硬度计的原理及构造-2(布氏)

内容节点: 概述; 实验/设备条件; 样品提取; 实验/操作方法; 实验结果/结论; 仪器/耗材清单

布氏硬度测试法 一布氏硬度的测量原理 选择一事实上的载荷P，把直径为D的淬火钢球压入试件表面并保持一定时间，然后卸去载荷，测量钢球在试样表面压出的压痕直径d，计算出压痕面积，算出载荷P与压痕面积的比值，这个比值所表示的硬度就是布氏硬度，用符号HB表示布氏硬度的测量原理如图11-4所示设压痕的深度为h，则压痕的球冠面积为： 式中：P测SY的载荷(kg)； D压头钢球的直径(mm)； d压痕直径(mm)； F压痕面积(mm2) 布氏硬度的单位为kg/mm2，这是目前各国文献中常用的单位，通常只给出数值而不写单位，如HB200，若要换算成国际单位MPa，需要将硬度值乘以9.81 布氏硬度的压头钢球直径有2.5mm，5mm，10mm三种，载荷有15.6kg62.5kg182.5kg250kg750kg1000kg3000kg七种可根据材料的软硬不同选择配合使用为了在不同直径的压头和不同载荷下进行测试时，同一种材料的布氏硬度值相同压头的直径与载荷之间要满足相似原理相似原理是指在均质材料中，只要压入角(即从压头圆心压痕两端的连线之间的夹角)不变，则不论压痕大小，金属的平均抗力相等如图14-5所示德国的迈耶尔(Mayer)通过试验得出重要经验关系当d/D>0.1时，压痕直径d与载荷的关系为： 这个公式称为迈耶尔定律戒a和n均为常数他还得出如下的结论：当使用的压头直径不同时，指数n几乎与D无关，而常数a则随D值的增大而减小， 此式说明，在进行布氏硬度测试时，只要使P/D2为一常数，就可以使压入角保持不变，从而保持了几何形状相似的压痕 所以在布氏硬度测量中只要满足P/D2为常数，则同一材料测得的布氏硬度值是相同的不同材料测得的布氏硬度值也可以进行比较P/D2的数值不是随便规定的，各种材料软硬相差很大如果只规定一个P/D2的值，对于较硬的材料，压入角会太小；对于较软的材料，压入角又会很大若压入角太小，压痕就小，测量误差就会很大当入压角较大但小于90°时，压痕直径随压入深度增加有较大变化，有利于测量但当压入角大小90°时，随压入深度的增加，压痕变化较小为了提高测量精度，通常使0.25<0.5，与此对应的压入角29°<φ<60°，这样就需不同的材料使用不同的P/D2值国家标准规定P/D2的比值为301025三种在测量中对较软的材料因塑性变形较大，施加载荷应小一些 布氏硬度仪的试验规范列表表14-2中 二布氏硬度的测试步骤 布氏硬度计使用的步骤如下： 1．根据试件材料选择合适的压头和载荷 2．加预载 3．加主载并保持一定的时间 4．卸载 5．将试样取下，用带刻度的低倍放大镜测压痕直径d 6．查压痕直径与布氏硬度对照表得到布氏硬度值 三布氏硬度的特点 布氏硬度试验的优点是其硬度代表性全面，因压痕面积较大，能反映较大范围内金属各组成相综合影响的平均性能，而不受个别组成相及微小不均匀度的影响因此特别适用于测定灰铸铁轴承合金和具有粗大晶粒的金属材料；试验数据稳定，数据重复性强，此外，布氏硬度值和抗拉强度b间存在一定换算关系，见表14-3 布氏硬度与抗拉强度的关系 材料硬度值HB-b近似换算关系 钢125~175 >175b0.343HB×10MN/m2 b0.362HB×10MN/m2 铸铝合金 b0.26HB×10MN/m2 退火黄铜青铜 b0.55HB×10MN/m2 冷加工后黄铜青铜 b0.40HB×10MN/m2 布氏硬度试验的缺点是其压头为淬火钢球由于钢球本身的变形问题，致使不难试验太硬的材料一般在HB450以上就不能使用；由地压痕较大，成品检验有困难；试验过程比洛氏硬度较为复杂，不能由硬度计上直接读数(需用带刻度的低倍放大镜测出压痕直径，然后通过查表得到布氏硬度值)