布氏硬度计试验设备包括:硬度计、球压头及测 量显微镜。根据加力方式及测量对象的不同,布氏 硬度计有不同的结构形式:
这种结构以砝码及吊挂的实际重量通过主轴作 用在试样上,见图1-3。这种结构具有较髙的精 度,一般作为基、标准仪器检定标准硬度快。但这 种仪器体积较大,比较笨重,工作效率较低。
这种结构的试验力是砝码、吊挂通过杠杆组合 放大后通过主轴作用在试样上,见图1-4。卸除试 验力后测量压痕直径,得到试样的硬度值。
杠杆后部挂有可更换的砝码,形成不同的试验 力。试验力施加是由电机、借助蜗杆、连杆自动进 行的。
试验力是通过液压放大后作用在试样上。试台或压头的移动及加卸荷过程均由电器控 制,因而自动硬度计或大型硬度计常常采用。
这种仪器体积小,携带方便,适应于现场使用,但精度较低。如弹簧加荷式,球压头在 压缩弹簧推动下压入试样;还有锤击硬度计等。
上述种种仪器中,以杠杆式硬度计数量最多,使用最为广泛。
布氏硬度试验条件及规则:
“硬度”不是一个确定的物理量,是表征材料变形能力的一个特征量。硬度值不仅仅决 定于试样的材质,也取决于试验条件,具有相对测量的性质。对同一材料,不同地点,不同 人员要得到一致的结果,必须遵守统一的试验法或检定规程的规定。必须对实验条件进行严 格的规定。了解和熟悉试验法及相关的检定规程是很必要的。
一、相似原理的应用
布氏硬度试验最常用的标准条件是硬质合金球压头为410 mm,试验力为29.42 kN,此 时最能体现布氏硬度的特点。但是,由于试样的材质软硬不同、大小不一样,一种试验力、 一种球压头是不能满足的。不同直径的球压头及不同的试验力应当是可以任意选择的,如表 1-2。在表1-2和表1-3中,当试样尺寸允许时,应优先选用直径10 mm的球压头进行 试验。但是,对于同一试样,采用不同直径的球压头及不同的试验力,要得到相同的硬度 值,或者说,要获得可以比较的结果,只有在试验力与球压头直径的平方之比为一个常数时 才可能。即
表1 - 2布氏硬度试验球压头直径及试验力选择表
材料 | 硬度范围 HBW | 试样厚度 mm | F与D2之比 0.102 XF/D2 | 球压头直径 D/mm | 试验力 F/N | 保持时间 S |
>6 | 10 | 29 420 | ||||
黑色金厲 | 140〜450 | 6〜3 | F-30D2 | 5 | 7 355 | 10〜15 |
<3< td=""> | 2.5 | 1 839 | ||||
>6 | 10 | 29 420 | ||||
黑色金属 | <140< td=""> | 6~3 | F-30D2 | 5 | 7 355 | 10 〜15 |
<3< td=""> | 2.5 | 1 839 | ||||
有色金属及 | >6 | 10 | 9 807 | |||
合金(铜、 | 31.8〜140 | 6〜3 | F=10D2 | 5 | 2 452 | 30 |
黄铜、青铜) | <3< td=""> | 2.5 | 612.9 | |||
有色金属及 | >6 | 10 | 2 452 | |||
合金(铅轴 | 8-35 | 6〜3 | F-2.5D2 | 5 | 612.9 | 60 |
承合金〉 | <3< td=""> | 2.5 | 153.2 |
表1-3不同材料的试验力-压头球直径平方的比率
材 料 | 布氏硬度HBW | 试验力-压头球直径 平方的比率 0A02F/D2 |
钢、银合金、钛合金 | 30 | |
铸铁》 | <140< td=""> | 10 |
>140 | 30 | |
<35< td=""> | 5 | |
铜及铜合金 | 35 ~ 200 | 10 |
>200 | 30 | |
<35< td=""> | 2.5 | |
35~80 | 5 10 | |
轻金属及合金 | 15 | |
>80 | 10 15 | |
铅、锡 | 1 |