北京布氏硬度计特点和应用

一、特点

布氏硬度试验的优点是其硬度代表性好，由于通常采用的是10 mm直径球压头，3000kg试验力，其压痕面积较大，能反映较大范围内金属各组成相综合影响的平均值，而不受个别组成相及微小不均匀度的影响，因此特别适用于测定灰铸铁、轴承合金和具有粗大晶粒的金属材料。它的试验数据稳定，重现性好，精度高于洛氏，低于维氏。此外布氏硬度值与抗拉强度值之间存在较好的对应关系。

布氏硬度试验的缺点是压痕较大，成品检验有困难，试验过程比洛氏硬度试验复杂，测量操作和压痕测量都比较费时，并且由于压痕边缘的凸起、凹陷或圆滑过渡都会使压痕直径的测量产生较大误差，因此要求操作者具有熟练的试验技术和丰富经验。

二、应用  

布氏硬度计主要用于组织不均匀的锻钢和铸铁的硬度测试。布氏硬度试验还可用于有色金属和软钢，采用小直径球压头可以测量小尺寸和较薄材料。布氏硬度计多用于原材料和半成品的检测，由于压痕较大，一般不用于成品检测。

布氏硬度试验条件的选择如同洛氏硬度试验关于标尺的选择一样，布氏硬度试验也要遇到试验条件的选择问题，即试验力F和压头球直径D的选择。这种选择不是任意的，而是要遵循一定的规则，并且要注意试验力和压头球直径的合理搭配，应用起来比洛氏硬度试验略显复杂。布氏硬度试验最常用的试验条件是采用10mm直径的球压头，3000kg试验力。这一条件最能体现布氏硬度的特点。但是由于试样材质不同，硬度不同，试样大小，薄厚也不同，一种试验力，一种压头自然不能满足要求。在试验力和压头球直径的选择方面需要遵循的规则有2个。

1、要使试验力和球压头直径的平方之比为一个常数。即   F/D²=F1/D1² = F2/D2² =K          

 图1布氏硬度压痕相似原理  

这个规则来源于相似律。根据相似律，在图２中不同直径的球压头D1、D2在不同的试验力F1、F2作用下压入试样表面，压痕直径d1、d2是不同的，但是只要压入角φ1、φ2相同，压痕就具有相似性。这时试验力和压头球直径的平方之比就是一个常数。在这种条件下，采用不同的试验力和不同直径的球压头，在同一试样上测得的硬度值是相同的，在不同的试样上测得的硬度值是可以相互比较的。

2、试验后要使压痕直径处于以下范围：  

   0.24D < d < 0.6D ，否则试验结果是无效的,应选择合适的试验力重新试验。人们的大量试验表明，当压头直径在0.24D～0.6D之间时，测得的硬度值与试验力大小无关。布氏硬度试验可选择的试验力从3000kg到1kg大约有20个级别。布氏硬度试验可选择的压头直径为φ10mm、 φ5mm、φ2.5mm、φ1mm共4种。布氏硬度试验可选择的0.102F/D2值为30、15、10、5、2.5、1共6种。

标准GB/T231.1—2018中规定的试验条件如表1所示。

表1布氏硬度试验条件    

标准GB/T231.1—2018中规定试验力和压头直径平方之比（0.102F/D2）应按材料的种类和硬度范围来选择，如表2所示

表2.试验力—压头直径平方之比的选择  

１）对于铸铁的试验，压头球直径一般为2.5ｍｍ，5ｍｍ和10ｍｍ

标准GB/T231.1—2018中规定，对于钢只有一种选择，就是0.102F/D²=30，对于其他材料，根据其不同的硬度范围，有2～3种0.102F/D²值可供选择。

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