布氏硬度

布氏硬度试验一、原理布氏硬度计的工作原理把一定直径的钢球，在一定试验力作用下,以一定的速度压入试样表面,经规定的试验力保持时间后卸除试验力。以试样压痕球形表面积上的平均压力来表示金属的布氏硬度值。二、特点永久压痕采用3000kg试验力，10mm球，压出的压痕可准确反映铸铁、铸钢、锻件等粗大晶粒材料的真实硬度。测试后留下的永久性压痕可以在任何时间重复检验。真实准确按照真实的布氏硬度试验原理测试，与台式布氏硬度计原理相同，并非其他便携式仪器(例如里氏硬度计)得到的失真较大的换算值。测试精确试验力校准精度为载荷的0.5%，硬度测试精度与台式机相同。任意方向没有方向限制，可用于任意方向上的测量：包括上面，下面，侧面，倒置等。优点布氏硬度试验的优点是其硬度代表性好，由于通常采用的是10mm直径球压头，3000Kg试验力，其压痕面积较大，能反映较大范围内金属各组成相综合影响的平均值，面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。它的试验数据稳定，重现性好，精度高于洛氏，低于维氏。此外布氏硬度值与抗拉强度值之间存在较好的对应关系。布氏硬度试验的特点是压痕较大，成品检验有困难，试验过程比洛氏硬度试验复杂，测量操作和压痕测量都比较费时，并且由于压痕边缘的凸起、凹陷或圆滑过渡都会使压痕直径的测量产生较大误差，因此要求操作者具有熟练的试验技术和丰富经验，一般要求由专门的实验员操作。压头通常分为Φ2.5mm,Φ5mm,Φ10mm,和Φ1mm四种三．试样的技术条件1．试样的试验面应制成光滑平面，不应有氧化皮及污物。试验面应能保证压痕直径能精确测量，试样表面粗糙度Ｒa值一般不应大于0.8μm。2．在试样制备过程中，应尽量避免由于受热及冷加工对试样表面硬度的影响。3．布氏硬度试样厚度至少应为压痕深度的10倍。4．试验温度一般在10～35℃范围内。四．实验操作步骤1．根据材料和布氏硬度范围由F/D值，确定压头直径，载荷及载荷的保持时间。2．将压头装在主轴衬套内，先暂时将压头固定螺钉轻轻地旋压在压头杆扁平处。3．将试样和工作台的台面揩擦干净，将试样稳固地放在工作台上，然后按顺时针方向转动工作台升降手轮使工作台缓慢上升，并使压头与试样接触，直到手轮与升降螺母产生相对运动时为止，接着再将压头固定螺钉旋紧。4．准备就绪后施加载荷将钢球压入试样，施加载荷时间为２～８秒。钢铁材料试验载荷的保持时间为10～15秒；非铁金属为30秒；布氏硬度小于35时为60秒。5．逆时针转动手轮，降下工作台，取下试样。6．用读数显微镜在两个垂直方向测出压痕直径d1和d2的数值，取平均值。7.根据压痕平均直径，由“布氏硬度换算表”查得布氏硬度值。五．实验注意事项1．试样压痕平均直径d应在0.25D～0.6D之间，否则无效，应换用其它载荷做实验。2．压痕中心距试样边缘距离不应小于压痕平均直径的2.5倍，两相邻压痕中心距离不应小于压痕平均直径的4倍，布氏硬度小于35时，上述距离应分别为压痕平均直径的3倍和6倍。3．为了获得较准确的硬度值，在每个试样上的试验点数应不小于三点（第一点不记），取三点的算术平均值作为硬度值。对于大批试样的检验，点数可以适当减少。4．被测试样的厚度应大于压痕残余深度的十倍，试样表面应光洁平整，不得有氧化皮，裂缝及其它污物沾染。5．要记住手轮的旋转方向，顺时针旋转时工作台上升，反之下降。特别在试验快结束时需下降工作台卸除初载荷，取下试样或调换试样位置的时候，手轮不得转错方向，否则手轮转错使工作台上升，就容易顶坏压头。六、检测方法布氏硬度试验一般采用直径10毫米的球形钢压头，用一定的负荷（试验力）压入被测材料表面。常见的试验力可高达3,000千克力（29千牛顿）；对于软的材料则可用较小的负荷。