布氏硬度試驗PPT課件

1、布氏硬度試驗原理 對一定直徑硬質(zhì)合金球施加試驗力壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后，卸除試驗力，測量出試樣表面的壓痕直徑 布氏硬度與試驗力除以壓痕表面積的商成正比。壓痕被看作是具有一定半徑的球形，壓痕的表面積通過壓痕的平均直徑和壓頭直徑計算得到。 式中F試驗力，N； S壓痕表面積，mm2； D硬質(zhì)合金球直徑，mm； h一壓痕深度，mm。0.1020.102FFHBWSDh（1）在實際試驗時，由于壓痕深度h測量比較困難，而測量壓痕直徑d比較方便，因此將1式中h換算成d的關(guān)系 h= （2）代入1式得: HBW= 3式中只有d是變數(shù)，試驗時只要測量出壓痕直徑d，可通過計算或查布氏硬度數(shù)值表即可得出HBW

2、值。222DDd2220.102()FD DDd（3） 布氏硬度試驗中只有在試驗力和壓頭直徑恒定的條件下所測得的硬度值才具有可比性。然而實際情況是，所測試金屬材料有硬有軟，試件有厚有薄，有大有小，如果只采用一種標準的試驗力和壓球直徑，就會出現(xiàn)對硬的材料合適，而對軟的材料會發(fā)生壓球陷入金屬材料內(nèi)的現(xiàn)象；對厚的材料合適，而對薄的材料可能發(fā)生壓透的現(xiàn)象。因此在布氏硬度試驗時，要求根據(jù)試樣的材料硬度和厚度，選用大小不同的試驗力和壓頭直徑。在這種情況下，為了使得同一材料的試樣所測得的布氏硬度值相同，或在不同的試樣上所測得的結(jié)果具有可比性，就必須應(yīng)用“壓痕相似原理”來解決。布氏硬度壓痕相似原理右圖所示的兩

3、個不同直徑D1和D2的球體，分別在不同的試驗力F1和F2作用下壓入試樣表面的情況。由圖可見，只有在壓入角（即通過壓痕直徑兩端所引球體半徑的夾角）保持不變的條件下，才能使所測定的硬度值相同。F與D之間必須保持一定的制約關(guān)系。壓痕相似原理從圖2看出，d與壓入角有下列幾何關(guān)系： 代入式（3）得：HBW=2220.102(11 sin)2FD2sinDd 由上式可見，要保證對同一材料測得的布氏硬度值相同，必須使壓入角為常數(shù)，此外還必須使F/D2值為常數(shù)。但是F/D2值與并不是相互獨立的參量，它們之間也存在一定關(guān)系。(4) 根據(jù)大量試驗結(jié)果可以證明： 式中A是與材料有關(guān)的常數(shù)。 由此可見，試驗時只要保持

4、F/D2值為一常數(shù)，就可使壓入角保持不變，從而保證得到幾何相似的壓痕。注：為了得到準確的試驗結(jié)果，除F與D應(yīng)滿足這一選配原則外, 還應(yīng)通過F與D的選擇使壓痕直徑d限定在0.24D0.60D之間，否則試驗結(jié)果無效。 2sin2FAD（5）布氏硬度表示方法 布氏硬度用符號HBW表示。 符號HBW之前書寫硬度值，符號后面依次表示球體直徑、試驗力及試驗力保持時間。當(dāng)試驗力保持時間為10s-15s時不標注。 例如 264HBW5/750表示用直徑為5mm的硬質(zhì)合金球在7.355kN(750kgf)試驗力作用下，保持10s15s測得的布氏硬度值為264。 布氏硬度適用于退火、正火狀態(tài)的鋼鐵件、鑄鐵、有色金

5、屬及其合金，特別對較軟金屬，如鋁合金等更為適宜。 布氏硬度試驗時一般采用較大直徑球體壓頭，所得壓痕面積較大，因而測得的硬度值能反映金屬在較大范圍內(nèi)各組成相的平均性能，而不受個別組成相及微小不均勻性的影響。壓痕較大的另一優(yōu)點是所測試驗數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復(fù)性強。 布氏硬度的缺點是對不同的材料需要更換壓頭和改變試驗力，壓痕直徑的測量也較麻煩，效率不高。同時，由于壓痕較大，對成品件不宜采用。 適用范圍： 布氏硬度計試驗設(shè)備 測量的各級試驗力的誤差均應(yīng)在規(guī)定的試驗力標稱值的土1%以內(nèi) 變動度不大于1 試驗力的誤差不同球直徑的允差 單位為毫米 球 直 徑 允差10 0.0055 0.0042.5 0.0031

6、0.003 硬質(zhì)合金球的特性應(yīng)滿足下列要求:維氏硬度不應(yīng)低于1500HV10密 度 :=(14.8士0.2)g /cm3。 壓痕測量裝置的標尺分度應(yīng)能估測到壓痕直徑的0.5%以內(nèi)。 將測量裝置各工作范圍至少分成五個間隔，在分級測微尺上測量進行檢驗，其最大允許誤差為0.5%。 測量投影區(qū)域時，其最大允許誤差應(yīng)為1%。壓痕測量裝置的校準 試樣的表面應(yīng)平坦和光滑，并且不應(yīng)有氧化皮及外界污物，尤其不應(yīng)有油脂。試驗表面應(yīng)能保證壓痕直徑精確地測量，試驗表面粗糙度Ra一般應(yīng)不大于1.6m。 制備試樣時，應(yīng)使過熱或冷加工等因素對表面性能的影響減至最小。 試樣厚度至少應(yīng)為壓痕深度的8倍。 試驗后，試樣背面如出現(xiàn)可見變形痕跡，則表明試樣厚度太薄。試樣的準備 如對一銅合金材料進行硬度試驗，采用10mm直徑壓頭，以F/D2為30選擇試驗力為29420N（3000kgf）。