布氏硬度测量误差分析

布氏硬度测量误差分析

Measurement Error Aralysis with Brihell Hardness Tester

周 飞

(江苏省宜兴市计量检定测试所,江苏宜兴214206)

摘 要:根据布氏硬度测量原理,本文阐述了在布氏硬度试验中产生测量误差的原因以作参考。

关键词:布氏硬度;误差;分析

布氏硬度试验在冶金和机械制造工业得到了广泛的

应用。布氏硬度试验原理是用一定直径的硬质合金球,

在规定的试验力作用下压入试件表面,经过一定的试验

力保持时间后卸除试验力测量留在试件表面压痕直径,

以压痕表面积所承受的平均压力来表示的布氏硬度值。

计算公式如下:

H B=F

S =F

Dh=

2F

D(D-D2-d2)

式中:H B 布氏硬度,单位符号为HB;F 试验力,单位;D 球压头直径,单位mm;d 球压头直径,单位mm;S 压痕表面积,单位mm2;h 压痕深度,单位mm。

根据公式和实际工作经验,下面就在做布氏硬度试验时产生测量误差的原因作分析:

1 试验力误差对硬度值的影响

试验力的精度是硬度计的重要指标,它将直接影响硬度值的准确性。理论和实践证明,硬度值的变化与试验力误差成线性关系,试验力偏离规定的数值,则压痕也随之发生变化。试验力偏大,压痕随之增大,则硬度值偏低;反之,硬度值偏高。其对低硬度的影响较大,对高硬度的影响较小。所以要提高硬度测量值的准确性,就必须减少试验力的误差,这就要求通过对硬度计的精心安装调试和周期检定来保证。

2 球压头直径误差对硬度值的影响

球压头直径误差与硬度值的变化也成线性关系,钢球压头直径偏大,则压痕就大,所得硬度值偏低;反之,硬度值偏高。球压头直径在试验力作用下,球压头产生弹性变形,试验力太大或多次使用后会产生永久变形,影响硬度示值,压痕将随着钢球的变形而增大,使其硬度值减小。3 压痕测量装置和压痕的清晰程度对硬度值的影响

压痕测量装置和压痕的清晰程度影响着压痕直径的测量精度,从而影响着硬度值的准确性。压痕测量装置测量为读数显微镜,其视场模糊时,影响压痕直径的测量,还有显微镜的放大倍数并不是越大越好,要选泽适当。试验中压痕边缘往往出现凹起和凸陷或圆滑过渡等情况,增大了压痕直径的测量误差。

4 试件的质量对硬度值的影响

对于同一试件,表面粗糙度越小,压痕边缘越清晰,也越容易测量;如果试件表面很粗糙,在显微镜灯光照射下,压痕边缘非常模糊,以致于无法对线测量,使得测量结果误差增大。另外试件应具有足够的厚度,如果太薄,试件的变形力不足以克服外力,试件会压穿或压痕会增大,使得硬度值降低。作为布氏硬度测定的试件厚度不应小于压痕深度的10倍。在试件上新的压痕与其它的压痕很靠近,由于每一个压痕在其周围产生了一个变形区,这个变形区会使得新压痕变小,特别是两个压痕中心连线方向直径减少更为明显,因此压痕呈现不对称的现象,影响着硬度的测量误差。

5 加荷速度及保荷时间控制不准对硬度值的影响

加载试验力速度越慢,惯性力的影响越小,同时就越有充分的时间完成变形过程,使的硬度值减小;随着加载试验力速度的增加,材料变形时间将缩短,硬度值增加。如果试验力时间保持较长,则试件变形越充分,压痕增大,硬度值减小;反之增加。因此为确保测量结果的准确最好采用30s的试验力保持时间。

作者简介:周飞,男,助理工程师。工作单位:江苏省宜兴市计量检定测试所。通讯地址:214206江苏省宜兴市宜城街道荆溪南路36号。

收稿时间:2010-10-18

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计量与测试技术!2011年第38卷第3期