里氏硬度换算建筑结构钢材强度的 影响因素及相对偏差

度 检 测 方 法 采 用 了 江 苏 省 地 方 标 准DGJ32/TJ

2 对比分析与讨论
笔者将上述3种里氏硬度与抗拉强度换算关系张树勋,等:里氏硬度换算建筑结构钢材强度的影响因素及相对偏差
曲线绘制在同一张图上进行对比,见图2,图中:1为
绳钦柱等的研究;2 为 刘 开 祥 的 研 究;3 为 方 平 等 的
研究。为了更好地 说 明 换 算 结 果 的 差 别,将 里 氏 硬
度分别换算 成 抗 拉 强 度 进 行 对 比,结 果 见 表4。 由
图2和表4可以看 出,对 于 同 样 的 里 氏 硬 度 检 测 结
果,3种抗拉强度换算值相差非常大。对比3种换算方法,试验方法中的差异主要是进
行 里氏硬度检测时试样的加工和固定方式不 同 。而且对 于 厚 度 小 于 25 mm 的 钢 板 试 样,都 没 有 按 照
GB/T17394.1—2014《金属材料 里氏硬度试验 第1部
分:试验方法》的技术要求进行刚性支承和(或)耦合。
从能量角度进 行 理 论 分 析,里 氏 硬 度 检 测 原 理
为将一个保持恒定 能 量 (
W A )的 冲 击 体 弹 射 到 静 止
的试样上,使试样产生弹性和塑性变形,塑性变形部
分吸收了冲击体的一部分冲击动能(
W H ),弹性变形
部分则储存了残余 的 冲 击 动 能,进 而 转 化 为 弹 性 势
能(
W R)。当冲击速度为零时,压痕中的弹性变形开
始恢复,并 推 动 冲 击 体 回 弹,至 弹 性 变 形 完 全 恢 复
后,冲击体又获 得 了 相 当 于
W R 的 动 能 及 相 应 的 回
弹速度(
vR)使冲 击 体 回 弹[6]。对 于 较 薄 的 钢 板,直
接进行里氏硬度检 测,在 里 氏 硬 度 计 冲 头 冲 击 作 用
时,试样会因刚度不 足 而 产 生 不 同 程 度 的 位 移 或 弹
动,严重影响冲头 回 弹 速 度,弹 动 频 率 的 不 同,会 使
里氏硬度偏高或偏低[7]。
为了验证对较 薄 的 钢 板 进 行 里 氏 硬 度 检 测 时,
不同的试样加工和 固 定 方 式 对 检 测 结 果 的 影 响,以
及试验室 检 测 结 果 与 工 程 现 场 检 测 结 果 之 间 的 差
异,笔者进行了对比试验。在工程现场,选取3个规
格的焊接工字梁,分别在钢梁翼板宽度中间位置、翼
板1/4宽度位置和靠近翼板边缘位置进行里氏硬度
检测。 并 对 同 批 次 钢 材 取 样,加 工 成 宽 3 cm、
长50cm 的 条 形 试 样,打 磨 去 除 试 样 棱 角 处 刺 边,
分别把试样夹持到试验室刚性试验台和台虎钳上进
行 检 测。 检 测 面 处 理 和 数 据 处 理 均 按 GB/T
17394.1—2014《金属材料 里氏硬度试验 第1部分:
试验方法》的要求进行,硬度检测结果见表5

3 里氏硬度与强度的相关性研究试验
3.1 试验材料
试验 选 取 钢 结 构 工 程 中 常 用 的 Q235 和 Q345
两种牌号的钢板作为研究对象。为了使试样具有代
表性,从 江 苏 省 内 84 家 钢 结 构 加 工 企 业 收 集 了55块钢板,包括77块 Q235 钢 板 和 78 块 Q345 钢
板,钢板厚度分别为6,8,10,12,14,18,20,30 mm。
3.2 试验方法及结果
3.2.1 拉伸试验
将试验钢板加工成20 mm×400 mm 的条形试
样,按照 GB/T228.1—2010《金属材料 拉伸试验 第
1部分:室温试验方法》的要求使用微机 控 制 电 液 伺
服 拉 力 试 验 机 进 行 拉 伸 试 验。 把 Q235 钢 板 和
Q345钢板的强度检测结果分别进行统计分析,强度
频率分布见图3。
从图3可以看出,Q235钢板上屈服强度范围为
261~382 MPa,抗 拉 强 度 范 围 为 404~497 MPa;
Q345钢板上屈服 强 度 范 围 为 355~477 MPa,抗 拉
强度范围为474~607 MPa。 强 度 频 率 分 布 基 本 呈
正态分布,检测结果 和 日 常 委 托 检 验 经 验 数 据 总 体
一致,可以认为试样具有很好的代表性。3.2.2 里氏硬度检测
考虑到工程现场 检 测 的 可 操 作 性,按 照 图 4 所
示的方法进行里氏硬度检测。把钢板支撑在两张桌
子之间,用凡士林将 里 氏 硬 度 标 准 块 耦 合 到 试 验 位
置正上方,向下按压标准块,使标准块和钢板紧密接
触充分耦合,从钢板下方进行里氏硬度检测,并根据
仪器说明书进行方向修正。
试 样 采 用 边 长 为400 mm、厚 度 为20 mm 的 方
形 试 样 ,使 用 砂 轮 机 对 试 样 中 心 检 测 位 置 的 表 面
进 行 打 磨 ,使 表 面 粗 糙 度 不 大 于 1.6 μm。 使 用
EQUOTIP3 型 便 携 里 氏 硬 度 计 ,选 用 D 型 冲 击 装
置 进 行 检 测 ,每 个 试 样 检 测 9 个 点 ,去 除 2 个 最 大值 和 2 个 最 小 值 ,取 中 间 的 5 个 值 的 平 均 值 作 为
里 氏 硬 度 检 测 结 果 。
为了验证试验室检测结果与工程现场检测结果
的一致性,笔 者 进 行 了 试 验 验 证。 在 工 程 现 场,选用3个规格的焊接工字梁,按图4所示的检测方法,
分别在翼板1/4宽度处和靠近翼板边缘处进行里氏
硬度检测,并对同批次钢材取样在试验室进行检测,检测结果见 表 6。 从 表 6 中 可 以 看 出,钢 梁 不 同 位
置的里氏硬度检测 值 没 有 显 著 差 异,而 且 试 验 室 检
测值与工程现场检测值也基本一致

3.4 与国家标准换算值的比较
GB/T17394.4—2014中 表 1 给 出 了 适 用 于 碳
钢、低合金钢和铸钢 的 里 氏 硬 度 与 其 他 硬 度 的 换 算
关系。GB/T1172—1999《黑 色 金 属 硬 度 及 强 度 换
算值》中表2给出适用于低碳钢的洛氏硬度、维氏硬

4 结论
(1)GB/T 50344—2019 等 3 个 现 行 标 准 给 出
的抗拉强度换算值 之 间 存 在 较 大 的 差 异,相 关 试 验
研究的里氏硬度试验室检测结果与工程现场检测结
果也存在较大的 差 异。 而 且 在 工 程 现 场 检 测 时,如
果不进行适当的支 承 或 耦 合,同 一 块 钢 板 不 同 位 置
的检测值会有明显的差异,钢板越薄,差异越大。因
此,在工程实践中,对于使用 GB/T50344—2019等
3个 现 行 标 准 进 行 里 氏 硬 度 与 强 度 的 换 算,建 议 持
有审慎的态度。