布氏硬度试验
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由此可见，试验时只要保持F/D2值为一常数， 就可使压入角保持不变，从而保证得到几何 相似的压痕。
注：为了得到准确的试验结果，除F与D应满 足这一选配原则外, 还应通过F与D的选择使 压痕直径d限定在0.24D～0.60D之间，否则 试验结果无效。
布氏硬度表示方法
• 布氏硬度用符号HBW表示。 • 符号HBW之前书写硬度值，符号后面依次表示
代入式（3）得：
HBW=
0.102
F D2
(1
2
1 sin2 )
(4)
2
由上式可见，要保证对同一材料测得的布氏
硬度值相同，必须使压入角为常数，此外还
必须使F/D2值为常数。但是F/D2值与并不
是相互独立的参量，它们之间也存在一定关
系。
根据大量试验结果可以证明： F
D2
Asin
2
（5）
式中A是与材料有关的常数。
试验设备
布氏硬度计
试验力的误差
• 测量的各级试验力的误差均应在规定的试验力标称 值的土1%以内
• 变动度不大于±1％
不同球直径的允差
单位为毫米
球直径
允差
10
±0.005
5
±0.004
2.5
±0.003
1
±0.003
硬质合金球的特性应满足下列要求:
维氏硬度不应低于1500HV10
密 度 :ρ=(14.8士0.2)g /cm3。
• 制备试样时，应使过热或冷加工等因素对表面性 能的影响减至最小。
• 试样厚度至少应为压痕深度的8倍。 • 试验后，试样背面如出现可见变形痕迹，则表明
试样厚度太薄。
布氏硬度试验的F/D2值的选择
• 如对一铜合金材料进行硬度试验，采用 10mm直径压头，以F/D2为30选择试验力 为29420N（3000kgf）。但当试验结果硬 度值低于140HBW时，应保持压头直径不 变，以F/D2为10选择试验力为 9807N(1000kgf)，从而保证硬度较低的材 料其压痕直径也在所规定范围内。
压痕测量装置的校准
• 压痕测量装置的标尺分度应能估测到压痕 直径的±0.5%以内。
• 将测量装置各工作范围至少分成五个间隔， 在分级测微尺上测量进行检验，其最大允 许误差为±0.5%。
• 测量投影区域时，其最大允许误差应为 ±1%。
试样的准备
• 试样的表面应平坦和光滑，并且不应有氧化皮及 外界污物，尤其不应有油脂。试验表面应能保证 压痕直径精确地测量，试验表面粗糙度Ra一般 应不大于1.6μm。
（3）
3式中只有d是变数，试验时只要测量出压痕直径d，可通
过计算或查布氏硬度数值表即可得出HBW值。
布氏硬度压痕相似原理
布氏硬度试验中．只有在试验力和压头直径恒定的条 件下所测得的硬度值才具有可比性。然而实际情况是， 所测试金属材料有硬有软，试件有厚有薄，有大有小， 如果只采用一种标准的试验力和压球直径，就会出现 对硬的材料合适，而对软的材料会发生压球陷入金属 材料内的现象；对厚的材料合适，而对薄的材料可能 发生压透的现象。因此在布氏硬度试验时，要求根据 试样的材料硬度和厚度，选用大小不同的试验力和压 头直径。在这种情况下，为了使得同一材料的试样所 测得的布氏硬度值相同，或在不同的试样上所测得的 结果具有可比性，就必须应用“压痕相似原理”来解 决。
（1）
• 式中F—试验力，N；
• S—压痕表面积，mm2；
• D—硬质合金球直径，mm；
• h一压痕深度，mm。
在实际试验时，由于压痕深度h测量比较困难，而测量压 痕直径d比较方便，因此将1式中h换算成d的关系．
h= D D2 d 2 2
代入1式得:
（2）
HBW= 0.102
2F
D(D D2 d 2 )
右图所示的两个不同直 径D1和D2的球体，分 别在不同的试验力F1 和F2作用下压入试样 表面的情况。由图可见， 只有在压入角（即通过 压痕直径两端所引球体 半径的夹角）保持不变 的条件下，才能使所测 定的硬度值相同。F与 D之间必须保持一定的 制约关系。
压痕相似原理
从图2看出，d与压入角有下列几何关系： d D sin 2
布氏硬度试验原理
• 对一定直径硬质合金球施加试验力压入试样表面，经规 定保持时间后，卸除试验力，测量出试样表面的压痕直 径
• 布氏硬度与试验力除以压痕表面积的商成正
比。压痕被看作是具有一定半径的球形，压
பைடு நூலகம்
痕的表面积通过压痕的平均直径和压头直径
计算得到。
HBW 0.102 F 0.102 F
S
Dh
• 布氏硬度试验时一般采用较大直径球体压头，所得压 痕面积较大，因而测得的硬度值能反映金属在较大范 围内各组成相的平均性能，而不受个别组成相及微小 不均匀性的影响。压痕较大的另一优点是所测试验数 据稳定，重复性强。
• 布氏硬度的缺点是对不同的材料需要更换压头和改变 试验力，压痕直径的测量也较麻烦，效率不高。同时， 由于压痕较大，对成品件不宜采用。
球体直径、试验力及试验力保持时间。当试验力 保持时间为10s-15s时不标注。 例如 264HBW5/750表示用直径为5mm的硬质合 金球．在7.355kN(750kgf)试验力作用下，保持 10s~15s测得的布氏硬度值为264。
适用范围：
