《金属力学性能测试》课件-布氏硬度

布氏硬度试验《金属力学性能测试》01试验原理03特点及适用范围02试验规范01PARTONE试验原理一、布氏硬度试验原理布氏硬度(BrinellHardness)检测方法最初是在1899-1900年间由瑞典工程师布利奈尔(J.A.Brinell)研究热处理对轧钢组织影响时提出来的；这种方法使用最早，由于其压印痕较大，因而硬度值受试样组织显微偏析及成分布均匀的影响轻微，检测结果分散度小，复现性好，能比较客观的反映出材料的客观硬度。一、布氏硬度试验原理布氏硬度（BrinellHardness）的测定原理是对一定直径D的硬质合金球，施加一定大小的试验力F，压入被测金属的表面，经规定的保持时间后，卸除试验力，测量试样表面残余压痕的平均直径d,用球冠形压痕单位表面积上所受的压力表示硬度值。压痕大表示钢球压入深，硬度值低；反之则硬度值高。测试载荷F与硬质合金球的直径D需根据材料的实际性能再确定。布氏硬度试验原理示意图一、布氏硬度试验原理球冠形压痕单位表面积上所受的压力表示硬度值

式中F——试验力（N）；S——压痕表面积（mm²）；D——压头直径（mm）；h——压痕深度（mm）。常数0.102为千克力（kgf）与牛顿（N）之间的换算关系常数，0.102=1/9.80665。一、布氏硬度试验原理在F和D一定的情况下，布氏硬度值的高低取决于压痕深度h的大小，两者成反比：压痕深度h大，说明金属抗变形能力低，即硬度值小；反之，则硬度值大。在生产过程中，由于压痕深度h的测量比较困难，而测定压痕直径d却较为容易，因此，需要将式中的h换成d。一、布氏硬度试验原理压痕直径d与深度h的关系

注：布氏硬度的单位为kgf/mm2或N/mm2，但习惯上不标出。一、布氏硬度试验原理例题某一布氏硬度试验的载荷为29.420kN，压头直径为10mm，测量出其压痕直径为3mm，求其布氏硬度值及压痕深度。解

一、布氏硬度试验原理几点注意进行布氏硬度试验时，只有在试验力F和球体直径D恒定的条件下，所测硬度值才具有可比性。由于金属材料有硬有软，工件有大有小、有厚有薄，如果只采用一种标准的试验力和球体直径，就会出现诸如对硬材料适合，而对软材料发生球体陷入金属内的现象；对厚工件适合，对薄工件可能发生压透现象。因此，在布氏硬度试验时，要求根据试样材料和厚度，选用不同大小的试验力和球体直径。有人按照一定的F和D，已将d和布氏硬度值制成关系表，所以生产中只要根据d值查表即得布氏硬度值。一、布氏硬度试验原理布氏硬度值对照表（截选）02PARTTWO试验规范二、布氏硬度试验规范目前，金属布氏硬度试验方法执行GB/T231.1—2018《金属材料布氏硬度试验第1部分：试验方法》，用符号HBW表示，布氏硬度试验范围上限为650HB二、布氏硬度试验规范符号HBW前面为硬度值，符号后面是按如下顺序表示的试验条件：1.球直径，单位为mm；2.施加的试验力，单位为kgf（1kgf=9.80665N）；3.试验力保持时间（如果不在规定的10～15s范围内）。当压头直径为10mm，试验力为3000kgf，试验力保持时间为10～15s时，布氏硬度值被认定为标准值，可以不标示。二、布氏硬度试验规范01200HBW10/1000/30表示用10mm直径的碳化钨球，在1000kgf（9.807kN）作用下，保持30s，测得的布氏硬度值为200。02350HBW表示用10mm直径的碳化钨球，在3000kgf（29.42kN）试验力作用下，保持10～15s，所测得的布氏硬度值为350。二、布氏硬度试验规范01.试验表面应光滑和平坦，不应有氧化皮及外来污物。试样表面应能保证压痕直径的精确测量。当使用较小压头时，有可能需要磨平或抛光试样表面。02.试样的最小厚度至少应为压痕深度的8倍，并应保证试验后试样背面不产生可见变形。在试验前可预先选定直径为D的压头，在一定的试验力F下压出一压痕，测出压痕的平均直径d，计算出压痕深度h，然后乘以8，即为试样应有的最小厚度。若试样实际厚度大于该值，便符合要求，若厚度不够，则应选择较小的D与F进行试验。试样的最小厚度也可从GB/T231.1—2018《金属材料布氏硬度试验第1部分：试验方法》附录A中查得。二、布氏硬度试验规范03.试样的制取方法很多，无论采用何种方法，都应使试样因过热或冷加工等因素对试样硬度的影响减至最小。二、布氏硬度试验规范电子布氏硬度计传感器加载，自动选择力值；需查表二、布氏硬度试验规范数显式布氏硬度计传感器加载；自动选择试验力；机上测量，自动显示硬度值；无需查表二、布氏硬度试验规范全自动布氏硬度计自动完成硬度测试的整个过程，包括加载力、保持时间、卸载过程、出具报告等。二、布氏硬度试验规范带1mm压球的球架带2.5mm压球的球架带5mm压球的球架带10mm压球的球架布氏硬度计压头图二、布氏硬度试验规范布氏硬度试验用压头，应定期进行检查，至少在10倍放大镜下，以保证压头没有损坏，若有损坏应及时更换压头。压头由球和压头座组成。仅需对球进行检测应从一批球中随机至少抽取2个球，检测每个抽样球的尺寸和硬度。做过硬度检测的球应予以剔除。所有的球均应抛光，且无表面缺陷。碳化钨合金球的特性应满足：维氏硬度≥1500HV；密度ρ=(14.8士0.2)g/cm3二、布氏硬度试验规范二、布氏硬度试验规范01.布氏硬度试验标准GB/T231.1—2018《金属材料布氏硬度试验第1部分：试验方法》02.布氏硬度的表示方法200HBW10/1000/3003.布氏硬度试样试样表面要求厚度要求要求制样方法要求05.布氏硬度压头布氏硬度压头一般采用硬质合金球，有4种，直径由小到大分别为1、2.5、5、10mm04.布氏硬度计电子式布氏硬度计数显式布氏硬度计全自动布氏硬度计03PARTTHREE特点及适用范围三、布氏硬度特点及适用范围优点1）代表性全面。因为布氏硬度压痕面积较大，能反映金属表面较大体积范围内各组成相综合平均的性能数据，所以特别适宜于测定灰铸铁、轴承合金等具有粗大晶粒或粗大组成相的金属材料。2）测量精度高、试验数据准确且稳定，能较真实反映材料的平均硬度。3）试验数据从小到大都可以统一起来。4）布氏硬度值和抗拉强度之间存在较好的对应关系，工程上广泛应用。三、布氏硬度特点及适用范围局限性测试速度慢：布氏硬度测试需要较长的时间来施加和保持测试力，且不能由硬度计上直接读数。对不同材料和厚度的试样需更换压头和试验力，测压痕直径费时，还得查表，所以效率低。需要较大的测试力：布氏硬度测试需要施加较大的力，对于一些薄或脆的材料可能不适用。测试结果受表面影响：布氏硬度测试的结果可能受到测试表面状态的影响，如表面粗糙度或氧化层。不适合小尺寸材料：布氏硬度测试不适合小尺寸材料，因为测试过程中会留下较大的压痕。三、布氏硬度特点及适用范围