布氏硬度測量原理、計算公式及應(yīng)用

布氏硬度是我國常用的三大硬度測量方法之一它是由1900年瑞典J.B.Brinell工程師提出的。下面為大家介紹布氏硬度測量方法的原理、適用范圍、優(yōu)缺點及應(yīng)用領(lǐng)域。

測量原理：是用一定大小的載荷P（kg),把直徑為D（mm）的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球壓入被測金屬的表面（圖1）保持規(guī)定時間后卸除試驗力用讀數(shù)顯微鏡測出壓痕平均直徑d (mm)然后用載荷P除以壓痕球形表面積即為布氏硬度值記為HBS（壓頭為鋼球時）或者HBW（壓頭為硬質(zhì)合金時）。

布氏硬度測量原理圖

適用范圍：HBS適用于測量退火、正貨、鑄鐵、有色金屬等硬度小于450HBS的較軟金屬。HBW適用于測量硬度在450HBW-650HBW的淬火鋼。

布氏硬度值計算公式

布氏硬度值記為HBS（當(dāng)壓頭為鋼球時），或者HBW（當(dāng)壓頭為硬質(zhì)合金球時）兩者計算公式相同。以下以壓頭為硬質(zhì)合金球的硬度值為例：

布氏硬度值計算公式：

D ---球壓頭直徑單位mm；

F---試驗力 單位N；

d---壓痕平均直徑單位mm；

1N=0.102kgf即1牛等于0.102千克力；

HBW的單位為kgf/mm2；

布氏硬度值表示方法：

符號HBW前面的數(shù)值為硬度值符號后面為試驗條件即球直徑、mm、試驗力數(shù)字及試驗力保持時間采用規(guī)定的保持時間(10-15s)則不用標(biāo)注。

例如：600HBW1/30/20-------用1mm硬質(zhì)合金球在294.2N(30kgf)試驗力下保持20s測得的布氏硬度值為600.

布氏硬度試驗硬度范圍上限為650HBW。

布氏硬度優(yōu)缺點

優(yōu)點：

1：具有較大的壓頭和較大的試驗力,得到壓痕較大因而能測出試樣較大范圍的性能。

2：與抗拉強度極限存在近似的換算關(guān)系所以通過測量布氏硬度可以間接得到材料的抗拉強度。

3：測量結(jié)果較為準(zhǔn)確數(shù)據(jù)穩(wěn)定重現(xiàn)性好。

缺點

缺點是對材料表面破壞性大不適合測量成品。測試過程比洛氏硬度測試復(fù)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(chǎn)生較大誤差因此要求操作者具有熟練的試驗技術(shù)和豐富經(jīng)驗一般要求由專門的實驗員操作。

布氏硬度應(yīng)用領(lǐng)域：

1：在鋼管標(biāo)準(zhǔn)中布氏硬度用途最廣往往以壓痕直徑d來表示該材料的硬度既直觀又方便。

2：因為鍛鋼和灰鑄鐵的布氏硬度與拉伸試驗有著較好的對應(yīng)關(guān)系，水下超聲波測厚儀故在組織不均勻的鍛鋼和鑄鐵的硬度測試中常使用布氏硬度。

3：布氏硬度測量時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面不受個別組成相及微小不均勻度的影響，故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。

4：布氏硬度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。