北京時(shí)代新天測控技術(shù)有限公司

一 布氏硬度計(jì)原理 

 對直徑為D的硬質(zhì)合金壓頭施加規(guī)定的試驗(yàn)力，使壓頭壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定的保持時(shí)間后，除去試驗(yàn)力，測量試樣表面的壓痕直徑d，布氏硬度用試驗(yàn)力除以壓痕表面積的商來計(jì)算。                                                             

二 布氏硬度計(jì)的特點(diǎn)                                         

布氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是其硬度代表性好，由于通常采用的是10 mm直徑球壓頭，3000kg試驗(yàn)力，其壓痕面積較大，能反映較大范圍內(nèi)金屬各組成相綜合影響的平均值，而不受個(gè)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。它的試驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，精度高于洛氏，低于維氏。此外布氏硬度值與抗拉強(qiáng)度值之間存在較好的對應(yīng)關(guān)系。

布氏硬度試驗(yàn)的缺點(diǎn)是壓痕較大，成品檢驗(yàn)有困難，試驗(yàn)過程比洛氏硬度試驗(yàn)復(fù)雜，測量操作和壓痕測量都比較費(fèi)時(shí)，并且由于壓痕邊緣的凸起、凹陷或圓滑過渡都會(huì)使壓痕直徑的測量產(chǎn)生較大誤差，因此要求操作者具有熟練的試驗(yàn)技術(shù)和豐富經(jīng)驗(yàn)，一般要求由專門的實(shí)驗(yàn)員操作。

三 布氏硬度計(jì)的應(yīng)用                                         

   布氏硬度計(jì)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(yàn)有著較好的對應(yīng)關(guān)系。布氏硬度試驗(yàn)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(jì)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(yàn)條件的選擇如同洛氏硬度試驗(yàn)關(guān)于標(biāo)尺的選擇一樣，布氏硬度試驗(yàn)也要遇到試驗(yàn)條件的選擇問題，即試驗(yàn)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(guī)則，并且要注意試驗(yàn)力和壓頭球直徑的合理搭配，應(yīng)用起來比洛氏硬度試驗(yàn)略顯復(fù)雜。布氏硬度試驗(yàn)常用的試驗(yàn)條件是采用10mm直徑的球壓頭，3000kg試驗(yàn)力。這一條件能體現(xiàn)布氏硬度的特點(diǎn)。但是由于試樣材質(zhì)不同，硬度不同，試樣大小，薄厚也不同，一種試驗(yàn)力，一種壓頭自然不能滿足要求。在試驗(yàn)力和壓頭球直徑的選擇方面需要遵循的規(guī)則有2個(gè)。

1、要使試驗(yàn)力和球壓頭直徑的平方之比為一個(gè)常數(shù)。即          F/D²=F1/D1² = F2/D2² =K                        

     這個(gè)規(guī)則來源于相似律。根據(jù)相似律，在圖3.1中不同直徑的球壓頭D1、D2在不同的試驗(yàn)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φ1、φ2相同，壓痕就具有相似性。這時(shí)試驗(yàn)力和壓頭球直徑的平方之比就是一個(gè)常數(shù)。在這種條件下，采用不同的試驗(yàn)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(yàn)力與壓頭球直徑平方之比在采用公斤力的舊標(biāo)準(zhǔn)中表示為F/D2，在采用牛頓力的新標(biāo)準(zhǔn)中表示為0.102 F/D2。

2、試驗(yàn)后壓痕直徑的一些說明   

 試驗(yàn)后要使壓痕直徑處于0.24D < d < 0.6D范圍，否則試驗(yàn)結(jié)果是無效的,應(yīng)選擇合適的試驗(yàn)力重新試驗(yàn)。人們的大量試驗(yàn)表明，當(dāng)壓頭直徑在0.24D～0.6D之間時(shí)，測得的硬度值與試驗(yàn)力大小無關(guān)。布氏硬度試驗(yàn)可選擇的試驗(yàn)力從3000kg到1kg大約有20個(gè)級(jí)別。布氏硬度試驗(yàn)可選擇的壓頭直徑為φ10mm、 φ5mm、φ2.5mm、φ1mm共4種。布氏硬度試驗(yàn)可選擇的0.102F/D2值為30、15、10、5、2.5、1共6種。

  標(biāo)準(zhǔn)GB/T231.1—2002中規(guī)定的試驗(yàn)條件如表3.1所示。

表3.1  布氏硬度試驗(yàn)條件

標(biāo)準(zhǔn)GB/T231.1—2002中規(guī)定試驗(yàn)力和壓頭直徑平方之比（0.102F/D2）應(yīng)按材料的種類和硬度范圍來選擇，如表3.2所示。                            

表3.2試驗(yàn)力—壓頭直徑平方之比的選擇

    其中，對于鑄鐵的試驗(yàn)，壓頭球直徑一般為2.5ｍｍ，5ｍｍ和10ｍｍ。標(biāo)準(zhǔn)GB/T231.1—2002中規(guī)定，對于鋼只有一種選擇，就是0.102F/D²=30，對于其他材料，根據(jù)其不同的硬度范圍，有2～3種0.102F/D2值可供選擇。

四、我司布氏硬度試驗(yàn)選擇經(jīng)驗(yàn)

     北京時(shí)代新天測控技術(shù)有限公司是開發(fā)、生產(chǎn)新型檢測設(shè)備為重點(diǎn)的科技先導(dǎo)型企業(yè)，公司以滿足用戶的需求做為企業(yè)的發(fā)展重要目標(biāo)。公司現(xiàn)有七十余種儀器儀表，硬度檢測儀器也是我們的常規(guī)經(jīng)營項(xiàng)目，經(jīng)過多年的生產(chǎn)及應(yīng)用實(shí)踐，積累眾多經(jīng)驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)我們建議從以下三步完成試驗(yàn)。

1、根據(jù)材料種類和硬度范圍，按表3.2選擇0.102F/D²值，一般較硬的材料選擇較高的0.102F/D²值，較軟的材料選擇較低的0.102F/D²值，鋼鐵材料只選擇0.102F/D²＝30一個(gè)值。

2、根據(jù)試樣的厚度和大小選擇壓頭直徑D和試驗(yàn)力F，對于較厚、較大的試樣，應(yīng)盡量選用φ10mm的壓頭和相應(yīng)的試驗(yàn)力，因?yàn)檫@樣能體現(xiàn)布氏硬度計(jì)的特點(diǎn)。對于較薄、較小的試樣，應(yīng)選用較小的壓頭和較小的試驗(yàn)力。以保證滿足布氏硬度試驗(yàn)關(guān)于“試樣厚度應(yīng)大于壓痕深度的8倍”的要求。

3、完成上述選擇之后應(yīng)進(jìn)行初步試驗(yàn)，確定壓痕直徑是否滿足0.24D < d < 0.6D。  如果滿足這一要求，就可進(jìn)行正式測試，并查表得到布氏硬度值。如果不滿足這一要求，當(dāng)壓痕直徑小于0.24D時(shí)，說明壓痕過小，應(yīng)重新選擇大一些的試驗(yàn)力。當(dāng)壓痕直徑大于0.6D時(shí)，說明壓痕過大，應(yīng)重新選擇小一些的試驗(yàn)力。

  通過測試布氏硬度可以間接得到材料的抗拉強(qiáng)度。這一點(diǎn)在生產(chǎn)實(shí)際中具有重大意義。可以通過測量硬度的方法得到近似的強(qiáng)度值，這樣既可以提高工作效率，又可以節(jié)省材料。