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布氏硬度檢測(cè)方法
發(fā)布時(shí)間：2015.09.16 閱讀量：1911
布氏硬度檢測(cè)方法最初是在1899~1900年間由瑞典工程師布利奈爾在研究熱處理對(duì)軋鋼組織影響時(shí)提出來(lái)的。這種方法使用最早，由于其壓印痕較大，因而硬度值受試樣組織顯微偏析及成分不均勻的影響輕微，檢測(cè)結(jié)果分散度小，復(fù)現(xiàn)性好，能比較客觀的反映出材料的客觀硬度。這正是布氏檢測(cè)方法成為最廣泛和常用的硬度檢測(cè)方法之一的原因。
原理
在規(guī)定的檢測(cè)力（F）作用下，將一定直徑（D）的硬質(zhì)合金球壓入試樣表面，保持一定時(shí)間，然后去除檢測(cè)力。測(cè)量試樣表面上所壓印痕直徑（d）。根據(jù)d可以計(jì)算處壓痕凹印面積（A）。布氏硬度值是檢測(cè)力除以壓痕球形表面積（A）所得的商。單位為9.807值低；反之則硬度值高。
在進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)時(shí)，照常理分析，即用同一球體對(duì)應(yīng)同一試樣，當(dāng)變換試驗(yàn)力時(shí)，凹印面積會(huì)有變化，試驗(yàn)力大壓痕深，凹印面積大；試驗(yàn)力小壓痕淺，凹印面積小，但單位面積上的抗力應(yīng)是相同的，即布氏硬度值應(yīng)為常數(shù)。對(duì)于不同硬軟的試樣，當(dāng)變換試驗(yàn)力時(shí)應(yīng)有對(duì)應(yīng)的差值，保證不同材料的可比性。實(shí)際上，在硬度檢測(cè)中試驗(yàn)力與球任意變換時(shí)，直徑的變化與凹印面積的變化在球冠與接近球徑處是非線性關(guān)系的，對(duì)于硬軟差異大的材料，壓頭壓入深淺不同其應(yīng)力狀況也是復(fù)雜的。所以，上述理想狀況不存在。也就是說(shuō)，在布氏硬度試驗(yàn)中，不能任意選擇壓頭和試驗(yàn)力，必須遵守一定的規(guī)則，這就提出了相似原理問(wèn)題。
相似原理的應(yīng)用，在布氏硬度試驗(yàn)方法中是非常重要的，對(duì)它應(yīng)有清楚的認(rèn)識(shí)和理解才能運(yùn)用自如和獲得較準(zhǔn)確以及可比較的數(shù)據(jù)。對(duì)于硬度不同的各種材料，如能采用變換試驗(yàn)力和相應(yīng)變換壓頭球徑的辦法獲得統(tǒng)一的壓入角（見(jiàn)圖2—2），這就可能獲得準(zhǔn)確的可比的硬度值。但在實(shí)際工作中，由于材料的千差萬(wàn)別，不同材料硬度值的變化范圍很大，目前還不能實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)要求。因此，進(jìn)行布式硬度試驗(yàn)時(shí)，為了得到較理想的結(jié)果和技術(shù)上又便于實(shí)現(xiàn)的辦法，注意選擇試驗(yàn)力和球徑的合理搭配，控制壓入角（α）和壓痕直徑（d）在一定范圍內(nèi)變化，就能獲得對(duì)同一種材料有相同的硬度值；對(duì)不同硬度的材料能獲得可比較的硬度植的結(jié)果。
應(yīng)用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)
由于布氏硬度檢測(cè)采用的壓力大，壓頭球徑大，壓痕直徑大，它適合具有大晶粒金屬材料的硬度測(cè)定。例如鑄鐵、有色金屬及其合金，各種退火、調(diào)質(zhì)處理后以及大多數(shù)出廠供貨的鋼材等。特別是對(duì)于較軟的金屬，如純鋁、銅、鉛、錫、鋅等及其合金，測(cè)定出的硬度是很準(zhǔn)確的。此種方法具有高的測(cè)量精度，因此復(fù)現(xiàn)性和代表性好。
它的不足之處是：操作時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)不同硬軟材料試樣要選擇和更換壓頭及檢測(cè)力，壓痕測(cè)量也稍費(fèi)時(shí)。
檢測(cè)方法和技術(shù)條件
1.檢測(cè)應(yīng)嚴(yán)格遵照GB/T 231.1—2003《金屬布氏硬度試驗(yàn)》規(guī)定執(zhí)行。
2.檢測(cè)應(yīng)在10～35℃溫度下進(jìn)行。對(duì)溫度有較高要求的試驗(yàn)，應(yīng)控制在（23土5）℃之內(nèi)。
3.應(yīng)按表2―3中規(guī)定選用球徑和檢測(cè)力。
4.試樣的檢測(cè)面應(yīng)是光滑平面，不應(yīng)有氧化物和外來(lái)污物。檢測(cè)面粗糙度必須保證壓痕直徑能精確地測(cè)量，Ra一般不大于1.6μm 。
日常檢查方法
直接檢驗(yàn)方法對(duì)于日常檢查會(huì)消耗很多時(shí)間和財(cái)力，建議采用如下方法檢查布氏硬度計(jì)。
每天試驗(yàn)前對(duì)硬度計(jì)至少進(jìn)行一次檢查。
檢查之前，至少預(yù)壓兩個(gè)壓痕以保證試樣和壓頭處于穩(wěn)定狀態(tài)。預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)不應(yīng)使用。
