布氏硬度計

一、布氏硬度的測量原理

選擇一事實上的載荷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是布氏硬度，用符號HB表示。布氏硬度的測量原理所示。設(shè)壓痕的深度為h，則壓痕的球冠面積為：

公式中：P——測試用的載荷(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。

滄州歐譜布氏硬度的壓頭鋼球直徑有Φ2.5mm，Φ5mm，Φ10mm三種，載荷有15.6kg、62.5kg、182.5kg、250kg、750kg、1000kg、3000kg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行測試時，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φ(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)通過試驗得出重要經(jīng)驗關(guān)系。當d/D>0.1時，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：當使用的壓頭直徑不同時，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，在進行布氏硬度測試時，只要使P/D2為一常數(shù)，可以使壓入角φ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，壓入角會太小;對于較軟的材料，壓入角又會很大。若壓入角太小，壓痕小，測量誤差會很大。當入壓角較大但小于90°時，壓痕直徑隨壓入深度增加有較大變化，有利于測量。但當壓入角大小90°時，隨壓入深度的增加，壓痕變化較小。

為了提測量精度，通常0.25

二、布氏硬度的測試步驟

布氏硬度計使用的步驟如下：

1.根據(jù)試件材料選擇合適的壓頭和載荷。

2.加預載。

3.加主載并保持一定的時間。

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。

三、布氏硬度的特點

布氏硬度試驗的優(yōu)點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;試驗數(shù)據(jù)穩(wěn)定，數(shù)據(jù)重復性強，此外，布氏硬度值和抗拉強度σb間存在一定換算關(guān)系。

布氏硬度與抗拉強度的關(guān)系

材料硬度值HB-σb近似換算關(guān)系

鋼

125~175

>175

σb≈0.343HB×10MN/m2

σb≈0.362HB×10MN/m2

鑄鋁合金σb≈0.26HB×10MN/m2

退火黃銅、青銅σb≈0.55HB×10MN/m2

冷加工后黃銅、青銅σb≈0.40HB×10MN/m2

布氏硬度試驗的缺點是其壓頭為淬火鋼球。由于鋼球本身的變形問題，致使不難試驗太硬的材料。一般在HB450以上不能使用;由地壓痕較大，成品檢驗有困難;試驗過程比洛氏硬度較為復雜，不能由硬度計上直接讀數(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)。