金相与硬度测试)

P及载荷保持时间。
布氏硬度实验规范
金属类型 黑色 金属
有色 金属
布氏硬度 （HB) 140-450
小于140 大于130
36-130
8-35
试样厚度 （mm)
6-3 4-2 小于2 大于6 6-3 小于3
6-3 4-2 小于2
9-3 6-3 小于3 大于6 6-3 小于3
P与D相互 钢球直径
关系
D(mm)
F
Dh
在实际实验时，由于测量压痕直径d比h方便，因此将上式h换算成d的表
达式
22
h D2 d
D1
2
D D D d
HBS (W ) 0.102
22
来自百度文库
2P
式中，HBS、HBW分别代表用钢球和金刚石压头测得的硬度，d是唯一 变量，试验是只要测出压痕直径d（mm),可通过计算，或查布氏硬度表
2. 洛氏硬度
洛氏硬度是目前使用最为广泛的实验方法，和布氏硬度一样， 也是一种压入硬度实验方法，但它不是测量压痕面积，而是测量 压痕深度，以深度大小表示材料的硬度值。
洛氏硬度的压头采用锥角为120o 的金刚石圆锥或直径为1.588mm （1/6 inch)的钢球。载荷分两次 加，先加初载P1，然后加主载荷 P2，其总载荷为P=P1+P2. 图中0-0为金刚石压头没有和试样 接触位置，1-1为压头受到初载P1 后压入试样深度为h0的位置，2-2 为受到主载荷P2后压入试样深度 为h1的位置，3-3为压头卸掉主载 荷仍保留初载P1下的位置，由于弹性恢复，压头位置提高了h2。
即可得到HB值。
由于金属软硬不同，工件薄厚、大小不同，不能仅采用一种标准载
荷和钢球直径D，需要在生产实验时，能使用不同大小负荷P和钢球直
径D。对同一种材料采用不同载荷和钢球直井，能否得到同一硬度值，
关键在于压痕的几何形状相似性。如图所示，要保证级和相似性，必须
保证钢球压入角j相等。
由图可知，
d Dsin j
优点： 硬度值代表性全面，因压痕大，能反映较大 范围内金属各组成相影响的综合性能，而不受个别组 成相及微小不均匀度的影响，适用于测定灰口铸铁， 轴承合金和具有粗大晶粒的金属材料；实验数据稳定， 重复性好，与强度有一定换算关系。
缺点：由于压头为淬火钢球，由于钢球自身的变形问 题，适用于HB<450的硬度范围。
材料分析技术
《金相与硬度测试》
一 硬度
（一）基本概念
1. 硬度定义
硬度是衡量金属材料软硬的一种性能指标。
2 常用硬度测量方法和分类
硬度测量基本可分为压入法和划痕法。压入法中，根据加载速度不 同又可分为静载压入法和动载压入法（弹性回跳法）。在静载压入 法中根据载荷、压头和表示方方法不同，又可分为布氏硬度、洛氏 硬度、维氏硬度和显微硬度等多种。压入法比较简单，能测量所有 金属材料的硬度，不损坏零件，而且在一定条件下和材料抗拉强度 等性能指标有一定关系，可由硬度值推断其他强度指标，实际工作 中使用最多。
2
HB P D2
1
2
1 s in2
j
2
此式说明，若压入角不变，为了使同一种材料二者所得HB
不变，则要求P/D2保持常数，这就是由压痕相似性原理导出的P
和D选配原则，硬度实验时必须执行。国家标准规定布氏硬度实
验时， P/D2的比值为30，10，2.5三种，根据金属材料种类、试
样硬度范围和厚度的不同，按照下表规范选择钢球直径P、载荷
压痕对角线是用附在硬度计上的显微计测量的。测量时应测出两对角线 长度，求其算术平均值作为压痕对角线长度d。测出d后，就可以用计算 或从不同载荷下计算好的对照表查得试样的维氏硬度值。
0.002
使用金刚石压头，K=0.2mm，褐色表盘刻度所示，使用钢球压头， K=0.26mm,红色表盘刻度所示。
洛氏硬度的优缺点 3. 维氏硬度
HV P 1.8544P (k gf / mm2 )
F
d2
载荷P可从0.5-120kgf范围内根据试样大小、薄厚和其他条件进行选择， 但常用的载荷为是0.5，1，5，10，30kgf。
10
P=30D2 5
2.5
10
P=10D2 5
2.5
P=30D2 10
5 2.5
P=10D2 10
5 2.5
P=2.5D2 10
5 2.5
载荷P(kgf)
在和保持 时间（sec)
3000
750
10
187.5
3000
750
10
187.5
3000
750
30
187.5
3000
750
30
187.5
3000
750
3 硬度的物理意义
硬度值的物理意义随着实验方法的不同而不同。对压入法，硬度 表示材料表面抵抗另一种物体压入时所引起的变形功；压入法表示 材料抵抗表面断裂的能力；回跳法硬度值表示材料金属弹性变形功 的大小；因此硬度值实际上不是一个单纯的物理量，它是表征着材 料的弹性、塑性、变形强化、强度和韧性等一系列不同物理量组合 的一种综合性指标。一般认为硬度是金属表面地抗拒不压入变形和 刻划破裂的能力。
（二） 硬度测量原理
1. 布氏硬度
布氏硬度的测量原理是用一定载荷P(kgf)，把直径为D（mm）的
淬火钢球或硬质合金头压入被测金属的表面，保持一定时间后卸载，
根据金属压痕的表面积F（mm2),除载荷所得的商值即为布氏硬度，
其符号用HB表示，代表单位压痕面积上所承受的压力，一般不标出
单位。
HBS(W ) P 0.102 P N / mm2
60
187.5
布氏硬度试验的有效性、标注、优缺点和适用范围
有效性检验： 试验后压痕直径应在0.25D<d<0.6D的 范围内，否则试验无效，应考虑换用其他载荷重做试 验。
表式方法： 用D=10mm，P=1000kgf，载荷保持时间 10sec, 所测硬度值为280，则用HB280表示。在其他试 验条件下，符号HB应以相应的指数注明钢球直井，载 荷载大荷小保及持保时持间时为间30。sec如。HB5/250/30,表示D=5, P=250kgf,
此时压头受主载荷作用压入深度为h，用h值来衡量材料的硬度。
金属越硬，压痕深度越小；金属越软，压痕深度越大。若直接以深度 h作为硬度值，会出现材料越软，h值反而越大的情况。为了适应人们 认为硬度越高，材料越硬的习惯相一致，认为规定以常数K减去h值 作为落实硬度值的指标，并规定每0.002mm为一个洛氏硬度单位，用 符号HR表示： HR K h