布氏硬度试验方法

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1、布氏硬度计（GB/T231.1—2002）1.布氏硬度计原理     对直径为D的硬质合金球压头施加规定的试验力，使压头压入试样表面，经规定的保持时间后，除去试验力，测量试样表面的压痕直径d，布氏硬度用试验力除以压痕表面积的商来计算。  图1布氏硬度试验原理    HB=F/S                            ………………  (1)          =F/πDh                          ………………  (2)          =0.102×2F/πDh ……………… (3)=0.102× 2F/ πD(D—)……………… (4) 

2、   式中：F  ——  试验力，N；              S  ——  压痕表面积，mm；              D  ——  球压头直径，mm；              h  ——   压痕深度，mm；              d  ——   压痕直径，mm     2.布氏硬度计的特点     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，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。它的试验数据稳定，重现性

3、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。     布氏硬度试验的缺点是压痕较大，成品检验有困难，试验过程比洛氏硬度试验复杂，要分别完成测量操作和压痕测量，因此要求操作者具有一定的经验。     3.布氏硬度计的应用     布氏硬度计主要用于组织不均匀的锻钢和铸铁的硬度测试，锻钢和灰铸铁的布氏硬度与拉伸试验有着较好的对应关系。布氏硬度试验还可用于有色金属、钢材和经过调质热处理的半成品工件4，采用小直径球压头可以测量小尺寸和较薄材料。布氏硬度计多用于原材料和半成品的检测，由于压痕较大，一般不用于成品检测。     4.布氏硬度试验条件的选择   

4、  如同洛氏硬度试验关于标尺的选择一样，布氏硬度试验也要遇到试验条件的选择问题，即试验力F和压头球直径D的选择。这种选择不是任意的，而是要遵循一定的规则，并且要注意试验力和压头球直径的合理搭配，应用起来比洛氏硬度试验略显复杂。     布氏硬度试验最常用的试验条件是采用10mm直径的球压头，3000kg试验力。这一条件能够最大限度地体现布氏硬度的特点。但是由于试样材质不同，硬度不同，试样大小，薄厚也不同，一种试验力，一种压头自然不能满足要求。在试验力和压头球直径的选择方面需要遵循以下两个规则：     4.1规则一，要使试验力和球压头直径的平方之比为一个常数。即  F/D2=F1/

5、D12=F2/D22=K　　　　…….………　（5）                                        图2布氏硬度压痕相似原理     这个规则来源于相似律。根据布氏硬度试验的相似律，在图２中不同直径的球压头D1、D2在不同的试验力F1、F2作用下压入试样表面，压痕直径d1、d2是不同的，但是只要压入角Ø1、Ø2相同，压痕就具有相似性。这时试验力和压头球直径的平方之比就是一个常数。在这种条件下，采用不同的试验力和不同直径的球压头，在同一试样上测得的硬度值是相同的，在不同的试样上测得的硬度值是可以相互比较的。     试验力与压头球直径平方之比在采用公斤

6、力的旧标准中表示为F/D2，在采用牛顿力的新标准中表示为0.102F/D2。测试钢铁材料，通常采用3000kg力，10mm球的试验条件，有K=F/D2=30测量范围为100~650HBW。根据相似律，采用750kg力，5mm球；187.5kg力，2.5mm球；1850kg力，7.26mm球时，K值都是30，测量范围也都是100~650HBW，各种不同组合在测试同一试样时，其硬度值应该是相等的。    4.2规则二，试验后要使压痕直径处于以下范围内：    0.24D≤d≤0.6D…………………（6）     否则试验结果是无效的,应选择合适的试验力重新试验。人们的大量试验表明，当压

7、痕直径在0.24D~0.6D之间时，测得的硬度值与试验力大小无关。     布氏硬度试验可选择的试验力从3000kg到1kg大约有20个级别。布氏硬度试验可选择的压头直径为Ø10mm、Ø5mm、Ø2.5mm、Ø1mm共4种。     布氏硬度试验可选择的0.102F/D24值为30、15、10、5、2.5、1共6种。     标准GB/T231.1—2002中规定的试验条件如表1所示。     表1布氏硬度试验条件硬度符号球直径D/mm试验力－压头球直径平方的比率0.