布氏和洛氏硬度测试简介.pdf

1材料硬度测试方法硬度是金属材料力学性能指标中最常用的指标之一,表征金属材料在局部体积内抵抗变形或破裂的能力。金属材料的的硬度虽然没有确切的物理意义,但是它不仅与材料的静强度、疲劳强度存在近似的经验关系,还与其冷成形性、切削性、焊接性等工艺性能间也存在某些关系。因此硬度值对于控制材料冷加工工艺质量也有一定的参考意义。对于玻陶瓷等脆性材料,硬度还于材料的断裂韧度存在一定的经验关系。此外,表面硬度和显微硬度试验反映了金属表面及局部范围内的力学行为,因此可以用于检验材料表面或鉴别微区组织。硬度测试方法很多,使用最广泛的是压入法,压入法就是把一个很硬的压头以一定的压力压入试样的表面,使金属产生压痕,然后根据压痕的大小来确定硬度值。压痕越大,则材料越软;反之,则材料越硬。根据压头类型和几何尺寸条件的不同,常用硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度。(一)布氏硬度实验将具有一定直径的钢球或者硬质合金球,以相应的试验力压入试样表面,,测量试样表面的压痕直径。如图2-1所示。图2-1布氏硬度示意图图2-2 HB-3000型布氏硬度计计算公式为HB=P/F(公斤/毫米2)或写成以下形式:???????????????22/2dDDDPHB?2?????????????????????????2sin11222??DP式中P:负荷(公斤);F:压痕球面面积(F=πDh);h:压痕球面深度;d:压痕直径(毫米);D:钢球直径(毫米);ψ:压入角。国家标准GB231-84中规定,布氏硬度试验用的球体直径有10、5、、2和1mm五种;P/D2的比值30、15、10、5、、。根据金属材料的种类及布氏硬度范围,按照表1选定P/D2值。当压头为淬火钢球时,其符号为HBS(适用于布氏硬度值在450以下的材料),当压头为硬度合金球时,其符号为HBW(适用于布氏硬度值为450~650的材料)。符号HBS或HBW之前为硬度值,符号后面的数值依次表示球体直径、载荷大小及载荷保持时间,用以表示试验条件(保持时间10~15S的,可不标注)。例如,当用10mm (1000kgf)载荷作用下保持30S 测得的布氏硬度为150时,可写成150HBS10/100030。表2-1 布氏硬度试验的P/D2值的选择材料布氏硬度P/D2载荷保持时间钢及铸铁<140≥140103010钢及其合金<3530~130>1305103030轻金属及合金<~805101530>80101530铅、(1)试件要求及注意事项:1、试件上下平面要平行,光洁度要好;2、实验前了解试件的材料和硬度值范围,布氏硬度仅适宜于测定HB≤450的较软材料的硬度,如铸铁件,退火、正火、调质状态的钢件;33、按表I选择好负荷P,钢球直径D及载荷保持时间;4、试件上两压痕距离应大于2D。压痕至试件边缘距离应大于D;5、<d<,否则试验结果无效;6、用直径为10毫米或5毫米的钢球进行试验时,压痕直径的测量,,。7、应测压痕两个垂直方向的d,取平均值,压痕两直径之差不超过较小直径的2%。8、HB值大于100的取整数,10~100的取一位小数,小于10的取两位小数。(2)布氏硬度计及操作:本试验所用的是HB-3000B的结构如图2-3所示,其操作步骤如下所述。图2-3HB-3000B型布氏硬度计结构1-小杠杆2-弹簧;3-压轴;4-主轴衬套;5-压头;6-可更换工作台;7-工作台立柱8-螺杆;9-升降手轮;10-螺母;11-套筒;12-电动机;13-减速器;14-换向器;15-砝码;16-大杠杆;17-吊环;18-机体;19电源开关1安装压头与工作台。按规定选择压头,用无酸汽油清洗其钢球沾附的防锈油,用棉花或质地较软的纱布擦拭干净后装入主轴衬套内,放置紧定螺钉使其轻轻压于压头固定杆之扁平处,然后将工作台安装在丝杠上,再将试样平稳地、密合地安装在工作台上。此时转动手轮,使工作台缓慢上升,试样与压头接触直至手轮与螺母产生相对滑动4最后将压头紧定螺钉压紧于固定杆之扁平处。2选择负荷按规定选择负荷,,将砝码吊架挂在大杠杆尾部刀刃上即可,,就形成了250kgf的负荷,再加上500kgf的砝码,便形成了750kgf的负荷…….以次类推。3选择负荷时间负荷保持时间长短按规定选择好,然后将压紧螺钉松开,把圆盘内的弹簧定位器旋转到所需的时间位置上(圆盘红标志与铭牌上的时间标志10s、30s或60s相对应)。压紧螺钉松开的程度应能保证圆盘做回转调整。4