布氏硬度试验

ISO6506－1：1999 金属材料 布氏硬度试验 第l部分：试验方法
ISO6506－2：1999 金属材料 布氏硬度试验 第2部分：硬度计的检验 与校准 ISO6506－3：1999 金属材料 布氏硬度试验 第3部分：标准硬度块的 标定 我国的布氏硬度试验方法标准编制与国际标准相对应： GB/T231.1－2002 金属布氏硬度试验 第l部分：试验方法
布氏硬度试验
一、试验原理 二、布氏硬度表示方法 三、试样 四、试验操作要点 五、试验结果处理
六、应用范围及优缺点
布氏硬度试验
金属布氏硬度试验方法新标准是在GB/T231－84基础上修订的，2002 年12月31日颁布，2003年6月1日实施。本标准等效采用了国际标准 ISO6506－1：1999。按国际标准结构，ISO6506由3部分构成：
五
试验结果处理
对于计算出的布氏硬度值应按规定进行修约。当硬度值≥100时，修约 至整数；10≤硬度值＜100时，修约至1位小数；硬度值＜10时，修约至2位 小数。
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六 应用范围及优缺点
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、铅、锡等更为适宜。 由于布氏硬度试验时采用较大直径球体压头，所得压痕面积较大，因而 测得的硬度值反映金属在较大范围内的平均性能。由于压痕较大，所测数据 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 测量也较麻烦。同时，由于压痕较大，对表面要求高的成品件不宜采用。
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三 试样
1. 试样的试验面应是光滑的平面，不应有氧化皮及外来污物。试验面粗糙度 必须保证能精确地测量压痕直径，一般试验面的粗糙度Ra应在1.6μm以下。
2. 两平面应保证平行。
3. 试样的厚度至少应为压痕深度的8倍。因为当试样厚度为深度的8倍以上时， HB的波动范围变化已不大，基本保持平稳。试验后，试样背面应无可见变 形痕迹。
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GB/T231.2－2002 金属布氏硬度试验 第2部分：硬度计的检验与校准
GB/T231.3－2002 金属布氏硬度试验 第3部分：标准硬度块的标定
布氏硬度试验
一 试验原理
试验时，用一定直径的硬质合金球施加 规定的试验力压入试样表面，经规定的保持 时间后，卸除试验力，试样表面就残留压痕， 测量出压痕直径（见图1），求得压痕球形表 面积。布氏硬度值HB是试验力除以压痕球形 表面积所得的商再乘以0.102。即 F F ………（1） HB=0.102 0.102 S πDh 式中:F——试验力，N; S——压痕面积，mm2； h——压痕深度，mm。
HB=0.102 πD D D2 d 2

2F

………（3）
图2 压痕直径d与 深度h的关系
式（3）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HB值。
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二 布氏硬度表示方法
用符号HBW表示，符号HBW之前书写硬度值，符号后面依次表示球 体直径、试验力及试验力保持时间。当试验力保持时间为10～15s时不标 注。例如350HBW5／750表示用直径为5mm的硬质合金球，在7.355kN试 验力作用下，保持10～15s测得的布氏硬度值为350。
图1 布氏硬度试验原理
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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，因此将上式中h换算成d的关 系。 从图2直角三角形OAB的关系中可以求出：
h D 1 1 D2 d 2 D D 2 d 2 2 2 2


………（2）
将式（2）代入式（1）得
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四
1. 试验温度 试验一般在10～35℃的室温下进行。对温度要求较高的试验，室温应 控制在23℃土5℃。
试验操作要点
2. 试样的支承
试样支承面、压头表面及试验台面应清洁。试样应稳固地放在试验台 面上，保证在试验过程不产生倾斜、位移及挠曲。加力时试验力作用方向应 与试验面垂直。对于不规则的工件试样，应根据其特殊形状，制作合适的试 样支承台。支承台应具备足够的支撑刚性。
HBW1/30
2.5
1
30
30
1839
294.2
当试样尺寸允许时，应优先选用直径10mm的球压头进行试验。
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6. 试验力的选择应保证压痕直径在0.24D～0.6D之间。 7. 压痕间距 试验时，每个试样（若试样尺寸允许）至少应在3个不同的位置测定硬 度，且压痕中心距试样边缘距离应不小于压痕平均直径的2.5倍，两相邻压 痕中心距离至少为压痕平均直径的3倍。 8. 在整个试验期间，硬度计不应受到影响试验结果的冲击和震动。 9. 应在两相互垂直方向测量压痕直径。用两个读数的平均值计算布氏硬度或 查表得布氏硬度。
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5. 钢材料不同条件下的试验力、试验力-压头球直径平方的比率见表1。 表1 钢材料不同条件下的试验力
试验力-压头球 硬度符号 球直径D/mm 直径平方的比率 0.102×F/D2 HBW10/3000 HBW5/750 10 5 30 30 29420 7355 试验力F/N
HBW2.5/187.5
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3. 试验力保持时间 从加力开始至全部试验力施加完毕的时间应在2～8s之内。试验力保持 时间一般在10～15s，对于硬度较低的材料可适当延长，试验力保持时间允 许误差为±2s。 4. 压头直径的确定 试验时，首先根据试样材料和厚度来确定球体压头直径。当试验条件 和试样厚度允许时，应尽量选用直径10mm球体压头进行试验，以便能够较 真实反映金属平均硬度和便于准确测量较大压痕。标准中规定了10mm、 5mm、2.5mm和1mm等4种直径的球体压头。 在试验过程中，若使用的压头直径不能满足试样厚度时，应选择下一 档直径的球体压头 。当改变压头直径时，应保持原F／D2这一常数不变，才 可与采用其他压头直径试验结果进行比较 。