ASTM布氏硬度试验标准简介

王 滨 :ASTM 布氏硬度试验标准简介
表 1 布氏硬度允许的最小厚度( 球压头直径 10mm)
Tab. 1 Minimum t hickness requirements for brinell hardness tests (ball diameter : 10mm)
样品最小厚度
布氏硬度安全使用的最小硬度
1 布氏硬度的表示方法
ASTM E10 - 01 标准中布氏硬度的表示方法 为 :布氏硬度值 + HBW + 试验条件 (球直径/ 试验力 值/ 保持时间) ,但当试验力为 29. 42kN (3 000kgf) ,
收稿日期 :2004203215 作者简介 :王 滨 (19632) ,男 ,教授级高级工程师 ,学士 。
布氏硬度表示符号
样品厚度 样品表面曲率半径 压痕直径有效范围
压痕测量装置 球压头直径种类 试验力2压头球直径 平方的比率 试验力
试验条件的选择
当试验力为 29. 42kN ,球直径为 10mm ,保持 时间为 10～15s 时 ,试验条件可省略 至少压痕深度的 10 倍 可测试曲率半径 > 2. 5 D 的曲面样品 压痕直径推荐在 (0. 24～0. 6) D 之间 ,可超 出这一范围 。 要求估测到 0. 05mm 10mm ,5mm ,2. 5mm ,2mm ,1mm 共五种 30 ,15 ,10 ,5 ,2. 5 ,1. 25 ,1 共 7 种
Key words : ASTM ; Brinell hardness ; Standard
布氏硬度试验是瑞典冶金工程师 Johan August Brinell 于 1900 年在巴黎国际博览会上首次提出 ,是 金属材料力学性能试验中最常见的硬度试验方法之 一 。我国现行有效的布氏硬度试验方法是 GB/ T 231. 1 - 2002《金属布氏硬度试验 第一部分 :试验方 法》,该标准等效采用国际标准 ISO6506. 1∶1999《金 属材料 布氏硬度试验 第一部分 : 试验方法》,与最 新美国材料与试验协会标准 ASTM E10 - 01《金属 材料布氏硬度试验方法》相比 ,在技术内容上基本相 同 ,但也存在一定的差异 ,为便于理化试验人员能正 确掌握和使用 ASTM E10 标准 ,现将该标准做一简 单介绍并与 GB/ T 231. 1 - 2002 进行了比较 。
2. 5
1
61. 29
HBW2/ 120
2
30
1 177
HBW2/ 40
2
10
392. 3
HBW2/ 20
2
5
196. 1
HBW2/ 10
2
2. 5
98. 07
HBW2/ 5
2
1. 25
49. 03
HBW2/ 4
2
1
39. 23
HBW1/ 30
1
30
294. 2
HBW1/ 10
1
10
98. 07
HBW1/ 5
表 4 ASTM E10 - 01 标准与 GB/ T 231. 1 - 2002 标准差异对照表
Tab. 4 Differences between ASTM E10 - 01 and GB/ T 231. 1 - 2002
项 目
ASTM E10 - 01
GB/ T 231. 1 - 2002
共 25 种 , 比 GB/ T 231. 1 增 加 了 1177N , 392. 3N ,196. 1N ,76. 61N , 39. 23N ,12. 26N ① 选择标准布氏硬度试验条件 ②非标准布氏硬度试验时 ,应按压痕相似原 理使 0. 102 F/ D2 与标准布氏硬度试验相同
共 19 种
2 硬度试样
ASTM E10 - 01 标准对布氏硬度试样的要求有 以下三点 :
(1) 试样的厚度至少应为压痕深度的 10 倍 ,当 球压头直径 10mm 时布氏硬度允许的最小厚度见 表 1。
(2) 试样被测面的尺寸应能保证任一压痕边缘 距试样边缘和其它压痕边缘的距离为压痕直径的 2. 5 倍 ;
HBW10/ 125
10
1. 25
1 226
HBW10/ 100
10
1
980. 7
HBW5/ 750
5
30
7 355
HBW5/ 250
5
10
2 452
HBW5/ 125