• 布氏硬度适用于退火、正火状态的钢铁件、铸铁、有 色金属及其合金，特别对较软金属，如铝合金等更为 适宜。
注：为了得到准确的试验结果，除F与D应满 足这一选配原则外, 还应通过F与D的选择使 压痕直径d限定在0.24D～0.60D之间，否则 试验结果无效。
布氏硬度表示方法
• 布氏硬度用符号HBW表示。 • 符号HBW之前书写硬度值，符号后面依次表示
代入式（3）得：
HBW=
0.102
F D2
(1
2
1 sin2 )
(4)
2
由上式可见，要保证对同一材料测得的布氏
硬度值相同，必须使压入角为常数，此外还
必须使F/D2值为常数。但是F/D2值与并不
是相互独立的参量，它们之间也存在一定关
系。
根据大量试验结果可以证明： F
D2
Asin
2
（5）
式中A是与材料有关的常数。
试验设备
布氏硬度计
试验力的误差
• 测量的各级试验力的误差均应在规定的试验力标称 值的土1%以内
• 变动度不大于±1％
不同球直径的允差
单位为毫米
球直径
允差
10
±0.005
5
±0.004
2.5
±0.003
1
±0.003
硬质合金球的特性应满足下列要求:
维氏硬度不应低于1500HV10
密 度 :ρ=(14.8士0.2)g /cm3。
• 制备试样时，应使过热或冷加工等因素对表面性 能的影响减至最小。
• 试样厚度至少应为压痕深度的8倍。 • 试验后，试样背面如出现可见变形痕迹，则表明
试样厚度太薄。
布氏硬度试验的F/D2值的选择
• 如对一铜合金材料进行硬度试验，采用 10mm直径压头，以F/D2为30选择试验力 为29420N（3000kgf）。但当试验结果硬 度值低于140HBW时，应保持压头直径不 变，以F/D2为10选择试验力为 9807N(1000kgf)，从而保证硬度较低的材 料其压痕直径也在所规定范围内。
压痕测量装置的校准
• 压痕测量装置的标尺分度应能估测到压痕 直径的±0.5%以内。
• 将测量装置各工作范围至少分成五个间隔， 在分级测微尺上测量进行检验，其最大允 许误差为±0.5%。
• 测量投影区域时，其最大允许误差应为 ±1%。
试样的准备
• 试样的表面应平坦和光滑，并且不应有氧化皮及 外界污物，尤其不应有油脂。试验表面应能保证 压痕直径精确地测量，试验表面粗糙度Ra一般 应不大于1.6μm。
（3）
3式中只有d是变数，试验时只要测量出压痕直径d，可通
过计算或查布氏硬度数值表即可得出HBW值。
布氏硬度压痕相似原理
布氏硬度试验中．只有在试验力和压头直径恒定的条 件下所测得的硬度值才具有可比性。然而实际情况是， 所测试金属材料有硬有软，试件有厚有薄，有大有小， 如果只采用一种标准的试验力和压球直径，就会出现 对硬的材料合适，而对软的材料会发生压球陷入金属 材料内的现象；对厚的材料合适，而对薄的材料可能 发生压透的现象。因此在布氏硬度试验时，要求根据 试样的材料硬度和厚度，选用大小不同的试验力和压 头直径。在这种情况下，为了使得同一材料的试样所 测得的布氏硬度值相同，或在不同的试样上所测得的 结果具有可比性，就必须应用“压痕相似原理”来解 决。
（1）
• 式中F—试验力，N；
• S—压痕表面积，mm2；
• D—硬质合金球直径，mm；
• h一压痕深度，mm。
在实际试验时，由于压痕深度h测量比较困难，而测量压 痕直径d比较方便，因此将1式中h换算成d的关系．
h= D D2 d 2 2
代入1式得:
（2）
HBW= 0.102
2F
D(D D2 d 2 )
右图所示的两个不同直 径D1和D2的球体，分 别在不同的试验力F1 和F2作用下压入试样 表面的情况。由图可见， 只有在压入角（即通过 压痕直径两端所引球体 半径的夹角）保持不变 的条件下，才能使所测 定的硬度值相同。F与 D之间必须保持一定的 制约关系。
压痕相似原理
从图2看出，d与压入角有下列几何关系： d D sin 2
布氏硬度试验原理
• 对一定直径硬质合金球施加试验力压入试样表面，经规 定保持时间后，卸除试验力，测量出试样表面的压痕直 径
• 布氏硬度与试验力除以压痕表面积的商成正
比。压痕被看作是具有一定半径的球形，压
பைடு நூலகம்
痕的表面积通过压痕的平均直径和压头直径
计算得到。
HBW 0.102 F 0.102 F
S
Dh
• 布氏硬度试验时一般采用较大直径球体压头，所得压 痕面积较大，因而测得的硬度值能反映金属在较大范 围内各组成相的平均性能，而不受个别组成相及微小 不均匀性的影响。压痕较大的另一优点是所测试验数 据稳定，重复性强。
• 布氏硬度的缺点是对不同的材料需要更换压头和改变 试验力，压痕直径的测量也较麻烦，效率不高。同时， 由于压痕较大，对成品件不宜采用。
球体直径、试验力及试验力保持时间。当试验力 保持时间为10s-15s时不标注。 例如 264HBW5/750表示用直径为5mm的硬质合 金球．在7.355kN(750kgf)试验力作用下，保持 10s~15s测得的布氏硬度值为264。
适用范围：
• 布氏硬度适用于退火、正火状态的钢铁件、铸铁、有 色金属及其合金，特别对较软金属，如铝合金等更为 适宜。