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布氏硬度計(jì)的原理:
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(cè)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(duì)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(guò)程比洛氏硬度試驗(yàn)復(fù)雜,測(cè)量操作和壓痕測(cè)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(guò)渡都會(huì)使壓痕直徑的測(cè)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(zhuān)門(mén)的實(shí)驗(yàn)員操作。
布氏硬度計(jì)原理
用一定直徑的鋼球或硬質(zhì)合金球,以規(guī)定的試驗(yàn)力壓入式樣表面,經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后卸除試驗(yàn)力,測(cè)量試樣表面的壓痕直徑。布氏硬度值是以試驗(yàn)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(cè)定布氏硬度較準(zhǔn)確可靠,但一般HBS只適用于450N/mm2(MPa)以下的金屬材料,對(duì)于較硬的鋼或較薄的板材不適用。在鋼管標(biāo)準(zhǔn)中,布氏硬度用途zui廣,往往以壓痕直徑d來(lái)表示該材料的硬度,既直觀,又方便。
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(cè)試,鍛鋼和灰鑄鐵的布氏硬度與拉伸試驗(yàn)有著較好的對(duì)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(cè)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(cè),由于壓痕較大,一般不用于成品檢測(cè)。
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(wèn)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(lái)比洛氏硬度試驗(yàn)略顯復(fù)雜。布氏硬度試驗(yàn)zui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zui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)。
規(guī)則一: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。這個(gè)規(guī)則來(lái)源于相似律。根據(jù)相似律,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(cè)得的硬度值是相同的,在不同的試樣上測(cè)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。
規(guī)則二:試驗(yàn)后要使壓痕直徑處于以下范圍:0.24D < d < 0.6D。否則試驗(yàn)結(jié)果是無(wú)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(cè)得的硬度值與試驗(yàn)力大小無(wú)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。