5
5
1 226
HBW5/ 62. 5
5
2. 5
612. 9
HBW5/ 31. 25
5
1. 25
306. 5
ห้องสมุดไป่ตู้
HBW5/ 25
5
1
245. 2
中图分类号 : T G113. 2 文献标识码 : B 文章编号 : 100124012 (2004) 0620321203
BRIEF IN TRODUCTION TO STANDARD FOR BRIN ELL HARDN ESS TESTIN G O F ASTM
WANG Bin
(Shanghai Research Institute of Materials , Shanghai 200437 , China)
(3) 试样被测面可为曲面 ,但其曲率半径应大 于球压头直径的 2. 5 倍 。
3 标准布氏硬度试验
ASTM E10 - 01 标准规定 ,采用 10mm 直径的
·321 ·
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球直径为 10mm ,保持时间为 10～15s 时 ,试验条件 可省略 ,即直接用硬度值 + HBW 表示 ,如 350 HBW 表示用直径为 10mm 的硬质合金球在 29. 42kN 试 验力下保持 10～15s 测定的布氏硬度值为 350 。值 得一提的是 , 国外有时也用 B HN (Brinell hardness number 的简写) 表示布氏硬度值 。
从压痕相似原理出发 ,将根据试样尺寸选择 球压头直径 (优先选择 10mm) ①根据材料种类和硬度选择 0. 102 F/ D2 ②根据 0. 102 F/ D2 选择试验力
从 ASTM E10 把布氏硬度试验分成标准硬度 试验和非标准硬度试验可看出 ,ASTM 标准十分看 重在同等条件下进行试验 ,只有在标准布氏硬度试 验无法进行时 ,方可根据压痕相似原理 ,选择试验力 2压头球直径平方的比率 0. 102 ×F/ D2 相同的非标 准布氏硬度试验 。
非标准布氏硬度试验适用于以下两种情况 。
·322 ·
(1) 当测试更薄或更小的样品时 ,根据表 1 ,无 法采用 10mm 直径球压头进行标准布氏硬度试验 , 可选用 5mm ,2. 5mm ,2mm 和 1mm 直径的球压头 。 为了和标准布氏硬度试验的结果相比较 ,根据压痕 相似原 理 , 此 时 , 试 验 力2压 头 球 直 径 平 方 的 比 率 01102 ×F/ D2 应与标准布氏硬度试验 (按要求分别 取 30 ,15 和 5) 相同 。
第 40 卷第 6 期 2004 年 6 月
标准化
理化检验2物理分册
PTCA ( PAR T A : PH YSICAL TESTIN G)
Vol. 40 No. 6 J un. 2004
ASTM 布氏硬度试验标准简介
王 滨
(上海材料研究所 , 上海 200437)
摘 要 : 介绍了 ASTM 金属材料布氏硬度试验方法并与相应的国家标准进行了比较 。 关键词 : ASTM ; 布氏硬度 ; 标准
5 压痕的测量
ASTM E10 - 01 规定的压痕测量装置的最小分 度值应在 0. 1mm 并能估测到 0. 05mm 。对被测面 为平面的样品 ,应在两相互垂直方向测量压痕直径 并取其平均值计算布氏硬度 ,如果两相互垂直方向 测量压痕直径差 ≥0. 1mm , 应按有关材料规范决 定如何处理 。对被测面为曲面的样品 ,由于压痕的
1
5
49. 03
HBW1/ 2. 5
1
2. 5
24. 52
HBW1/ 1. 25
1
1. 25
12. 26
HBW1/ 1
1
1
9. 807
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王 滨 :ASTM 布氏硬度试验标准简介
HBW2. 5/ 187. 5
2. 5
30
1 839
HBW2. 5/ 62. 5
2. 5
10
612. 9
HBW2. 5/ 31. 25
2. 5
5
306. 5
HBW2. 5/ 15. 625 2. 5
2. 5
153. 2
