瀏覽:146次 2021/09/27
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(xiàn)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(jìn)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(dāng)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(dāng)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(jìn)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(jìn)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(dāng)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(dāng)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(yù)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(diǎn)
布氏硬度試驗的優(yōu)點(diǎn)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(fù)性強(qiáng),此外,布氏硬度值和抗拉強(qiáng)度σb間存在一定換算關(guān)系。
布氏硬度與抗拉強(qiáng)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(diǎn)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(fù)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)。