布氏硬度測試法 一布氏硬度的測量原理 選擇一事實(shí)上的載荷P，把直徑為D的淬火鋼球壓入試件表面并保持一定時(shí)間，然后卸去載荷，測量鋼球在試樣表面壓出的壓痕直徑d，計(jì)算出壓痕面積，算出載荷P與壓痕面積的比值，這個比值所表示的硬度就是布氏硬度，用符號HB表示布氏硬度的測量原理如圖11-4所示設(shè)壓痕的深度為h，則壓痕的球冠面積為： 式中：P測SY的載荷(kg)； D壓頭鋼球的直徑(mm)； d壓痕直徑(mm)； F壓痕面積(mm2) 布氏硬度的單位為kg/mm2，這是目前各國文獻(xiàn)中常用的單位，通常只給出數(shù)值而不寫單位，如HB200，若要換算成國際單位MPa，需要將硬度值乘以9.81 布氏硬度的壓頭鋼球直徑有2.5mm，5mm，10mm三種，載荷有15.6kg62.5kg182.5kg250kg750kg1000kg3000kg七種可根據(jù)材料的軟硬不同選擇配合使用為了在不同直徑的壓頭和不同載荷下進(jìn)行測試時(shí)，同一種材料的布氏硬度值相同壓頭的直徑與載荷之間要滿足相似原理相似原理是指在均質(zhì)材料中，只要壓入角(即從壓頭圓心壓痕兩端的連線之間的夾角)不變，則不論壓痕大小，金屬的平均抗力相等如圖14-5所示德國的邁耶爾(Mayer)通過試驗(yàn)得出重要經(jīng)驗(yàn)關(guān)系當(dāng)d/D>0.1時(shí)，壓痕直徑d與載荷的關(guān)系為： 這個公式稱為邁耶爾定律戒a和n均為常數(shù)他還得出如下的結(jié)論：當(dāng)使用的壓頭直徑不同時(shí)，指數(shù)n幾乎與D無關(guān)，而常數(shù)a則隨D值的增大而減小， 此式說明，在進(jìn)行布氏硬度測試時(shí)，只要使P/D2為一常數(shù)，就可以使壓入角保持不變，從而保持了幾何形狀相似的壓痕 所以在布氏硬度測量中只要滿足P/D2為常數(shù)，則同一材料測得的布氏硬度值是相同的不同材料測得的布氏硬度值也可以進(jìn)行比較P/D2的數(shù)值不是隨便規(guī)定的，各種材料軟硬相差很大如果只規(guī)定一個P/D2的值，對于較硬的材料，壓入角會太??；對于較軟的材料，壓入角又會很大若壓入角太小，壓痕就小，測量誤差就會很大當(dāng)入壓角較大但小于90°時(shí)，壓痕直徑隨壓入深度增加有較大變化，有利于測量但當(dāng)壓入角大小90°時(shí)，隨壓入深度的增加，壓痕變化較小為了提高測量精度，通常使0.25<0.5，與此對應(yīng)的壓入角29°<φ<60°，這樣就需不同的材料使用不同的P/D2值國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定P/D2的比值為301025三種在測量中對較軟的材料因塑性變形較大，施加載荷應(yīng)小一些 布氏硬度儀的試驗(yàn)規(guī)范列表表14-2中 二布氏硬度的測試步驟 布氏硬度計(jì)使用的步驟如下： 1．根據(jù)試件材料選擇合適的壓頭和載荷 2．加預(yù)載 3．加主載并保持一定的時(shí)間 4．卸載 5．將試樣取下，用帶刻度的低倍放大鏡測壓痕直徑d 6．查壓痕直徑與布氏硬度對照表得到布氏硬度值 三布氏硬度的特點(diǎn) 布氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是其硬度代表性全面，因壓痕面積較大，能反映較大范圍內(nèi)金屬各組成相綜合影響的平均性能，而不受個別組成相及微小不均勻度的影響因此特別適用于測定灰鑄鐵軸承合金和具有粗大晶粒的金屬材料；試驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，數(shù)據(jù)重復(fù)性強(qiáng)，此外，布氏硬度值和抗拉強(qiáng)度b間存在一定換算關(guān)系，見表14-3 布氏硬度與抗拉強(qiáng)度的關(guān)系 材料硬度值HB-b近似換算關(guān)系 鋼125~175 >175b0.343HB×10MN/m2 b0.362HB×10MN/m2 鑄鋁合金 b0.26HB×10MN/m2 退火黃銅青銅 b0.55HB×10MN/m2 冷加工后黃銅青銅 b0.40HB×10MN/m2 布氏硬度試驗(yàn)的缺點(diǎn)是其壓頭為淬火鋼球由于鋼球本身的變形問題，致使不難試驗(yàn)太硬的材料一般在HB450以上就不能使用；由地壓痕較大，成品檢驗(yàn)有困難；試驗(yàn)過程比洛氏硬度較為復(fù)雜，不能由硬度計(jì)上直接讀數(shù)(需用帶刻度的低倍放大鏡測出壓痕直徑，然后通過查表得到布氏硬度值)