的下端嵌装有硬度测量压头13，本发明的一个实施例的硬度测量压头13为蓝宝石压头。
[0021]图中显示，利用样品水平推杆10推动样品在样品台12上的移动。其结构是，在加热炉体3的外壁上有样品调节孔，样品调节孔水平穿过加热炉体3的外壁和嵌入式加热体14的体壁，样品调节孔的孔径与样品水平推杆10的外径相匹配，样品水平推杆10的前端穿过样品调节孔与样品台12上的样品相对，样品水平推杆10的后端位于加热炉体3外部。
[0022]本发明的使用过程如下:
把样品放入炉膛内的样品台12上，盖好炉体上盖16，加盖密封塞15，打开保护气氛气源7的阀门、气体压力表4和气流开关阀5，经气体管道6直接向炉膛充入保护气氛，时间大约5分钟，以使炉膛内的气氛完全是保护性气氛，在整个加热及测试过程中，持续充入保护性气氛。
[0023]接通嵌入式加热体14的电源，利用温度控制仪8调节加热电流，使嵌入式加热体14升温，至到测试温度，整个加热过程使用热电偶11实时监控温度变化。
[0024]在不同的工艺温度环境下，对测试样品进行硬度测试，如400°C，500°C，600°C，1000°C等。测试过程是:在每个测试温度点，首先打开加热炉上盖密封塞15，插入硬度测量压杆2，调节加热炉升降台9，至到硬度测量压头13接触到试样表面，点击硬度计主体I的硬度测试按钮，硬度测量压头13压入试样，保持一定时间，抬起，硬度计主体I的显示屏给出硬度值。利用样品水平推杆10推动样品在样品台12上的移动，重复上述测量过程。
[0025]本发明可以实现冷乳带钢、耐磨材料、高温合金等不同类型金属材料变温环境下硬度值测定。
【主权项】
1.一种测量金属材料变温硬度的硬度计，其特征在于:它包括硬度计主体(I)、硬度测量压杆(2)、加热炉体(3)、加热炉升降台(9)、温度控制仪(8)、热电偶(11)，硬度计主体(I)的硬度测量压杆(2)垂直放置，加热炉体(3)位于硬度测量压杆(2)的下方，加热炉体(3)放置在加热炉升降台(9)上，加热炉体(3)内安装有嵌入式加热体(14)，嵌入式加热体(14)的中心炉膛有样品台(12)，加热炉体(3)有可开合的炉体上盖(16)，炉体上盖(16)安装有密封塞(15)，嵌入式加热体(14)与加热电源相连接，热电偶(11)与嵌入式加热体(14)相连接，温度控制仪(8)连接在加热电源与嵌入式加热体(14)之间的电路中。2.根据权利要求1所述的测量金属材料变温硬度的硬度计，其特征在于:它还有保护气氛装置，保护气氛装置由保护气氛气源(7)、气体管道(5)、气体压力表(4)、气流开关阀(5)组成，保护气氛气源(7)通过气体管道(6)与加热炉体(3)的炉膛相连接，在气体管道(6)中安装有气体压力表(4)和气流开关阀(5)。3.根据权利要求2所述的测量金属材料变温硬度的硬度计，其特征在于:所述加热炉体(3)的外壳与嵌入式加热体(14)之间填充有纳米隔热材料(17)，纳米隔热材料(17)将加热炉体(3)外壳与嵌入式加热体(14)分割开来。4.根据权利要求3所述的测量金属材料变温硬度的硬度计，其特征在于:所述硬度测量压杆(2)为耐高温金属压杆，在硬度测量压杆(2)的下端嵌装有硬度测量压头(13)。5.根据权利要求4所述的测量金属材料变温硬度的硬度计，其特征在于:所述加热炉体(3)的外壁上有样品调节孔，样品调节孔水平穿过加热炉体(3)的外壁和嵌入式加热体(14)的体壁，样品调节孔的孔径与样品水平推杆(10)的外径相匹配，样品水平推杆(10)的前端穿过样品调节孔与样品台(12)上的样品相对，样品水平推杆(10)的后端位于加热炉体(3)外部。
【文档编号】G01N3/54GK105891033SQ201610387405
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月2日
【发明人】张雲飞, 孙中华, 刘需
【申请人】河北钢铁股份有限公司