布氏硬度計的測量原理及步驟

布氏硬度測試法

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並保持一定時間，然後卸去載荷，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）透過試驗得出重要經驗關係。當d/D>0。1時，壓痕直徑d與載荷的關係為：

這個公式稱為邁耶爾定律。戒a和n均為常數。他還得出如下的結論：當使用的壓頭直徑不同時，指數n幾乎與D無關，而常數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，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，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的數值不是隨便規定的，各種材料軟硬相差很大。如果只規定一個P/D2的值，對於較硬的材料，壓入角會太小；對於較軟的材料，壓入角又會很大。若壓入角太小，壓痕小，測量誤差會很大。當入壓角較大但小於90°時，壓痕直徑隨壓入深度增加有較大變化，有利於測量。但當壓入角大小90°時，隨壓入深度的增加，壓痕變化較小。

為了提高測量精度，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．根據試件材料選擇合適的壓頭和載荷。

2．加預載。

3．加主載並保持一定的時間。

4．解除安裝。

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

布氏硬度試驗的優點是其硬度代表性全面，因壓痕面積較大，能反映較大範圍內金屬各組成相綜合影響的平均效能，而不受個別組成相及微小不均勻度的影響。因此特別適用於測定灰鑄鐵、軸承合金和具有粗大晶粒的金屬材料；試驗資料穩定，資料重複性強，此外，布氏硬度值和抗拉強度σb間存在一定換算關係。

布氏硬度與抗拉強度的關係

材料硬度值HB-σb近似換算關係

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

冷加工後黃銅、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。由於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複雜，不能由硬度計上直接讀數（需用帶刻度的低倍放大鏡測出壓痕直徑，然後透過查表得到布氏硬度值）。