布氏硬度试验的基本原理和特点

一、布氏硬度试验的基本原理
布氏硪度试验的基本原理是将一定直径的钢球或硬质合金球压头，在一定的试验力怍用 下压入试样表面，保持一定的时间后，卸除试验力，测董压痕的直径（见图2—1),以试验




硬度计布氏*度试驗基本原理图 力除以$痕球形表面积所得的商表示布氏硬度，布氏硬度的计算公式是:式中，）用钢球或硬质合金球压头所得的布氏硬度CHBS (HBW>〕， 一个布氏硬度单位相应在特定条件下⁹.⁸〇TN/mm* ( Ikgf/mm* )，
试验力（N );
压痕表面积 由于压痕球形表面积与压痕直径之间存在着一定的关考，在进行布氏硬度试验时，实际 上是在卸除试验力后，以对压痕直径的测-而#到其表面积荠确定布氏硬度值的。因此，要 将式（²—1 )中的压痕，表商积改用压痕直径来表示。
在求压痕表_积与其直径关系式时，规定压痕所具有的曲率半径为所用压头的半径，不 因卸狳试验力后压痕的弹性恢复而改变?

在图2中，D/2为JE痕曲率半径即压头的半径；d/2为压痕半径；A为压痕深度。 从图可以看出，压痕表面积与试样表平面所截得的压头的球冠面积是相同的。根据 琼冠面积的计箅公式，可以得到压痕表面积
在图<>中，三角形为直角三角形r所以^
即?& 整理后可得：
将上式代入式可得：
式中，布氏硬度 试验力（N);
D-- 压头球体直径（mm );
压痕直径（mm)， 式是最常见的由压痕直径求布氏硬度值的计算公式?
撣据)计算编制了在一些标准试验;^和压美球体直径情況下的压痕直径与布氏
梗度值的对照表?进行布氏硬度试验时，由测得的压痕直径，利用对照表，不需进行繁琐的 计算而得到对应的布氏硬度值。????????????????????? ’>???????????? '
以前试验方的单位是采用kgf，并规定布氏硬喪备下式迸行计算，即
一个布氏硬度单位相应在特定条件下 7 碑验力（kgf ) J
」」-虫痕球形表面球（mm¹ )。
由式（2 — 5)可以看出，当拭验力的单位为kgf时，布氏硬度计算公$中的罕数为1，一个布 氏硬度单位相当lkgf/mm^{2 现在，我国采用国际单位制单位，试验力的卓位要用N。 根据国_标准（fSO )的规定，为了保持原布氏硬度的竽位和数傳不弯，殳 )等 号右边就要乘以〇.l〇2kgf/N，将0N为单位的试验力的数值?，仡为ikSf为单位的数值乂 这#，在公式中就出现〇.1〇2这一系数。1
?由于试验力单位的改变，不影响布氏硬度的单莅和被植，"因此原宥位的技术文}

件中的布氏硬度数值仍然有效，不因试验力单位拥改变而修aiu
布氏硬度暈值按规定以下述方式表示：
压头为钢球时用HBS符号，压头为硬质合金球財用HBW符号，在符号HBS或HBW之 前是硬度数值，符号后面按以下顺序用敎值表示试验条件:球体直径，试验力(要用kSf，而不是 N作为单位的数值），试验力保持时间（试验力保持时间是指试验力全部作用在试样上，到 试验力开始卸除所经过的时间。当试验力保持时间为10—15s时不标注，其原因是由于布氏 硬度试验，对试验较多的黑色金属寒求的谅验力保抟时间为10—ISs )厂
例如，表示用直径i〇mm的钢球，试验力 作用下，保持3G，测得的布氏硬度数值为120,用公式表示，即
同理，500HBW5/750表示用直径5mnt梗质合金球/在试验力作用下， 保持10，测得的布氏硬度数值为500,用公式表示，即
由布氏硬度量值表示方法醋规金，可以把HBS和HBW分别看作是用钢球或硬质合金球 压头时，布氏硬度单位的表示符号。布氏硬度值与试验条件有关，在不同试验条件下布氏硬度 值是不同的。为了区分不同试辁条件下得到的布氏硬度值，在布氏硬度单位符号Hbs(hbw^〉 后面要标注挤用钢球或瑭质合金球直径、试验力的大小和试验力保持时间等主要试验条件。
由式（2—2)可知，压痕表面积也可用压痕深度来表示，因此可由测得压痕深度来确定 布氏硬度值。 由式（2—1 )和式可得：
压徵深度（min)。 对于同一压痕，压痕直径约为压痕深度的6—16倍，所以一般来说，测量压痕深度此测 董压痕直径的相对精确度要條;且压痕深度测董往往是在试验过程中，通过压头与压痕的接 蝕来进行，因而硬度计的间隙、试样与梗度计试台之间的间暸等，均会影响压痕深度的测 量，而给测量结果带来误差。因此在进行布氏硬度试验时，为了得到较精确的布氏硬度值，很 少采用测量压痕深度的方毕。，但酹量压痕深较易实興’自动作。在—些自动布氏硬度计上往 往采用测量压痕深度的方法来确定布氏硬度值。应该注意，由于卸除试验力后压痕的弹性恢 复，式（2—3)所表示的压痕深度与压痕直径的关系式并不完全成立，由分别测量卸除试验 力后的压痕直径和压痕深度通过计算所得的布氏硬度值从原理上来说也是会有差别的。（恒仪硬度计&金相制样设备 http://wap.ytjkqc.com）
为了以后讨论问题方便，要賭座头球体的压入角来确定布氏硬度值。这里先引入压入角 的定义。如图2—2中，压头球棘直謹为D¹，压痕的直径为心直线^和C5分别过压痕边缘 d、C两点，与球体的半径^'和0万相垂直，且相交于G点。角定义为压入角，以 ?? 二因为三角形乂05与三角形湘似，且所以?式说明，当压头直径一定时，痕直径越大，则压入角越小*或式中，彡为压入角?