《金屬力學(xué)性能測試》課件-布氏硬度

布氏硬度試驗(yàn)《金屬力學(xué)性能測試》01試驗(yàn)原理03特點(diǎn)及適用范圍02試驗(yàn)規(guī)范01PARTONE試驗(yàn)原理一、布氏硬度試驗(yàn)原理布氏硬度(BrinellHardness)檢測方法最初是在1899-1900年間由瑞典工程師布利奈爾(J.A.Brinell)研究熱處理對(duì)軋鋼組織影響時(shí)提出來的；這種方法使用最早，由于其壓印痕較大，因而硬度值受試樣組織顯微偏析及成分布均勻的影響輕微，檢測結(jié)果分散度小，復(fù)現(xiàn)性好，能比較客觀的反映出材料的客觀硬度。一、布氏硬度試驗(yàn)原理布氏硬度（BrinellHardness）的測定原理是對(duì)一定直徑D的硬質(zhì)合金球，施加一定大小的試驗(yàn)力F，壓入被測金屬的表面，經(jīng)規(guī)定的保持時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，測量試樣表面殘余壓痕的平均直徑d,用球冠形壓痕單位表面積上所受的壓力表示硬度值。壓痕大表示鋼球壓入深，硬度值低；反之則硬度值高。測試載荷F與硬質(zhì)合金球的直徑D需根據(jù)材料的實(shí)際性能再確定。布氏硬度試驗(yàn)原理示意圖一、布氏硬度試驗(yàn)原理球冠形壓痕單位表面積上所受的壓力表示硬度值

式中F——試驗(yàn)力（N）；S——壓痕表面積（mm2）；D——壓頭直徑（mm）；h——壓痕深度（mm）。常數(shù)0.102為千克力（kgf）與牛頓（N）之間的換算關(guān)系常數(shù)，0.102=1/9.80665。一、布氏硬度試驗(yàn)原理在F和D一定的情況下，布氏硬度值的高低取決于壓痕深度h的大小，兩者成反比：壓痕深度h大，說明金屬抗變形能力低，即硬度值??；反之，則硬度值大。在生產(chǎn)過程中，由于壓痕深度h的測量比較困難，而測定壓痕直徑d卻較為容易，因此，需要將式中的h換成d。一、布氏硬度試驗(yàn)原理壓痕直徑d與深度h的關(guān)系

注：布氏硬度的單位為kgf/mm2或N/mm2，但習(xí)慣上不標(biāo)出。一、布氏硬度試驗(yàn)原理例題某一布氏硬度試驗(yàn)的載荷為29.420kN，壓頭直徑為10mm，測量出其壓痕直徑為3mm，求其布氏硬度值及壓痕深度。解

