在用布氏硬度計(jì)進(jìn)行硬度測試時(shí)，相似原理是怎么回事？

在進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)時(shí),用同一球體對應(yīng)同一試樣, 照常理分析,當(dāng)變換試驗(yàn)力時(shí)，凹壓痕面積會(huì)有變化,試驗(yàn)力越大就會(huì)是壓痕越深,壓痕面積越大; 反之，試驗(yàn)力小壓痕淺,壓痕面積小。

布氏硬度計(jì)

但單位面積上的抗力應(yīng)是一致的,即布氏硬度值應(yīng)為常數(shù)。對于不同硬軟程度的試樣,當(dāng)變換試驗(yàn)力時(shí)應(yīng)有對應(yīng)的差值，保證不同材料的可比性。實(shí)際上，在硬度檢測中變換試驗(yàn)力與球時(shí)，直徑的變化與壓痕面積的變化在球冠與接近球徑處是非線性關(guān)系。而且，對于硬軟差異大的材料，壓頭壓入深淺不同時(shí)，對應(yīng)的應(yīng)力狀況也是復(fù)雜的。所以，上述理想狀況不存在。即,在布氏硬度試驗(yàn)中,不能任意選擇壓頭和試驗(yàn)力,必須遵守一定的規(guī)則,于是引入相似原理。

下圖是布氏硬度試驗(yàn)時(shí)壓痕相似原理圖：

布氏硬度測試

對于硬度不同的各種材料，在變換試驗(yàn)力和相應(yīng)變換壓頭球徑時(shí)，如果能想辦法獲得統(tǒng)一的壓入角,就會(huì)獲得準(zhǔn)確的可比的硬度值。

但在實(shí)際工作中,由于材料各異，不同材料硬度值的變化范圍大，目前還不能實(shí)現(xiàn)。因此,進(jìn)行布式硬度試驗(yàn)時(shí),為了得到較好的結(jié)果和技術(shù)上又便于實(shí)現(xiàn)的辦法,使試驗(yàn)力和球徑的合理搭配,控制壓人角(a)和壓痕直徑(d)在一定范圍內(nèi)變化，就能獲得對同一種材料有相同的硬度值;對不同硬度的材料能獲得可比較的硬度植的結(jié)果。

實(shí)踐證明,即使同一種材料，用固定直徑的球形壓頭，其硬度值(HB)隨試驗(yàn)力(F)的改變而有差異。布氏硬度試驗(yàn)中,根據(jù)被試材料的硬軟、壓頭球徑大小和試驗(yàn)力大小的合理選用,可以控制壓痕直徑和壓入角的大小。

根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)GB 231.1 規(guī)定,壓痕直徑應(yīng)控制在0.24D~0.6D之間,理想的d值為0.375D； 壓入角應(yīng)在28°-74°之間，理想的α角為44°，此時(shí)球體壓印的外切交角為152°~106°之間, 136°理想。

當(dāng)d值低于0.24D或高于0.6D時(shí)都無法從壓痕直徑、試驗(yàn)力與硬度值對照表中查得數(shù)據(jù)。

對于相同硬度的材料,壓頭和試驗(yàn)力的關(guān)系,還可借助相似原理,從理論上加以證明。對于同一種材料，在不同試驗(yàn)力F作用下，不同直徑的鋼球D所產(chǎn)生的壓痕d。若想使所得硬度值相等，壓入角α必須相等。

K常數(shù)的選用

K值為試驗(yàn)力(F)與球體直徑(D)平方的比率。進(jìn)行布氏硬度檢測時(shí),對不同硬軟的材料,應(yīng)選用不同的K值。 K值從30到1。 為硬、軟差別的材料在進(jìn)行檢測時(shí),使其壓人角(α)相近; 使壓痕直徑(d)能控制在0.24~0.6D之間。

K值選定后再根據(jù)試樣的厚薄、大小選用壓頭球徑和檢測力。

根據(jù)材料和布氏硬度范圍選擇0.102F/D值，見下表：

試驗(yàn)力，壓頭球直徑平方的比率

當(dāng)試樣尺寸允許時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用直徑10mm的球壓頭進(jìn)行試驗(yàn)。

荷蘭軼諾硬度計(jì)