布氏硬度计的介绍

布氏硬度计原理
      用一定直径的钢球或硬质合金球，以规定的试验力压入式样表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量试样表面的压痕直径。布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。以HBS(钢球)表示，单位为N/mm2(MPa)。
      测定布氏硬度较准确可靠，但一般HBS只适用于450N/mm2(MPa)以下的金属材料，对于较硬的钢或较薄的板材不适用。在钢管标准中，布氏硬度用途最广，往往以压痕直径d来表示该材料的硬度，既直观，又方便。
                                                                

布氏硬度计的特点
      布氏硬度试验的优点是其硬度代表性好，由于通常采用的是10 mm直径球压头，3000kg试验力，其压痕面积较大，能反映较大范围内金属各组成相综合影响的平均值，而不受个别组成相及微小不均匀度的影响，因此特别适用于测定灰铸铁、轴承合金和具有粗大晶粒的金属材料。它的试验数据稳定，重现性好，精度高于洛氏，低于维氏。此外布氏硬度值与抗拉强度值之间存在较好的对应关系。
      布氏硬度试验的缺点是压痕较大，成品检验有困难，试验过程比洛氏硬度试验复杂，测量操作和压痕测量都比较费时，并且由于压痕边缘的凸起、凹陷或圆滑过渡都会使压痕直径的测量产生较大误差，因此要求操作者具有熟练的试验技术和丰富经验，一般要求由专门的实验员操作。
 布氏硬度计的应用
      布氏硬度计主要用于组织不均匀的锻钢和铸铁的硬度测试，锻钢和灰铸铁的布氏硬度与拉伸试验有着较好的对应关系。布氏硬度试验还可用于有色金属和软钢，采用小直径球压头可以测量小尺寸和较薄材料。布氏硬度计多用于原材料和半成品的检测，由于压痕较大，一般不用于成品检测。
      布氏硬度试验条件的选择如同洛氏硬度试验关于标尺的选择一样，布氏硬度试验也要遇到试验条件的选择问题，即试验力F和压头球直径D的选择。这种选择不是任意的，而是要遵循一定的规则，并且要注意试验力和压头球直径的合理搭配，应用起来比洛氏硬度试验略显复杂。布氏硬度试验最常用的试验条件是采用10mm直径的球压头，3000kg试验力。这一条件最能体现布氏硬度的特点。但是由于试样材质不同，硬度不同，试样大小，薄厚也不同，一种试验力，一种压头自然不能满足要求。在试验力和压头球直径的选择方面需要遵循的规则有2个。
      规则一：要使试验力和球压头直径的平方之比为一个常数。即。这个规则来源于相似律。根据相似律，不同直径的球压头D1、D2在不同的试验力F1、F2作用下压入试样表面，压痕直径d1、d2是不同的，但是只要压入角相同，压痕就具有相似性。这时试验力和压头球直径的平方之比就是一个常数。在这种条件下，采用不同的试验力和不同直径的球压头，在同一试样上测得的硬度值是相同的，在不同的试样上测得的硬度值是可以相互比较的。试验力与压头球直径平方之比在采用公斤力的旧标准中表示为F/D2。在采用牛顿力的新标准中表示为0.102 F/D2。
      规则二：试验后要使压痕直径处于以下范围：0.24D < d < 0.6D。否则试验结果是无效的,应选择合适的试验力重新试验。人们的大量试验表明，当压头直径在0.24D~0.6D之间时，测得的硬度值与试验力大小无关。布氏硬度试验可选择的试验力从3000kg到1kg大约有20个级别
　　本检定系统规定了布氏硬度计量基准器具和计量标准器具的用途、组成、计量特性和检定程序，以及工作用计量器具的计量特性和检定方法。

　　一、计量基准器具
　　1、 国家基准
　　1.1国家基准的用途
　　国家基准用于布氏硬度单位的复现和保存。
　　1.2国家基准由下列计量器具组成：
　　A直接加荷式的硬度机，其试验力误差δ_f≤±0.1%，试验力按下表见其构成。
　　B测量压痕直径的显微镜
　　显微镜标尺的刻度，对于用10和5mm直径球压头打压的压痕应能读到0.002mm；对用于等于和小于2.5mm直径球压头打压的压痕应能读到0.001mm。
　　显微镜任何两刻线的读数之差：
　　对于10和５mm直径的球压头应精确到±0.002mm以内。
　　对于等于和小于2.5mm直径的球压头应精确到±0.001mm以内
　　C压头
　　基准硬度机的压头有1，2，2.5，5，10mm五种钢球和硬质合金球。其球的直径误差、硬度值、粗糙度应满足下表要求。
　　1.3国家基准复现的布氏硬度范围为
　　　　8--650HBS（W）
　　1.4国家基准的不确定度
　　对试验力等于或大于1839N（187.5kgf）级的不确定度：
　　　　δ≤0.5%　

　　对试验力小于1839N（187.5kgf）级的不确定度：
　　　　δ≤1.0%
　　2、国家副基准
　　2.1国家副基准在全国复现布氏硬度单位的地位仅次于国家基准。
　　2.2组成国家副基准的全套计量器具的技术要求与国家基准相同。
　　2.3国家副基准复现布氏硬度范围为
　　　　8--650HBS（W）
　　2.4国家副基准的不确定度
　　国家副基准的不确定度与国家基准的不确定度相等。
　　3、工作基准
　　3.1工作基准经与国家工准校准或比对，并经国家鉴定，在全国复现布氏硬度单位的地位仅在国家基准和副基准之下。
　　3.2工作基准复现布氏硬度范围为
　　　　8--650HBS（W）
　　3.3工作基准的不确定度
　　对试验力等于或大于1839N（187.5kgf）级的不确定度：
　　　　δ≤0.7%
　　对试验力小于1839N（187.5kgf）级的不确定度：
　　　　δ≤1.2%
　　4、比对
　　在规定条件下，对国家基准、副基准和工作基准之间的量值进行比较，这种比较将通过比对硬度块实现。
　　比对硬度块的允许误差△为：
　　　　△≤±0.5%
　　比对硬度块的均匀度U为：
　　29420N（2000kgf）时，
　　　　U≤±0.5%
　　小于29420N（3000kgf）时，
　　　　U≤±1.0%

　　二、计量标准器具
　　5、标准布氏硬度块的示值误差
　　标准布氏硬度块经基准检定，其示值误差（传递误差）为：
　　δ_标≤±1.5%；2.0%；3.0%
　　6、标准布氏硬度块的均匀度U为：
　　30D₂　　HBS（W）10/3000/30　　　150-250　　U≤2.0%
　　　　　　HBS（W）5/750/30　　　　150-250　　U≤2.5%
　　　　　　HBS（W）2.5/187.5/30　　150-250　　U≤3.0%
　　10D₂　　HBS（W）10/1000/30　　　75-125　　U≤3.0%
　　　　　　HBS（W）5/250/30　　　　75/125　　U≤3.0%
　　　　　　HBS（W）2.5/62.5/30　　　75-125　　U≤4.0%
　　2.5D₂　　HBS（W）2.5/15.6/60　　25-35　　　U≤5.0%
　　7、标准布氏硬度块的稳定度
　　HBS（W）150-250时，应不大于1.0%
　　HBS（W）75-125时，应不大于1.5%
　　HBS（W）25-35时，应不大于3.0%

　　三、工作用计量器具
　　用符合JJG150-83金属布氏硬度计检定规程GB6269-86布氏硬度计技术条件中所规定的布氏硬度计作工作用计量器具。
　　工作用布氏硬度计示值误差△为
　　　　△≤±3.0%