一、布氏硬度試驗(yàn)原理幾點(diǎn)注意進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)時(shí)，只有在試驗(yàn)力F和球體直徑D恒定的條件下，所測硬度值才具有可比性。由于金屬材料有硬有軟，工件有大有小、有厚有薄，如果只采用一種標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)力和球體直徑，就會(huì)出現(xiàn)諸如對(duì)硬材料適合，而對(duì)軟材料發(fā)生球體陷入金屬內(nèi)的現(xiàn)象；對(duì)厚工件適合，對(duì)薄工件可能發(fā)生壓透現(xiàn)象。因此，在布氏硬度試驗(yàn)時(shí)，要求根據(jù)試樣材料和厚度，選用不同大小的試驗(yàn)力和球體直徑。有人按照一定的F和D，已將d和布氏硬度值制成關(guān)系表，所以生產(chǎn)中只要根據(jù)d值查表即得布氏硬度值。一、布氏硬度試驗(yàn)原理布氏硬度值對(duì)照表（截選）02PARTTWO試驗(yàn)規(guī)范二、布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范目前，金屬布氏硬度試驗(yàn)方法執(zhí)行GB/T231.1—2018《金屬材料布氏硬度試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)方法》，用符號(hào)HBW表示，布氏硬度試驗(yàn)范圍上限為650HB二、布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范符號(hào)HBW前面為硬度值，符號(hào)后面是按如下順序表示的試驗(yàn)條件：1.球直徑，單位為mm；2.施加的試驗(yàn)力，單位為kgf（1kgf=9.80665N）；3.試驗(yàn)力保持時(shí)間（如果不在規(guī)定的10～15s范圍內(nèi)）。當(dāng)壓頭直徑為10mm，試驗(yàn)力為3000kgf，試驗(yàn)力保持時(shí)間為10～15s時(shí)，布氏硬度值被認(rèn)定為標(biāo)準(zhǔn)值，可以不標(biāo)示。二、布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范01200HBW10/1000/30表示用10mm直徑的碳化鎢球，在1000kgf（9.807kN）作用下，保持30s，測得的布氏硬度值為200。02350HBW表示用10mm直徑的碳化鎢球，在3000kgf（29.42kN）試驗(yàn)力作用下，保持10～15s，所測得的布氏硬度值為350。二、布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范01.試驗(yàn)表面應(yīng)光滑和平坦，不應(yīng)有氧化皮及外來污物。試樣表面應(yīng)能保證壓痕直徑的精確測量。當(dāng)使用較小壓頭時(shí)，有可能需要磨平或拋光試樣表面。02.試樣的最小厚度至少應(yīng)為壓痕深度的8倍，并應(yīng)保證試驗(yàn)后試樣背面不產(chǎn)生可見變形。在試驗(yàn)前可預(yù)先選定直徑為D的壓頭，在一定的試驗(yàn)力F下壓出一壓痕，測出壓痕的平均直徑d，計(jì)算出壓痕深度h，然后乘以8，即為試樣應(yīng)有的最小厚度。若試樣實(shí)際厚度大于該值，便符合要求，若厚度不夠，則應(yīng)選擇較小的D與F進(jìn)行試驗(yàn)。試樣的最小厚度也可從GB/T231.1—2018《金屬材料布氏硬度試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)方法》附錄A中查得。二、布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范03.試樣的制取方法很多，無論采用何種方法，都應(yīng)使試樣因過熱或冷加工等因素對(duì)試樣硬度的影響減至最小。二、布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范電子布氏硬度計(jì)傳感器加載，自動(dòng)選擇力值；需查表二、布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范數(shù)顯式布氏硬度計(jì)傳感器加載；自動(dòng)選擇試驗(yàn)力；機(jī)上測量，自動(dòng)顯示硬度值；無需查表二、布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范全自動(dòng)布氏硬度計(jì)自動(dòng)完成硬度測試的整個(gè)過程，包括加載力、保持時(shí)間、卸載過程、出具報(bào)告等。二、布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范帶1mm壓球的球架帶2.5mm壓球的球架帶5mm壓球的球架帶10mm壓球的球架布氏硬度計(jì)壓頭圖二、布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范布氏硬度試驗(yàn)用壓頭，應(yīng)定期進(jìn)行檢查，至少在10倍放大鏡下，以保證壓頭沒有損壞，若有損壞應(yīng)及時(shí)更換壓頭。壓頭由球和壓頭座組成。僅需對(duì)球進(jìn)行檢測應(yīng)從一批球中隨機(jī)至少抽取2個(gè)球，檢測每個(gè)抽樣球的尺寸和硬度。做過硬度檢測的球應(yīng)予以剔除。所有的球均應(yīng)拋光，且無表面缺陷。碳化鎢合金球的特性應(yīng)滿足：維氏硬度≥1500HV；密度ρ=(14.8士0.2)g/cm3二、布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范二、布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范01.布氏硬度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)GB/T231.1—2018《金屬材料布氏硬度試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)方法》02.布氏硬度的表示方法200HBW10/1000/3003.布氏硬度試樣試樣表面要求厚度要求要求制樣方法要求05.布氏硬度壓頭布氏硬度壓頭一般采用硬質(zhì)合金球，有4種，直徑由小到大分別為1、2.5、5、10mm04.布氏硬度計(jì)電子式布氏硬度計(jì)數(shù)顯式布氏硬度計(jì)全自動(dòng)布氏硬度計(jì)03PARTTHREE特點(diǎn)及適用范圍三、布氏硬度特點(diǎn)及適用范圍優(yōu)點(diǎn)1）代表性全面。因?yàn)椴际嫌捕葔汉勖娣e較大，能反映金屬表面較大體積范圍內(nèi)各組成相綜合平均的性能數(shù)據(jù)，所以特別適宜于測定灰鑄鐵、軸承合金等具有粗大晶?；虼执蠼M成相的金屬材料。2）測量精度高、試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確且穩(wěn)定，能較真實(shí)反映材料的平均硬度。3）試驗(yàn)數(shù)據(jù)從小到大都可以統(tǒng)一起來。4）布氏硬度值和抗拉強(qiáng)度之間存在較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，工程上廣泛應(yīng)用。三、布氏硬度特點(diǎn)及適用范圍局限性測試速度慢：布氏硬度測試需要較長的時(shí)間來施加和保持測試力，且不能由硬度計(jì)上直接讀數(shù)。對(duì)不同材料和厚度的試樣需更換壓頭和試驗(yàn)力，測壓痕直徑費(fèi)時(shí)，還得查表，所以效率低。需要較大的測試力：布氏硬度測試需要施加較大的力，對(duì)于一些薄或脆的材料可能不適用。測試結(jié)果受表面影響：布氏硬度測試的結(jié)果可能受到測試表面狀態(tài)的影響，如表面粗糙度或氧化層。不適合小尺寸材料：布氏硬度測試不適合小尺寸材料，因?yàn)闇y試過程中會(huì)留下較大的壓痕。三、布氏硬度特點(diǎn)及適用范圍