HBW2. 5/ 7. 8125 2. 5
1. 25
76. 61
HBW2. 5/ 6. 25
(2) 当测试软的样品时 ,可分别选择试验力2压 头球直径平方的比率 0. 102 ×F/ D2 为 2. 5 ,1. 25 和 1. 0。
非标准布氏硬度试验的试验条件见表 3 。
表 3 布氏硬度的试验条件
Tab. 3 Test conditions of Brinell hardness test
/ mm 1. 6
29 420N 602
14 710N 301
4 903N 100
3. 2
301
150
50
4. 8
201
100
33
6. 4
150
75
25
8. 0
120
60
20
9. 6
100
50
17
球压头及 29. 42kN (3 000kgf) ,14. 71kN (1 500kgf) 和 4. 903kN (500kgf) 的试验力时的布氏硬度试验为 标准布氏硬度试验 ,此时试验力的选择应根据被测 材料的硬度和尺寸决定 。ASTM E10 - 01 标准推荐 样品上所施加的试验力最好使压痕直径在 0. 24 D ～0. 6 D 之间 ,这是因为当压痕直径较小时 ,材料硬 度过高 ,压头易损坏 ,同时压痕直径测量困难 ;而当 压痕直径较高时 ,压痕直径接近压头球直径 ,造成测 量灵敏度的降低 ,同时样品的厚度和试验面的尺寸 也将限制压痕的直径 ,见表 1 和表 2 。一般情况下 , 29. 42kN ( 3 000kgf ) 的 试 验 力 适 合 于 硬 的 材 料 , 1417kN (1 500kgf) 和 4. 903kN (500kgf) 的试验力适 合于软或薄的材料 ,此时它们的试验力2压头球直径 平方的比率 0. 102 ×F/ D2 分别为 30 ,15 和 5 。对 同一材料 ,当厚度不一致时 ,按 ASTM 标准规定可 选用不同的试验力 ,此时 ,它们的试验力2压头球直 径平方的比率 0. 102 ×F/ D2 可能不同 ,如对钢管的 测试 ,厚钢管的试验条件可能是 10mm 直径的球压 头和 29. 42kN (3 000kgf) 的试验力 (0. 102 ×F/ D2 = 30) ,而对薄钢管 ,试验条件可能是 10mm 直径的 球压头和 4. 903kN (500kgf) 的试验力 (0. 102 ×F/ D2 = 5) 。标准布氏硬度试验的试验条件见表 3 。
仅在保持时间为 10～15s 时省略保持时间
至少压痕深度的 8 倍 只能测量平面样品 压痕直径限定在 (0. 24～0. 6) D 之间 。
要求估测到 ±0. 5 %压痕直径 10mm ,5mm ,2. 5mm ,1mm 共四种 30 ,15 ,10 ,5 ,2. 5 ,1 共 6 种
表 2 标准布氏硬度推荐的硬度范围
Tab. 2 Recommended range of standard Brinell test
球直径
试验力
推荐硬度范围
D/ mm 10 10 10
F/ N 29 420 14 710
4 903
HB W 96～600 48～300 16～100
4 非标准布氏硬度试验
硬度符号
球直径 D/ mm
试验力2压头球直径 平方的比率 0. 102 ×F/ D2
试验力 F/ N
HBW10/ 3000
10
30
29 420
HBW10/ 1500
10
15
14 710
HBW10/ 1000
10
10
9 807
HBW10/ 500
10
5
4 903
HBW10/ 250
10
2. 5
2 452
Abstract : Basic principle and content in standard ASTM E10 - 01 standard Test Met hods for Brinell Hardness of
Metallic Materials were described in t his paper. Various test met hods between ASTM E10 - 01 and GB/ T 231. 1 - 2002 were compared.