如果试验材料很硬，则以碳化钨球压头代替钢压头。保持负荷一定时间后，卸除试验力，测量材料表面留下的压痕之直径。布氏硬度试验法的缩略图。d=(d1+d2)/2布氏硬度值的计算公式为：P=负荷（千克力）D=压头直径（毫米）d=压痕直径（毫米）报告布氏硬度值的时候，必须注明试验条件。使用标准方法记录的试验条件如HBW10/3000中，HBW指使用碳化钨压头（W是钨的化学符号，使用钢压头的则记为HBS），10指的是用毫米测量的压头直径，3000指的是用千克力测量的负荷。布氏硬度值称为BHN（BrinellHardnessNumber），常被简写为HB(HardnessBrinell)。七、硬度范围范围为8~650HBW由于金属材料有硬有软，被测工件有厚有薄，有大有小，如果只采用一种标准的试验力F和压头直径D，就会出现对某些工件和材料的不适应的现象。因此，在生产中进行布氏硬度试验时，要求能使用不同大小的试验力和压头直径，对于同一种材料采用不同的F和D进行试验时，能否得到同一的布氏硬度值，关键在于压痕几何形状的相似，即可建立F和D的某种选配关系，以保证布氏硬度的不变性。特点：一般来说，布氏硬度值越小，材料越软，其压痕直径越大；反之，布氏硬度值越大，材料越硬，其压痕直径越小。布氏硬度测量的优点是具有较高的测量精度，压痕面积大，能在较大范围内反映材料的平均硬度，测得的硬度值也较准确，数据重复性强。布氏硬度的符号及表示方法布氏硬度的符号用HBS或HBW表示。HBS表示压头为淬硬钢球，用于测定布氏硬度值在450以下的材料，如软钢、灰铸铁和有色金属等。HBW表示压头为硬质合金，用于测定布氏硬度值在650以下的树料。布氏硬度的表示方法：HBS或HBW之前的数字为硬度值，后面按顺序用数字表示试验条件：①压头的球体直径；②试验载荷；③试验载荷保持的时间(10～15s不标注)。例如170HBS10/1000/30表示用直径10mm的钢球，在9807N(1000kgf)的试验载荷作用下，保持30s时测得的布氏硬度值为170。530HBW5/750表示用直径5mm的硬质合金球，在7355N(750kgf)的试验载荷作用下，保持10～15s时测得的布氏硬度值为530。(3)试验条件的选择布氏硬度试验时，压头球体的直径D、试验载荷F及载荷保持的时间t，应根据被试金属材料的种类、硬度值的范围及厚度进行选择。常用的压头直径l、2、2．5、5和10毫米五种。试验载荷可从9．807N(lkgf)～29．42KN(3000kgf)范围内，载荷保持的时间，一般黑色金属为10～15s；有色金属为30s；布氏硬度值小于35时为60s。(4)优缺点钢球直径较大，在金属材料表面上留下的压痕也较大，故测得的硬度值比较准确。布氏硬度值和抗拉强度之间有一定的关系，因此可按布氏硬度值近似确定金属材料的抗拉强度。如被试金属硬度过高，将影响硬度值的准确性，所以布氏硬度试验一般适于测定布氏硬度值小于650的金属材料。布氏硬度压痕较大，故不宜测定成品及薄片材料。（5）备注HBS和HBW都是布氏硬度符号，但是有区别，而且HBS已经停止使用。在2003年6月1日以前，我国执行的是国家标准GB/T231-1984,布氏硬度试验用钢球压头进行试验的用HBS表示，用硬质合金球头试验的用HBW表示。同样的试块，当其它试验条件完全相同的情况下，两种试验结果不同，HBW值往往大于HBS值，而且并无定量的规律所循。从2003年6月1日开始，原国标GB/T231-1984废止，我国等效执行国际标准ISO6506，制定了新的国家标准：GB/T231.1-2002,文中明确取消了钢球压头，全部采用硬质合金球头。因此HBS停止使用，全部用HBW表示布氏硬度符号。