布氏硬度试验中的误差分析及解决

布氏硬度试验中的误差分析及解决

摘要：通过分析布氏硬度测量的基本原理和特点，分析布氏硬度值误差产生的原因及解决办法，在实际测量中能得到较为准确的硬度值。

关键词：布氏硬度；载荷误差；试验力加载速度

布氏硬度试验是应用较广泛的静力硬度试验方法，在大专院校的金属材料教学中也是必做的一个实验。布氏硬度试验原理是用一定直径的硬质合金球，在规定的试验力作用下压入试件表面，经过一定的试验力保持时间后卸除试验力测量留在试件表面压痕直径，以压痕表面积所承受的平均压力来表示布氏硬度值。在布氏硬度试验中，凡是影响压痕产生及测量的因素，均造成测量误差，并影响布氏硬度值。以HB3000布氏硬度计为例，根据布氏硬度试验原理及布氏硬度公式对试验时产生测量误差做一分析。

布氏硬度公式如下：

式中：HB-布氏硬度；F-试验力，单位N；S-压痕表面积，单位mm2：D-球压头直径，单位mm；h-压痕深度，单位mm；d-试件压痕直径，单位：mm。

通过布氏硬度试验原理图和公式可以看出影响布氏硬度值的主要因素有以下几种：

1 载荷误差对硬度值的影响

通过布氏硬度公式和实践操作证明，试验力载荷误差超过±1.0%或不稳定就可造成硬度值出现较大误差。硬度值的变化与试验力误差成线性关系，试验力载荷偏离规定的数值，则压痕大小就会发生变化。试验力偏大，压痕就增大，硬度值就偏低；反之，硬度值则偏高。其对低硬度的影响较大，对高硬度的影响较小。

造成试验力不准确的原因有：一是布氏硬度计的力点刀刃松动或载荷杠杆上的调整块位置不适当，排除方法是调整力点刀刃并拧紧或前后移动调整块位置达到标准试验力后固定紧。二是压缩弹簧锈蚀或

布氏硬度计不平稳，解决办法是清洗生锈部位并上防护油或排除引起不平稳的因素。

2 试验力加载速度及保持时间不规范对硬度值的影响

在加力过程中，从加力开始到全部试验力施加完毕时间应在2～8秒之间。试验力加载速度越慢，力的惯性越小，试件变形过程就有充分的时间，测得硬度值减小；随着试验力加载速度的增加，材料变形时间缩短，硬度值增大。造成试验力加载速度过快或过慢的主要原因是减速器用油粘度问题，应清洗减速器，更换减速器用油。