布氏洛氏維氏硬度試驗原理及優(yōu)缺點介紹

1、布氏、洛氏、維氏硬度試驗原理及優(yōu)缺點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)的試驗力F壓入試樣表面，保持規(guī)定的時間后卸除試驗力，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

2、位面積上所承受的平均壓力表示。用淬火鋼球作壓頭時，布氏硬度用符號“HBS”表示；用硬質(zhì)合金球作壓頭，布氏硬度用符號“HBW”表示。HBS（HBW）:用鋼球（硬質(zhì)合金球）試驗的布氏硬度值；F：試驗力（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、選擇試驗規(guī)范在進行布氏硬度試驗時，鋼球直徑D、施加的試驗力F和試驗力保持時間、應(yīng)根據(jù)被測試金屬的種類和試樣厚度，按下表所示的布氏硬度試驗規(guī)范正確地進行選擇。布氏硬度試驗規(guī)范材料布氏硬度0.102F/D2|備注V14010F單位：N鋼及鑄鐵14030D單位：mmV355銅

3、及其合金35-1301013030V3525輕金屬及其合金35-80108010鉛、錫1.25由布氏硬度值的計算公式可以看出，當(dāng)所加試驗力F與鋼球(或硬質(zhì)合金球)直徑D已選定時，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，試驗力F為3000kgf(2942IN),保持時間1015s的試驗條件外，在其它試驗條件下測得的硬度值，應(yīng)在符號HBS的后面用相應(yīng)的數(shù)字注明壓頭直徑、試驗力大小和試驗力保持時間。如120HBS10/1000/30,即表示用10mm的鋼

4、球作壓頭，在1000kgf(9807N)的試驗力作用下，保持時間為30s后所測得的硬度值為120。如500HBW5/750,即表示用5mm的硬質(zhì)鋼球作壓頭，在750kgf(735N)的試驗力作用下，保持時間為0115s后所測得的硬度值為500。淬火鋼球用于測定硬度HBSV450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，它適用于測試HBWV650的金屬材料。(我國目前布氏硬度試驗機壓頭主要是淬火鋼球。3、試驗的優(yōu)缺點布氏硬度試驗的優(yōu)點是：試驗時使用的壓頭直徑較大，在試樣表面上留下壓痕也較大,測得的硬度值也較準(zhǔn)確。布氏硬度試驗的缺點是：對

5、金屬表面的損傷較大，不易測試太薄工件的硬度，也不適于測定成品件的硬度。布氏硬度試驗常用來測定原材料、半成品及性能不均勻的材料（如鑄鐵）硬度:、洛氏硬度1、試驗原理洛氏硬度是以頂角為120的金剛石圓錐體或直徑為1.588mm的淬火鋼球作壓頭，以規(guī)定的試驗力使其壓入試樣表面。試驗時，先加初試驗力，然后加主試驗力。壓入試樣表面之后卸除主試驗力，在保留初試驗力的情況下，根據(jù)試樣表面壓痕深度，確定被測金屬材料圖L4海氏硬度試檢原理網(wǎng)的洛氏硬度值。如圖所示，0-0為金剛石壓頭還沒有和試樣接觸的位置。1-1是在初試驗力作用下壓頭所處的位置，壓入深度為hl,目的是為了消除由于試樣表面不光潔對試驗結(jié)果的精確性造

6、成的不良影響。圖中2-2在總試驗力（初試力+主試驗力）作用下壓頭所處位置，壓入深度為h2o33是卸除主試驗力后壓頭所處的位置，由于金屬彈性變形得到恢復(fù)，此時壓頭實際壓入深度為h3o故由于主試驗力所引起的塑性變形而使壓頭壓入深度為h=h3-h1o洛氏硬度值由h的大小確定，壓入深度h越大，硬度越低；反之，則硬度越高。一般說來，按照人們習(xí)慣上的概念，數(shù)值越大，硬度越高。因此采用一個常數(shù)c減去h來表示硬度的高低。并用每0.002mm的壓痕深度為一個硬度單位。由此獲得的硬度值稱為洛氏硬度值，用符號HR表示。HRS.Q02式中，c為常數(shù)（對于HRC、HRA,c取0.2;對于HRB,c取0.26）。由此獲得

7、的洛氏硬度值HR為一無名數(shù)，試驗時一般由試驗機指示器上直接讀出。2、常用洛氏硬度標(biāo)尺及適用范圍標(biāo)尺壓頭類型總試驗力硬度值后I應(yīng)用kgf效范圍HRA120金剛后圓錐體60070-88硬質(zhì)合金、表面淬火層或滲碳層等HRB(1/16)”(1.588mm)100020-100有色金屬、退火、正火鋼等鋼球HRC150020-70淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼等120金剛后圓錐體上述洛氏硬度的三種標(biāo)尺中，以HRC應(yīng)用最多，一般經(jīng)淬火處理的鋼或工具都采用HRC測量。在中等硬度情況下，洛氏硬度HRC與布氏硬度HBS之間關(guān)系約為1:10,如40HRC相當(dāng)于400HBs。如50HRC,表示用HRC標(biāo)尺測定的洛氏硬度值為50。硬度

8、值應(yīng)在有效測量范圍內(nèi)（HRC為2070）為有效。3、試驗優(yōu)缺點優(yōu)點：操作簡單迅速，效率高，直接從指示器上可讀出硬度值；壓痕小，故可直接測量成品或較薄工件的硬度；對于HRA和HRC采用金剛石壓頭，可測量高硬度薄層和深層的材料。缺點：由于壓痕小，測得的數(shù)值不夠準(zhǔn)確，通常要在試樣不同部位測定四次以上，取其平均值為該材料的硬度值。、維氏硬度布氏硬度試驗不適用于測定硬度較高的材料。洛氏硬度試驗雖然可用于測定較材料和硬材料，但其硬度值不能進行比較。維氏硬度試驗可以測量從軟到硬的各種材料以及金屬零件的表面硬度，并有連續(xù)一致的硬度標(biāo)尺。1、試驗原理維氏硬度試驗原理與布氏硬度相似，也是根據(jù)壓痕單位表面積上的試驗

9、力大小來計算硬度值。區(qū)別在于壓頭采用錐面夾角為136。的金剛石正四棱錐體，將其以選定的試驗力壓入試樣表面，按規(guī)定保持一定時間后卸除試驗力，測量壓痕兩對角線長度，如書上P9圖1-5所示。維氏硬度值用四棱錐壓痕單位面積上所承受的平均壓力表示，符號HV。2?smHV=0402=0,189-屋屋式中F作用在壓頭上的試驗力(N),d壓痕兩對角線長度的平均值(mm),HV值的單位為N/mm2,但習(xí)慣上只寫出硬度值而不標(biāo)出單位。2、常用試驗力及其適用范圍維氏硬度試驗所用試驗力視其試件大小、薄厚及其它條件，可在49.03980.7N的范圍內(nèi)選擇試驗力。常用的試驗胃有49.03、98.07、196.1、294.2、490.3、980.7NoHV符號前面的數(shù)字為硬度值，后面依次用相應(yīng)數(shù)字注明試驗力和試驗力保持時間(10-15s不標(biāo)注)。如640/HV30/20，表示30kgf(294.2N)試驗力，保才!時間為20s測得維氏硬度值為640。維氏硬度法適用范圍寬，尤其適用于測定金屬鍍層、薄片金屬及化學(xué)熱處理后的表面硬度，其結(jié)果精確可靠。當(dāng)試驗力小于0.2kgf(1.961N)