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布氏硬度計原理、特點以及諸多用途

2010-12-28

                                                     布氏硬度計原理、特點以及諸多用途

一、布氏硬度計原理：
    布氏硬度計是用一定直徑的鋼球或硬質合金球，以規定的試驗力壓入式樣表面，經規定保持時間后卸除試驗力，測量試樣表面的壓痕直徑。布氏硬度值是以試驗力除以壓痕球形表面積所得的商。以HBS（鋼球）表示，單位為N/mm2(MPa)。
    測定布氏硬度較準確可靠，但一般HBS只適用于450N/mm2（MPa）以下的金屬材料，對于較硬的鋼或較薄的板材不適用。在鋼管標準中，布氏硬度用途廣，往往以壓痕直徑d來表示該材料的硬度，既直觀，又方便。

  二、 布氏硬度計的特點：
   布氏硬度計的優點是其硬度代表性好，由于通常采用的是10mm直徑球壓頭，3000kg試驗力，其壓痕面積較大，能反映較大范圍內金屬各組成相綜合影響的平均值，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。布氏硬度計的試驗數據穩定，重現性好，精度高于洛氏，低于維氏。此外布氏硬度值與抗拉強度值之間存在較好的對應關系。
   布氏硬度計的缺點是壓痕較大，成品檢驗有困難，試驗過程比洛氏硬度試驗復雜，測量操作和壓痕測量都比較費時，并且由于壓痕邊緣的凸起、凹陷或圓滑過渡都會使壓痕直徑的測量產生較大誤差，因此要求操作者具有熟練的試驗技術和豐富經驗，一般要求由專門的實驗員操作。
  
 三、  布氏硬度計的應用：
   布氏硬度計主要用于組織不均勻的鍛鋼和鑄鐵的硬度測試，鍛鋼和灰鑄鐵的布氏硬度與拉伸試驗有著較好的對應關系。布氏硬度試驗還可用于有色金屬和軟鋼，采用小直徑球壓頭可以測量小尺寸和較薄材料。布氏硬度計多用于原材料和半成品的檢測，由于壓痕較大，一般不用于成品檢測。
   布氏硬度試驗條件的選擇如同洛氏硬度試驗關于標尺的選擇一樣，布氏硬度試驗也要遇到試驗條件的選擇問題，即試驗力F和壓頭球直徑D的選擇。這種選擇不是任意的，而是要遵循一定的規則，并且要注意試驗力和壓頭球直徑的合理搭配，應用起來比洛氏硬度試驗略顯復雜。布氏硬度試驗常用的試驗條件是采用10mm直徑的球壓頭，3000kg試驗力。這一條件能體現布氏硬度的特點。但是由于試樣材質不同，硬度不同，試樣大小，薄厚也不同，一種試驗力，一種壓頭自然不能滿足要求。
   在試驗力和壓頭球直徑的選擇方面需要遵循的規則有2個。規則一：要使試驗力和球壓頭直徑的平方之比為一個常數。即 。這個規則來源于相似律。根據相似律，不同直徑的球壓頭D1、D2在不同的試驗力F1、F2作用下壓入試樣表面，壓痕直徑d1、d2是不同的，但是只要壓入角相同，壓痕就具有相似性。這時試驗力和壓頭球直徑的平方之比就是一個常數。在這種條件下，采用不同的試驗力和不同直徑的球壓頭，在同一試樣上測得的硬度值是相同的，在不同的試樣上測得的硬度值是可以相互比較的。試驗力與壓頭球直徑平方之比在采用公斤力的舊標準中表示為F/D2，在采用牛頓力的新標準中表示為0.102 F/D2。
   規則二：試驗后要使壓痕直徑處于以下范圍：0.24D < d < 0.6D。否則試驗結果是無效的,應選擇合適的試驗力重新試驗。人們的大量試驗表明，當壓頭直徑在0.24D~0.6D之間時，測得的硬度值與試驗力大小無關。布氏硬度試驗可選擇的試驗力從3000kg到1kg大約有20個級別。