布氏、洛氏、維氏硬度計(jì)試驗(yàn)原理及優(yōu)缺點(diǎn)介紹

　　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(cè)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)。

　　一、布氏硬度

　　1、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。

　　2、選擇試驗(yàn)規(guī)范（恒儀硬度計(jì)&金相制樣設(shè)備 http://www.ansh.com.cn）

　　在進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)時(shí)，鋼球直徑D、施加的試驗(yàn)力F和試驗(yàn)力保持時(shí)間、應(yīng)根據(jù)被測(cè)試金屬的種類和試樣厚度，按下表所示的布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范正確地進(jìn)行選擇。

　　布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范

　　材料 布氏硬度 0.102F/D 2 備注

　　鋼及鑄鐵 < 140

　　> 140 10

　　30 F單位： N

　　D單位： mm

　　銅及其合金 < 35

　　35-130

　　> 130 5

　　10

　　30

　　輕金屬及其合金 < 35

　　35-80

　　> 80 25

　　10

　　10

　　鉛、錫 1.25

　　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(cè)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(cè)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(cè)得的硬度值為500。

　　淬火鋼球用于測(cè)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(cè)試HBW<650的金屬材料。