布氏硬度測(cè)定原理。
選取一個(gè)事實(shí)載荷P，將直徑為D的淬火鋼球壓入試樣表面并保持一定時(shí)間，然后卸掉載荷，測(cè)量試樣表面的鋼球壓出的壓痕直徑d，計(jì)算出壓痕面積，算出載荷P與壓痕面積之比，此比代表硬度為布氏硬度，用HB符號(hào)表示。顯示出測(cè)量布氏硬度的原理。設(shè)置壓痕深度為h時(shí)，壓痕球冠面積為：
方程式中：P-試驗(yàn)所需的負(fù)荷(kg)；
D–壓頭鋼球直徑(mm)；
(d)壓痕直徑(mm)；
壓痕面積(mm2)。
目前各國(guó)文獻(xiàn)中普遍采用以kg/mm2為單位的布氏硬度，通常只給出數(shù)值而不寫(xiě)單位。
例如HB200，如果要轉(zhuǎn)換為國(guó)際單位MPa，*需要乘以9.81的硬度值。
布氏硬度鋼球直徑有三種類(lèi)型：Φ2.5mm，Φ5mm，Φ10mm，載荷15.6kg,62.5kg,182.5kg,250kg,750kg,1000kg,3000kg。可以根據(jù)材料的軟硬程度，選擇適當(dāng)?shù)慕M合。對(duì)于不同的壓頭直徑、不同的載荷情況，同一材料的布氏硬度值是相同的。壓力頭的直徑和負(fù)載應(yīng)符合相似的原則。相似性原則是指在均勻材料中，金屬的平均抗力，無(wú)論壓痕大小如何，只要不改變壓入角φ(即從壓頭圓心壓痕兩端的連線之間的夾角)即可。請(qǐng)看圖14-5。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，德國(guó)的Mayer(Mayer)發(fā)現(xiàn)了重要的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。在d/D>0.1的情況下，壓痕直徑d與載荷的關(guān)系如下：
這一公式叫做梅爾定律。戒律a和n都是不變的。結(jié)果表明：當(dāng)所采用的壓頭直徑不同時(shí)，隨著D值的增加，指數(shù)n基本不受D值影響；隨著D值的增加，常數(shù)a減小；
這個(gè)公式表明，在進(jìn)行布氏硬度測(cè)試時(shí)，只要使P/D2為一個(gè)常數(shù)，*可以使壓入角φ保持不變，從而使壓痕保持幾何形狀相似。因此，只要滿足P/D2為常數(shù)，在布氏硬度測(cè)量中，同一材料的布氏硬度值是相同的。
并對(duì)不同材料的布氏硬度值進(jìn)行了比較。數(shù)值P/D2并非隨意規(guī)定，各種材料軟硬差別很大。若僅規(guī)定P/D2的數(shù)值，則硬質(zhì)材料的壓入角過(guò)小，而軟質(zhì)材料的壓入角又過(guò)大；如果壓入角度過(guò)小，則壓痕較小，測(cè)量誤差較大。在入壓角較大但小于90°的情況下，壓痕直徑隨深度的增加變化較大，這對(duì)測(cè)量有一定的幫助。但是，在90°角范圍內(nèi)，隨著壓入深度的增大，壓痕量變化不大。
通常為0.25以提高測(cè)量精度。
第二，布氏硬度試驗(yàn)步驟。
用來(lái)測(cè)量硬度的布氏硬度計(jì)：
根據(jù)試件材料，選擇合適的壓頭和載荷。
二、預(yù)先裝載。
3.加載和保留固定時(shí)間。
四、卸載。
5.取下樣品，用帶刻度的低倍放大鏡對(duì)壓痕徑d進(jìn)行測(cè)量。
第三，布氏硬度特性。
布硬度試驗(yàn)具有代表性強(qiáng)、代表性廣的特點(diǎn)，由于壓痕面積大，能夠反映較大范圍內(nèi)金屬各組成相的平均性能，不受單個(gè)組成相和微小不均勻度的影響。該方法特別適合于測(cè)定灰鑄鐵、軸承合金及晶粒粗大的金屬材料；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，數(shù)據(jù)重復(fù)性強(qiáng)，且布氏硬度值與拉伸強(qiáng)度之間有一定的換算關(guān)系。
抗拉強(qiáng)度與布氏硬度的關(guān)系
HB-σb對(duì)材料硬度值的近似轉(zhuǎn)換關(guān)系
鋼鐵。
125~175。
175歲。
ρb=0.343HB×10MN/m2
ρb=0.362HB×10MN/m2
鑄造合金σb=0.26HB×10MN/m2。
黃銅、青銅σb=0.55HB×10MN/m2。
黃銅、青銅σb=0.40HB×10MN/m2后冷處理。
在硬度試驗(yàn)中，其缺點(diǎn)是壓頭為淬火鋼球。因?yàn)殇撉虮旧淼淖冃螁?wèn)題，導(dǎo)致對(duì)材料進(jìn)行過(guò)硬測(cè)試不難。通常HB450以上不能使用；壓痕很大，成品檢驗(yàn)有困難；測(cè)試過(guò)程中比洛氏硬度比較復(fù)雜，不能直接從硬度計(jì)讀出(需要用帶刻度的低倍放大鏡測(cè)量壓痕直徑，再經(jīng)查表得出布氏硬度值)。
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