二、洛氏硬度計的構(gòu)造
洛氏硬度計種類很多，構(gòu)造各不相同，但構(gòu)造原理及主要部件都相同。
①-壓頭 ②-載荷法碼 ③--主杠桿 ④-測量杠桿 ①--讀數(shù)百分表 ②--裝壓腦處
⑤-表盤 ⑥-緩沖裝置 ⑦--載物臺 ⑧-升降絲杠 ③-載物臺 ④--升降絲杠手輪
⑤--加載手輪 ⑥--卸載手輪
14.2 布氏硬度測試法
一、布氏硬度的測量原理
選擇一事實上的載荷 P，把直徑為 D 的淬火鋼球壓入試件表面并保持一定時間，然后卸去載
荷，測量鋼球在試樣表面壓出的壓痕直徑 d，計算出壓痕面積，算出載荷 P 與壓痕面積的比
值，這個比值所表示的硬度就是布氏硬度，用符號 HB 表示。布氏硬度的測量原理如圖 11-4
所示。設(shè)壓痕的深度為 h，則壓痕的球冠面積為：
式中：P——測試用的載荷（kg）；
D——壓頭鋼球的直徑（mm）；
d——壓痕直徑（mm）；
F——壓痕面積（mm2）。
布氏硬度的單位為 kg/mm2，這是目前各國文獻(xiàn)中常用的單位，通常只給出數(shù)值而不寫單位，
如 HB200，若要換算成單位 MPa，需要將硬度值乘以 9.81。
布氏硬度的壓頭鋼球直徑有 Φ2.5mm，Φ5mm，Φ10mm 三種，載荷有 15.6kg、62.5kg、182.5kg、
250kg、750kg、1000kg、3000kg 七種?？筛鶕?jù)材料的軟硬不同選擇配合使用。為了在不同
直徑的壓頭和不同載荷下進(jìn)行測試時，同一種材料的布氏硬度值相同。壓頭的直徑與載荷之
間要滿足相似原理。相似原理是指在均質(zhì)材料中，只要壓入角 φ（即從壓頭圓心壓痕兩端的
連線之間的夾角）不變，則不論壓痕大小，金屬的平均抗力相等。如圖 14-5 所示。德國的邁
耶爾（Mayer）通過試驗得出重要經(jīng)驗關(guān)系。當(dāng) d/D>0.1 時，壓痕直徑 d 與載荷的關(guān)系為：
這個公式稱為邁耶爾定律。戒 a 和 n 均為常數(shù)。他還得出如下的結(jié)論：當(dāng)使用的壓頭直徑不
同時，指數(shù) n 幾乎與 D 無關(guān)，而常數(shù) a 則隨 D 值的增大而減小，
此式說明，在進(jìn)行布氏硬度測試時，只要使 P/D2 為一常數(shù)，就可以使壓入角 φ 保持不變，
從而保持了幾何形狀相似的壓痕。
所以在布氏硬度測量中只要滿足 P/D2 為常數(shù)，則同一材料測得的布氏硬度值是相同的。不
同材料測得的布氏硬度值也可以進(jìn)行比較。 P/D2 的數(shù)值不是隨便規(guī)定的，各種材料軟硬相
差很大。如果只規(guī)定一個 P/D2 的值，對于較硬的材料，壓入角會太小；對于較軟的材料，
壓入角又會很大。若壓入角太小，壓痕就小，測量誤差就會很大。當(dāng)入壓角較大但小于 90°
時，壓痕直徑隨壓入深度增加有較大變化，有利于測量。但當(dāng)壓入角大小 90°時，隨壓入
深度的增加，壓痕變化較小。為了提高測量精度，通常使 0.25<d/D<0.5，與此對應(yīng)的壓入
角 29°<φ<60°，這樣就需不同的材料使用不同的 P/D2 值。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 P/D2 的比值為
30、10、25 三種。在測量中對較軟的材料因塑性變形較大，施加載荷應(yīng)小一些。
布氏硬度儀的試驗規(guī)范列表表 14-2 中。
二、布氏硬度的測試步驟
布氏硬度計使用的步驟如下：
1．根據(jù)試件材料選擇合適的壓頭和載荷。
2．加預(yù)載。
3．加主載并保持一定的時間。
4．卸載。
5．將試樣取下，用帶刻度的低倍放大鏡測壓痕直徑 d。
6．查《壓痕直徑與布氏硬度對照表》得到布氏硬度值。
表 14-2
布氏硬度試驗規(guī)范
| 布氏硬度范圍 試件厚度 載荷 P 與壓頭 鋼球直徑 載荷保持 金屬類型 載荷 P,kg HB mm 直徑 D 的關(guān)系 D,mm 時間，s 6~3 10 3000 140~150 4~3 P=30D2 5.0 750 10 黑色金屬 >6 2.5 187.5 10 1000 <140 6~3 P=10D2 5.0 250 10 2.5 62.5 <3 6~3 10 3000 >130 4~3 P=30D2 5.0 750 30 <2 2.5 187.5 9~-3 10 1000 有色金屬 36~130 6~3 P=10D2 5.0 250 30 <3 2.5 62.5 >6 10 250 8~35 6~3 P=2.5D2 5.0 62.5 30 <3 2.5 15.6 |
