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布氏硬度和洛氏硬度试验

布氏硬度和洛氏硬度试验

1． 布氏硬度试验
布氏硬度试验是施加一定大小的载荷P，将直径为D的钢球压入被测金属表面后保持一定时间，然后卸除载荷，根据钢球在金属表面上所压的压痕直径查表即可得硬度值。
用钢球压头所测出的硬度值用HBS表示；用硬质合金压头所测出的硬度值用HBW表示。布氏硬度的优点是测定结果较准确，缺点是压痕大。目前布氏硬度计一般以钢球为压头，主要用于测定较软的金属材料的硬度。布氏硬度值的计算式如下：

HBS(HBW) =

式中：F——试验力（N）；
D——压头球体直径（mm）；
d ——相互垂直方向测得的压痕直径d1、d2的平均值（mm）。

布氏硬度试验机的外形结构如图3所示，其基本操作和程序是：
（1）将试样放在工作台上，顺时针转动手轮，使压头向试样表面直至手轮对下面螺母产生相对运动（打滑）为止。此时试样以承受98.07N初载荷。
（2）按动加载按钮，开始加主载荷，当红色指示灯闪亮时，迅速拧紧压紧螺钉，使圆盘转动。达到所要求的持续时间后，转动即自行停止。
（3）逆时针转动手轮降下工作台，取下试样用读数显微镜测出压痕直径d，如图4所示，以此查附表1即得HBS值。

试验注意事项：
（1）试样的测试面应是光滑的平面，不应有氧化皮及污物；
（2）试样的支撑面及试台表面、压头表面应清洁。试样应稳固地安放在试台上，在测试过程中不能产生位移或挠曲；
（3）压痕中心至试样边缘的距离不应小于压痕平均直径的2.5倍；两相邻压痕的中心距离不应小于压痕平均直径的4倍。
（4）测试的压痕直径应在0.24~0.6D之间，否则应重新选择F/D2、F、D，重新测试。
2． 洛氏硬度实验
洛氏硬度以顶角为120℃的金刚石圆锥体作为压头，以一定的压力使其压入材料表面，通过测量压痕深度来确定其硬度。被测材料的硬度可在硬度计刻度盘上读出。洛氏硬度有HRA、HRB和HRC三种标尺，其中以HRC应用最多，一般用于测量经过淬火处理后较硬材料的硬度。
在实际使用中为了使硬材料的洛氏硬度值比软材料的高，以符合人们的习惯。因此被测材料的硬度值须用下式作适当变换：

HR =

式中：K——常数，采用金刚石压头时为0.2，采用1.5875mm钢球压头时为0.26；
C——常数，采用金刚石压头或钢球压头时都为0.002；
h3、h2——施加载荷前后的压痕深度（mm），如图5所示。
常用的三种洛氏硬度试验规范见表1。

表1常用三种洛氏硬度试验规范
硬度符号 压头类型 总试验力
Kg（N） 有效范围 应用
HRA 120℃金刚石圆锥体 60(588.4) 20~88 硬质合金、表面淬火、渗碳钢等
HRB φ1.588mm钢球 100(980.7) 20~100 有色金属、退火、正火钢等
HRC 120℃金刚石圆锥体 150(1471.1) 20~70 淬火钢、调质钢

洛氏硬度试验机的结构如图6所示，其基本操作程序是：
（1）将试样放置在试样台上，顺时针转动手轮，使试样与压头缓慢接触，直至表盘小指针指到“0”为止，然后将表盘上指针调零。
（2）按动按钮或转动手柄，加主载荷，当表盘大指针反转停止后，再顺时针旋转摇柄，卸除主载荷，此时表盘大指针即指示出该试样的HRC值。
（3）逆时针转动手轮，取出试样，硬度测定完毕。
图6 HR-100型洛氏硬度计
试验注意事项：
（1）试验应在10~35℃范围内进行；
（2）试验或试验层最小厚度应不小于10e(e是残余压痕深度增量)。试验后试样背面不得有肉眼可见的变形痕迹；
（3）试样的测试表面、支承表面、试台表面及压头表面应清洁。试样应在试台上放置稳固，在试验过程中不产生位移和变形；
（4）试样上两相邻压痕的中心距离至少应为压痕平均直径的4倍（但不得小于2mm）。任一压痕中心到试样边缘距离至少应为压痕直径的2.5倍(但不得小于1mm)。
（5）在每个试样上的试验点数应不少于四点。在大批量生产中试样的检验，点数可以适当减少。

3．实验报告要求
（1）比较布氏、洛氏硬度试验的测试原理、测试过程特点、应用范围、优缺点等，并指出布氏硬度、洛氏硬度两种测试方法的主要区别及内在联系；
（2）布氏硬度试验
试验材料及热处理状态 试验规范 试验结果
钢球
直径D(mm) 载荷
(Kg) 载荷停留时间(S) 第一次 第二次 平均硬度值
HBS
压痕
直径d(mm) 硬度值HBS 压痕
直径d(mm) 硬度值HBS

（3）洛氏硬度试验
试验材料及热处理状态 试验规范 试验结果
压头 总载荷
(Kg) 硬度标尺 第一次 第二次 第三次 平均硬度值

发布日期：2008-6-14　【返回】