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布氏硬度计原理与特点

时间:2014-11-05      阅读:1891

布氏硬度计的应用
      布氏硬度计主要用于组织不均匀的锻钢和铸铁的硬度测试,锻钢和灰铸铁的布氏硬度与拉伸试验有着较好的对应关系。布氏硬度试验还可用于有色金属和软钢,采用小直径球压头可以测量小尺寸和较薄材料。布氏硬度计多用于原材料和半成品的检测,由于压痕较大,一般不用于成品检测。
      布氏硬度试验条件的选择如同洛氏硬度试验关于标尺的选择一样,布氏硬度试验也要遇到试验条件的选择问题,即试验力F和压头球直径D的选择。这种选择不是任意的,而是要遵循一定的规则,并且要注意试验力和压头球直径的合理搭配,应用起来比洛氏硬度试验略显复杂。布氏硬度试验zui常用的试验条件是采用10mm直径的球压头,3000kg试验力。这一条件zui能体现布氏硬度的特点。但是由于试样材质不同,硬度不同,试样大小,薄厚也不同,一种试验力,一种压头自然不能满足要求。在试验力和压头球直径的选择方面需要遵循的规则有2个。
      规则一:要使试验力和球压头直径的平方之比为一个常数。即。这个规则来源于相似律。根据相似律,不同直径的球压头D1、D2在不同的试验力F1、F2作用下压入试样表面,压痕直径d1、d2是不同的,但是只要压入角相同,压痕就具有相似性。这时试验力和压头球直径的平方之比就是一个常数。在这种条件下,采用不同的试验力和不同直径的球压头,在同一试样上测得的硬度值是相同的,在不同的试样上测得的硬度值是可以相互比较的。试验力与压头球直径平方之比在采用公斤力的旧标准中表示为F/D2。在采用牛顿力的新标准中表示为0.102 F/D2。
      规则二:试验后要使压痕直径处于以下范围:0.24D < d < 0.6D。否则试验结果是无效的,应选择合适的试验力重新试验。人们的大量试验表明,当压头直径在0.24D~0.6D之间时,测得的硬度值与试验力大小无关。布氏硬度试验可选择的试验力从3000kg到1kg大约有20个级别

  本检定系统规定了布氏硬度计量基准器具和计量标准器具的用途、组成、计量特性和检定程序,以及工作用计量器具的计量特性和检定方法。

  一、计量基准器具
  1、 国家基准 
  1.1国家基准的用途
  国家基准用于布氏硬度单位的复现和保存。
  1.2国家基准由下列计量器具组成:
  A直接加荷式的硬度机,其试验力误差δf≤±0.1%,试验力按下表见其构成。
  B测量压痕直径的显微镜
  显微镜标尺的刻度,对于用10和5mm直径球压头打压的压痕应能读到0.002mm;对用于等于和小于2.5mm直径球压头打压的压痕应能读到0.001mm。
  显微镜任何两刻线的读数之差:
  对于10和5mm直径的球压头应到±0.002mm以内。
  对于等于和小于2.5mm直径的球压头应到±0.001mm以内
  C压头
  基准硬度机的压头有1,2,2.5,5,10mm五种钢球和硬质合金球。其球的直径误差、硬度值、粗糙度应满足下表要求。
  1.3国家基准复现的布氏硬度范围为
    8--650HBS(W)
  1.4国家基准的不确定度
  对试验力等于或大于1839N(187.5kgf)级的不确定度:
    δ≤0.5% 

硬度符号

球直径D
mm

0102F/D2
(F/D2

试验力F
(KGF)

HBS(HBW)10/3000

10

30

29.42×103(3000)

HBS(HBW)10/1500

10

15

14.71×103(1500)

HBS(HBW)10/1000

10

10

9.807×103(1000)

HBS(HBW)10/500

10

5

4.903×103(500)

HBS(HBW)10/250

10

2.5

2.452×103(250)

HBS(HBW)10/125

10

1.25

1.226×103(125)

HBS(HBW)10/100

10

1

980.7  (100)

HBS(HBW)5/750

5

30

7.355×103(750)

HBS(HBW)5/250

5

10

2.452×103(250)

HBS(HBW)5/125

5

5

1.226×103(125)

HBS(HBW)5/62.5

5

2.5

612.9  (62.5)

HBS(HBW)5/31.25

5

1.25

306.5  (31.25)

HBS(HBW)5/25

5

1

245.2  (25)

HBS(HBW)2.5/187.5

2.5

30

1.839×103(187.5)

HBS(HBW)2.5/62.5

2.5

10

612.9  (62.5)

HBS(HBW)2.5/31.25

2.5

5

306.5  (31.25)

HBS(HBW)2.5/15.625

2.5

2.5

153.2  (15.625)

HBS(HBW)2.5/7.8125

2.5

1.25

76.61  (7.8125)

HBS(HBW)2.5/6.25

2.5

1

61.29  (6.25)

HBS(HBW)2/120

2

30

1.177×103(120)

HBS(HBW)2/40

2

10

392.3  (40)

HBS(HBW)2/20

2

5

196.1  (20)

HBS(HBW)2/10

2

2.5

98.07  (10)

HBS(HBW)2/5

2

1.25

49.03  (5)

HBS(HBW)2/4

2

1

39.23  (4)

HBS(HBW)1/30

1

30

294.2  (30)

HBS(HBW)1/10

1

10

98.07  (10)

HBS(HBW)1/5

1

5

49.03  (5)

 

球直径
mm

误差
mm

硬度值

粗糙度Ry
μm

10

±0.003

HV10850(钢球)

HV1500(硬质合金球)

0.050

5

±0.002

2.5

±0.001

2

±0.001

1

±0.001


  对试验力小于1839N(187.5kgf)级的不确定度:
    δ≤1.0% 
  2、国家副基准
  2.1国家副基准在全国复现布氏硬度单位的地位仅次于国家基准。
  2.2组成国家副基准的全套计量器具的技术要求与国家基准相同。
  2.3国家副基准复现布氏硬度范围为
    8--650HBS(W)
  2.4国家副基准的不确定度
  国家副基准的不确定度与国家基准的不确定度相等。
  3、工作基准
  3.1工作基准经与国家工准校准或比对,并经国家鉴定,在全国复现布氏硬度单位的地位仅在国家基准和副基准之下。
  3.2工作基准复现布氏硬度范围为
    8--650HBS(W)
  3.3工作基准的不确定度
  对试验力等于或大于1839N(187.5kgf)级的不确定度:
    δ≤0.7%
  对试验力小于1839N(187.5kgf)级的不确定度:
    δ≤1.2%
  4、比对
  在规定条件下,对国家基准、副基准和工作基准之间的量值进行比较,这种比较将通过比对硬度块实现。
  比对硬度块的允许误差
为:
    
≤±0.5%
  比对硬度块的均匀度U为:
  29420N(2000kgf)时,
    U≤±0.5%
  小于29420N(3000kgf)时,
    U≤±1.0%

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