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布氏硬度

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  布氏硬度是表示材料硬度的一种标准。由布氏硬度计测定。由瑞典人布纳瑞(J.A.Brinell)首先提出,故称布氏硬度

  用一定大小的载荷P把直径为D的淬火钢球压入被测金属材料表面,保持一段时间后卸除载荷。载荷P与压痕表面积F的比值即为布氏硬度值,记作HB。

  布氏硬度(HB)是以一定大小的试验载荷,将一定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属表面,保持规定时间,然后卸荷,测量被测表面压痕直径。

  以一定的载荷将一定大小的淬硬钢球压入材料表面,保持一段时间,去载后,负荷与其压痕面积之比值,即为布氏硬度值(HB),单位为公斤力/

  由于金属材料有硬有软,被测工件有厚有薄,有大有小,如果只采用一种标准的试验力F和压头直径D,就会出现对某些工件和材料的不适应的现象。

  因此,在生产中进行布氏硬度试验时,要求能使用不同大小的试验力和压头直径,对于同一种材料采用不同的F和D进行试验时,能否得到同一的布氏硬度值,关键在于压痕几何形状的相似,即可建立F和D的某种选配关系,以保证布氏硬度的不变性。

  一般来说,布氏硬度值越小,材料越软,其压痕直径越大;反之,布氏硬度值越大,材料越硬,其压痕直径越小。

  布氏硬度测量的优点是具有较高的测量精度,压痕面积大,能在较大范围内反映材料的平均硬度,测得的硬度值也较准确,数据重复性强。

  HBS表示压头为淬硬钢球,用于测定布氏硬度值在450以下的材料,如软钢、灰铸铁和有色金属等。

  例如170HBS10/1000/30表示用直径10mm的钢球,在9807 N(1000 kgf)的试验载荷作用下,保持30s时测得的布氏硬度值为170。

  530HBW5/750表示用直径5 mm的硬质合金球,在7355N(750kgf)的试验载荷作用下,保持10~15s时测得的布氏硬度值为530。

  试验时根据材料的性质和形状选用不同的载荷和钢球直径。布氏硬度的试验方法和技术要求可参见GB231—63。

  布氏硬度试验的优点是代表性强,数据重复性好,与强度之间存在一定的换算关系。缺点是不能测试较硬的材料;压痕较大,不适于成品检验。通常用来检验铸铁、有色金属、低合金钢等原材料和调质件的硬度。

  布氏硬度试验时,压头球体的直径D、试验载荷F及载荷保持的时间 t,应根据被试金属材料的种类、硬度值的范围及厚度进行选择。 常用的压头直径 1、2、2.5、5和10毫米五种。

  载荷保持的时间,一般黑色金属为10~15s;有色金属为30s;布氏硬度值小于35时为60s。

  钢球直径较大,在金属材料表面上留下的压痕也较大,故测得的硬度值比较准确。 布氏硬度值和抗拉强度之间有一定的关系,因此可按布氏硬度值近似确定金属材料的抗拉强度。

  如被试金属硬度过高,将影响硬度值的准确性,所以布氏硬度试验一般适于测定布氏硬度值小于650的金属材料。

  HBS和HBW都是布氏硬度符号,但是有区别,而且HBS已经停止使用。在2003年6月1日以前,我国执行的是国家标准GB/T231-1984,布氏硬度试验用钢球压头进行试验的用HBS表示,用硬质合金球头试验的用HBW表示。同样的试块,当其它试验条件完全相同的情况下,两种试验结果不同,HBW值往往大于HBS值,而且并无定量的规律所循。

  从2003年6月1日开始,原国标GB/T231-1984废止,我国等效执行国际标准ISO6506,制定了新的国家标准:GB/T231.1-2002,文中明确取消了钢球压头,全部采用硬质合金球头。因此HBS停止使用,全部用HBW表示布氏硬度符号。

  2018年5月14日起,有关布氏硬度实验标准已更新为“GB∕T 231.1-2018 金属材料 布氏硬度试验 第1部分: 试验方法”版本,GB/T 231.1-2009已废止。

  布氏硬度测量法适用于铸铁、非铁合金、各种退火及调质的钢材,不宜测定太硬、太小、太薄和表面不允许有较大压痕的试样或工件。

  国家标准(GB231-84)规定布氏硬度试验时,常用的0.102F/D的比例为30、10、2.5三种,根据金属材料的种类、试样硬度范围和厚度的不同,按下表(布氏硬度试验规范)选择试验压头(钢头)的直径D、试验力F及保持时间。


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