在標(biāo)準(zhǔn)硬度塊上至少壓出一個(gè)壓痕。選擇的標(biāo)準(zhǔn)塊硬度值應(yīng)與試驗(yàn)材料的硬度接近，如果硬度讀數(shù)的平均值與標(biāo)準(zhǔn)塊硬度值之差在表32—1中規(guī)定的規(guī)范之內(nèi)時(shí)，則認(rèn)為硬度計(jì)合格，如果超差，應(yīng)進(jìn)行直接檢驗(yàn)。
原理
在規(guī)定的檢測(cè)力（F）作用下，將一定直徑（D）的硬質(zhì)合金球壓入試樣表面，保持一定時(shí)間，然后去除檢測(cè)力。測(cè)量試樣表面上所壓印痕直徑（d）。根據(jù)d可以計(jì)算處壓痕凹印面積（A）。布氏硬度值是檢測(cè)力除以壓痕球形表面積（A）所得的商。單位為9.807值低；反之則硬度值高。
在進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)時(shí)，照常理分析，即用同一球體對(duì)應(yīng)同一試樣，當(dāng)變換試驗(yàn)力時(shí)，凹印面積會(huì)有變化，試驗(yàn)力大壓痕深，凹印面積大；試驗(yàn)力小壓痕淺，凹印面積小，但單位面積上的抗力應(yīng)是相同的，即布氏硬度值應(yīng)為常數(shù)。對(duì)于不同硬軟的試樣，當(dāng)變換試驗(yàn)力時(shí)應(yīng)有對(duì)應(yīng)的差值，保證不同材料的可比性。實(shí)際上，在硬度檢測(cè)中試驗(yàn)力與球任意變換時(shí)，直徑的變化與凹印面積的變化在球冠與接近球徑處是非線性關(guān)系的，對(duì)于硬軟差異大的材料，壓頭壓入深淺不同其應(yīng)力狀況也是復(fù)雜的。所以，上述理想狀況不存在。也就是說(shuō)，在布氏硬度試驗(yàn)中，不能任意選擇壓頭和試驗(yàn)力，必須遵守一定的規(guī)則，這就提出了相似原理問(wèn)題。
相似原理的應(yīng)用，在布氏硬度試驗(yàn)方法中是非常重要的，對(duì)它應(yīng)有清楚的認(rèn)識(shí)和理解才能運(yùn)用自如和獲得較準(zhǔn)確以及可比較的數(shù)據(jù)。對(duì)于硬度不同的各種材料，如能采用變換試驗(yàn)力和相應(yīng)變換壓頭球徑的辦法獲得統(tǒng)一的壓入角（見(jiàn)圖2—2），這就可能獲得準(zhǔn)確的可比的硬度值。但在實(shí)際工作中，由于材料的千差萬(wàn)別，不同材料硬度值的變化范圍很大，目前還不能實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)要求。因此，進(jìn)行布式硬度試驗(yàn)時(shí)，為了得到較理想的結(jié)果和技術(shù)上又便于實(shí)現(xiàn)的辦法，注意選擇試驗(yàn)力和球徑的合理搭配，控制壓入角（α）和壓痕直徑（d）在一定范圍內(nèi)變化，就能獲得對(duì)同一種材料有相同的硬度值；對(duì)不同硬度的材料能獲得可比較的硬度植的結(jié)果。
應(yīng)用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)
由于布氏硬度檢測(cè)采用的壓力大，壓頭球徑大，壓痕直徑大，它適合具有大晶粒金屬材料的硬度測(cè)定。例如鑄鐵、有色金屬及其合金，各種退火、調(diào)質(zhì)處理后以及大多數(shù)出廠供貨的鋼材等。特別是對(duì)于較軟的金屬，如純鋁、銅、鉛、錫、鋅等及其合金，測(cè)定出的硬度是很準(zhǔn)確的。此種方法具有高的測(cè)量精度，因此復(fù)現(xiàn)性和代表性好。
它的不足之處是：操作時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)不同硬軟材料試樣要選擇和更換壓頭及檢測(cè)力，壓痕測(cè)量也稍費(fèi)時(shí)。
檢測(cè)方法和技術(shù)條件
1.檢測(cè)應(yīng)嚴(yán)格遵照GB/T 231.1—2003《金屬布氏硬度試驗(yàn)》規(guī)定執(zhí)行。
2.檢測(cè)應(yīng)在10～35℃溫度下進(jìn)行。對(duì)溫度有較高要求的試驗(yàn)，應(yīng)控制在（23土5）℃之內(nèi)。
3.應(yīng)按表2―3中規(guī)定選用球徑和檢測(cè)力。
4.試樣的檢測(cè)面應(yīng)是光滑平面，不應(yīng)有氧化物和外來(lái)污物。檢測(cè)面粗糙度必須保證壓痕直徑能精確地測(cè)量，Ra一般不大于1.6μm 。
日常檢查方法
直接檢驗(yàn)方法對(duì)于日常檢查會(huì)消耗很多時(shí)間和財(cái)力，建議采用如下方法檢查布氏硬度計(jì)。
每天試驗(yàn)前對(duì)硬度計(jì)至少進(jìn)行一次檢查。
檢查之前，至少預(yù)壓兩個(gè)壓痕以保證試樣和壓頭處于穩(wěn)定狀態(tài)。預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)不應(yīng)使用。
在標(biāo)準(zhǔn)硬度塊上至少壓出一個(gè)壓痕。選擇的標(biāo)準(zhǔn)塊硬度值應(yīng)與試驗(yàn)材料的硬度接近，如果硬度讀數(shù)的平均值與標(biāo)準(zhǔn)塊硬度值之差在表32—1中規(guī)定的規(guī)范之內(nèi)時(shí)，則認(rèn)為硬度計(jì)合格，如果超差，應(yīng)進(jìn)行直接檢驗(yàn)。
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