如何快速准确地测定布氏硬度值

　　布氏硬度计是使用最早、应用最广的硬度值测定工具,其主要优点是压痕面积大,能够在大面积范围内反映材料各组成相的平均硬度,测试结果稳定准确,主要用于原材料及半成品零件的硬度值测试。但是,布氏硬度计在测试过程中存在着操作规程较繁琐的问题。采用布氏硬度计测取材料的硬度值不仅测量速度慢,而且某些测试过程还会对硬度值的测定精度产生较大的影响。所以,如何使布氏硬度计既准确又快速地测取材料的布氏硬度值,一直是现场长期探索和期待解决的问题。

　　1　影响布氏硬度值测定精度的因素

　　由于布氏硬度是用压痕单位面积上的压力大小来衡量的,而压力一般是确定的。因此,对试样上的压痕面积测量是否精确,将对试样的布氏硬度值产生较大的影响。如图所示,由于布氏硬度计的压头是圆球,所以,试样表面上的压痕从理论上来讲是一个球冠。可是,由于下列一些因素的影响,常常使得压痕的轮廓产生变形,或者是压痕轮廓不清晰,使压痕的直径(d)产生测量误差,从而间接地影响布氏硬度值的测定精度。通过多年的实践与观察,发现影响布氏硬度值测定精度的因素有下列几个方面:

　　(1)压头直径(D)的影响。布氏硬度计常用的压头直径(D)有以下五种规格:1 mm、2 mm、2.5 mm、5 mm和10 mm。由于被测材料的组织及化学成分具有不均匀性,因此,常造成被测材料各部位的硬度不均匀。所以,若采用较小的压头直径进行硬度测试时,由于压痕的覆盖面较小,很容易使硬度值产生一定的测量误差。

　　(2)试样表面状态的影响。试样表面粗糙度值较大,或者是试样表面不干净,常常造成压痕轮廓不清晰或反差小,很容易使压痕直径的测量产生误差,从而影响布氏硬度的测定精度。例如,在压力(F)为3 000 kg,压头直径为10 mm,压力保持时间为30 s时,若压痕直径产生±0.05 mm的误差,则试样的布氏硬度值则会产生约10以上的误差。这样大的误差值足以使不合格的产品变成合格的产品,或者是合格的产品变成不合格的产品;同时,也降低了产品质量的稳定性。

　　(3)试样上下两表面的平行度。若试样的上下两表面不平行,会使压痕产生变形,将形成椭圆形状,并使压痕直径的测量产生误差,从而造成硬度值的误差。

　　(4)试样处理状态的影响。如试样在热加工过程中产生的氧化皮及脱碳层等会明显地影响布氏硬度值的测定精度。

　　(5)压力保持时间的影响。若压力保持时间太短,则会由于加力时间短而压痕直径变小,使压痕面积也变小,从而会使布氏硬度值增大,反之则减小。因此,压力保持时间的长短必须按操作规程进行,保证足够的加力时间。