硬度是指材料抵抗局部變形,特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力,是衡量材料軟硬的判據(jù),是一個(gè)綜合的物理量。材料的硬度越高,耐磨性越好,故常將硬度值作為衡量材料耐磨性的重要指標(biāo)之一。硬度的測定常用壓入法。把規(guī)定的壓頭壓入金屬材料表面層,然后根據(jù)壓痕的面積或深度確定其硬度值。根據(jù)壓頭和壓力不同,常用的硬度指標(biāo)有布氏硬度(HBS、HBW)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC等)和維氏硬度(HV)。
布氏硬度計(jì)的試驗(yàn)原理:用直徑為D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球,以相應(yīng)的試驗(yàn)力F壓入試樣表面,保持規(guī)定的時(shí)間后卸除試驗(yàn)力,在試樣表面留下球形壓痕,如左圖所示。布氏硬度值用球面壓痕單位面積上所承受的平均壓力表示。用淬火鋼球作壓頭時(shí),布氏硬度用符號(hào)“HBS”表示;用硬質(zhì)合金球作壓頭,布氏硬度用符號(hào)“HBW”表示。
HBS(HBW):用鋼球(硬質(zhì)合金球)試驗(yàn)的布氏硬度值;
F:試驗(yàn)力(N); d:壓痕平均直徑(mm); D:鋼球(硬質(zhì)合金球)直徑(mm)。 布氏硬度的單位為N/mm2,但習(xí)慣上只寫明硬度值而不標(biāo)出單位。
由布氏硬度值的計(jì)算公式可以看出,當(dāng)所加試驗(yàn)力F與鋼球(或硬質(zhì)合金球)直徑D已選定時(shí),硬度埴HBS(HBW)只與壓痕直徑d 有關(guān)。d 越大,則HBS(HBW)值越小,表明材料越軟;反之,d 越小,HBS(HBW)值越大,表明材料越硬。
除了采用鋼球(或硬質(zhì)合金球)直徑D為10mm,試驗(yàn)力F為3000kgf(29421N),保持時(shí)間10-15s的試驗(yàn)條件外,在其它試驗(yàn)條件下測得的硬度值,應(yīng)在符號(hào)HBS的后面用相應(yīng)的數(shù)字注明壓頭直徑、試驗(yàn)力大小和試驗(yàn)力保持時(shí)間。
如120HBS10/1000/30,即表示用10mm的鋼球作壓頭,在1000kgf(9807N)的試驗(yàn)力作用下,保持時(shí)間為30s后所測得的硬度值為120。如500HBW5/750,即表示用5mm的硬質(zhì)鋼球作壓頭,在750kgf(735N)的試驗(yàn)力作用下,保持時(shí)間為01-15s后所測得的硬度值為500。
淬火鋼球用于測定硬度HBS<450的金屬材料,如灰鑄鐵、有色金屬以及退火、正火和調(diào)質(zhì)處理的鋼材等。為了避免壓頭變形,可用硬質(zhì)合金球壓頭,它適用于測試HBW<650的金屬材料。(我國目前布氏硬度試驗(yàn)機(jī)壓頭主要是淬火鋼球。
布氏硬度計(jì)試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn):
布氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是:試驗(yàn)時(shí)使用的壓頭直徑較大,在試樣表面上留下壓痕也較大,測得的硬度值也較準(zhǔn)確。
布氏硬度試驗(yàn)的缺點(diǎn)是:對(duì)金屬表面的損傷較大,不易測試太薄工件的硬度,也不適于測定成品件的硬度。
布氏硬度計(jì)試驗(yàn)常用來測定原材料、半成品及性能不均勻的材料(如鑄鐵)硬度。
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