布氏硬度介绍及其操作说明

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1、布氏硬度布氏硬度（Brinellhardness）试验是1900年由瑞典工程师J.B.Brinell提出的，是目前最常用的硬度试验方法之一。布氏硬度试验原理如图1所示，以一定大小的载荷P（kgf或N）将直径为D的球形压头压入试样表面，经规定保持时间后卸除载荷，根据压痕的表面积A2（mm），计算单位面积上所承受的载荷来表征硬度，用符号HB表示，即PPHB(1)ADh在实际试验时，由于测量压痕直径d比压痕深度h方便，因此将（1）式中的h换算成d的表达式。根据几何关系D122hDd22因此，当载荷单位为kgf时，有2PHB（2a）22DDD

2、d当载荷单位为N时，有.01022PHB（2b）222DDDd式中，只有d是变数，试验时只要测量出压痕直径d（mm），可通过计算或查布氏硬度表得到HB值。根据待测材料不同，压头可选用淬火钢球和硬质合金球两大类，硬度符号分别以HBS和HBW区别表示。前者适用于硬度值在450以下的材料；后者适用于硬度值为450～650的材料。布氏硬度HBW表达方法：硬度值/HBW压头直径、试验力的kgf值/保载时间(a)压头压入试样表面(b)卸载后测量压痕直径图2压痕几何相似原理示意图图1布氏硬度试验原理图材料有硬有软，工件有厚有薄，如果只选用一种载荷P和压头

3、直径D的组合条件进行试验，则可能发生下列情况：硬的材料表面只留下一很小的浅坑；软的材料压头将深深埋入材料内部；或者薄的工件被“压透”。后两种情况将得不到准确的硬度值。因此，布氏硬度试验要求根据具体情况来选择不同的载荷P和压头直径D的组合。但是，为了能统一比较，载荷P和压头直径D的组合不能任意选择，应满足“压痕几何相似原理”。图2表示了同一种材料制成的工件在两组不同P-D的组合下的压痕几何，要想两者的硬度值相同（因为相同材料），必须保证二者压痕的几何形状相似，也即保证压入角φ相等。由于dDsin，2带入式（2a）得P2HB(3)2D211

4、sin2此式说明，若压入角φ不变，为了使同一材料在两种P-D组合下测得的硬度也不变，2则要求P/D也应保持为常数，即PP12常数（4）22DD12此即相似性条件。大量试验表明，上述相似性原理只有在压痕满足0.24D≤d≤0.6D的条件下才成立，为2此，国家标准规定了三种P/D的值：30、10、2.5，可根据材料及工件厚度选取，如表1所示。表1布氏硬度试验规范金属布氏硬度值试样厚度钢球直径D载荷P载荷保持时间P～D关系类型（HB）/mm/mm/kgf/s6～31030002黑140～1504～25750P＝30D10色＜22.5187.5

5、金＞6101000属＜1406～35250P＝10D210＜32.562.56～31030002＞1304～25750P＝30D30＜22.5187.5有9～3101000色236～1306～35250P＝10D30金＜32.562.5属＞61025028～356～3562.5P＝2.5D60＜32.515.6硬度计的正确使用为了确保布氏硬度测试的正确，应满足表2要求。2表2布氏硬度试验材料与F/D的选择2材料布氏硬度F/D＜14010钢及铸铁≥14030＜355铜和铜合金35~13010＞13030<352.5轻金属及其合金35~805,10＞8010F

6、—试验力（kg）D—球直经（mm）表3布氏硬度试验标尺、压头、试验力的对应关系2硬度符号压头球直径（mm）F/D试验力N（kg)HBW10/3000103029420(3000)HBW10/1500101514710(1500)HBW10/100010109807(1000)HBW10/5001054903(500)HBW10/250102.52452(250)HBW10/100101980.7(100)HBW5/7505307355(750)HBW5/2505102452(250)HBW5/125551226(125)HBW5/62.552.5612.9

7、(62.5)HBW2.5/187.52.5301839(187.5)HBW2.5/62.52.510612.9(62.5)试件的最小厚度应大于压痕深度的10倍。测试后，试件背面不得有可见的变形痕迹，反之视为无效，应重新选择球直径或试验力。表4试件最小厚度与硬度间关系试件最小厚度压痕平均直径d球直径D=1D=2.5D=5D=100.20.080.30.180.40.330.50.540.60.80.290.70.40.80.530.90.6710.831.11.021.21.230.581.31.460.691.41.720.81.520.921.61.05

8、1.71.191.81.341.91.521.672.22.042