金属材料 布氏硬度试验 第1部分: 试验方法
Metallic materials -- Brinell hardness test -- Part 1: Test method
1 范围
GB/T 231的本部分规定了金属材料布氏硬度试验的原理、符号及说明、试验设备、试样、试验程序、结果的不确定度和试验报告。
本部分适用于固定式布氏硬度计和便携式布氏硬度计。特殊材料或产品的布氏硬度试验,可参考
GB/T 9097和本部分。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 231.2-2012 金属材料 布氏硬度试验 第2部分:硬度计的检验与校准(GB/T 231.2-
2012,ISO 6506-2:2005,MOD)
GB/T 231.3 金属材料 布氏硬度试验 第3部分:标准硬度块的标定(GB/T 231.3-2012,
ISO 6506-3:2005,MOD)
GB/T 231.4 金属材料 布氏硬度试验 第4部分:硬度值表(GB/T 231.4-2009,ISO 6506-4:
2005,IDT)
GB/T 9097 烧结金属材料(不包括硬质合金)表观硬度和显微硬度的测定 (GB/T 9097-2016,
ISO 4498:2010,IDT)
JJG150 金属布氏硬度计
3 原理
3.1 对一定直径D 的碳化钨合金球施加试验力F 压入试样表面,经规定保持时间后,卸除试验力,测
量试样表面压痕的直径d。
3.2 布氏硬度与试验力除以压痕表面积的商成正比。压痕被看作是卸载后具有一定半径的球形,压痕的表面积通过压痕的平均直径和压头直径按照表1的公式计算得到。
4 符号及说明
4.1 符号及说明见表1及图1。
4.2 布氏硬度HBW表达方法示例如下:
5 试验设备
5.1 硬度计
硬度计应符合GB/T 231.2或JJG150规定,应能施加预定试验力或9.807N至29.42kN范围内
的试验力。
5.2 压头
碳化钨合金压头应符合GB/T 231.2或JJG150的规定。
5.3 压痕测量装置
压痕测量装置应符合GB/T 231.2或JJG150的规定。
6 试样
6.1 试样表面应平坦光滑,且不应有氧化皮及外界污物,尤其不应有油脂。试样表面应能保证压痕直径的精确测量。
注:对于使用较小压头,有可能需要抛光或磨平试样表面。
6.2 制备试样时,应使过热或冷加工等因素对试样表面的影响减至最小。
6.3 试样厚度至少应为压痕深度的8倍。试样最小厚度与压痕平均直径的关系见附录A。试验后,试样背部如出现可见变形,则表明试样太薄。
7 试验程序
7.1 试验一般在10℃~35℃室温下进行,对于温度要求严格的试验,温度为23℃±5℃。
7.2 试验前应按照附录B核查硬度计的状态。
7.3 本部分规定的试验力见表2。如果有特殊协议,也可采用其他试验力和力与球直径平方的比率。
7.4 试验力的选择应保证压痕直径在0.24D~0.6D 之间。如果压痕直径超出了上述区间,应在试验
报告中注明压痕直径与压头直径的比值d/D。试验力-压头球直径平方的比率(0.102F/D2 比值)应根据材料和硬度值选择,见表3。为了保证在尽可能大的有代表性的试样区域试验,应尽可能地选取大直径压头。
a 对于铸铁,压头的名义直径应为2.5mm、5mm或10mm。
7.5 试样应放置在刚性试台上。试样背面和试台之间应无污物(氧化皮、油、灰尘等)。将试样稳固地放置在试台上,确保在试验过程中不发生位移。
7.6 使压头与试样表面接触,垂直于试验面施加试验力,直至达到规定试验力值,确保加载过程中无冲击、振动和过载。从加力开始至全部试验力施加完毕的时间应在7+1-5s之间。试验力保持时间为14+1-4s。对于要求试验力保持时间较长的材料,试验力保持时间公差为±2s。
注:加力时间和保持时间以非对称极限的形式给出。例如7+1-5s指出了7s是通常的保持时间,可以接受的时间范围是不小于2s(7s-5s),不大于8s(7s+1s)。
7.7 在整个试验期间,硬度计不应受到影响试验结果的冲击和振动。
7.8 任一压痕中心距试样边缘距离至少应为压痕平均直径的2.5倍;两相邻压痕中心间距离至少应为压痕平均直径的3倍。
7.9 压痕直径的光学测量既可采用手动也可采用自动测量系统。光学测量装置的视场应均匀照明,照明条件应与硬度计直接校准、间接校准和日常检查一致。两种测量方法如下:
a) 对于手动测量系统,测量每个压痕相互垂直方向的两个直径。用两个读数的平均值计算布氏
硬度。对于表面研磨的试样,建议在与磨痕方向夹角大约45°方向测量压痕直径;
注:注意对于各向异性材料,例如经过深度冷加工的材料,压痕垂直方向的两个直径可能会有明显差异。相关的产品标准可能会给出允许的差异极限值。
b) 对于自动测量系统,允许按照其他经过验证的算法计算平均直径。这些算法包括:
---多次测量的平均值;
---测量压痕投影面积。
7.10 利用表1中给出的公式计算平面试样的布氏硬度值,将试验结果修约到3位有效数字。布氏硬
度值也可通过GB/T 231.4给出的硬度值表直接查得。
8 结果的不确定度
8.1 对于完整的不确定度评定可参考参考文献[1]和[2]进行。
8.2 对于硬度试验,与来源类型无关,有以下两种测量不确定度评定方法供选择:
---基于对直接校准中出现的所有相关不确定度分量的评定[3];
---基于标准硬度块(有证标准物质)进行间接校准,评定方法参见附录C[3]、[4]、[5]、[6]。
8.3 所有识别出的分量对不确定度的贡献不一定总能量化。在这种情况下,对A类标准不确定度的
估算可以通过对试样重复试验的统计分析获得。对A类和B类标准不确定度合成时,应注意各分量的贡献不重复计算[2]。
9 试验报告
除非另有规定,试验报告应至少包括以下内容:
a) GB/T 231的本部分编号;
b) 有关试样的详细描述;
c) 试验日期;
d) 如果试验温度不在10℃~35℃之间,应注明试验温度;
e) 如果比值不在0.24~0.60之间,压痕直径与压头直径的比;
f) 按照4.2的格式报告试验结果;
g) 当转换成另一硬度标尺的硬度值时,转换标准应注明;
注:没有普遍适用的精确方法将布氏硬度值换算成其他硬度或抗拉强度。
h) 不在本部分规定之内的额外要求。
评论
发表评论