布氏硬度试验newest.docx
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布氏硬度试验newest
实验二布氏硬度试验
一、实验目的：
1、熟悉TH600布氏硬度计测量金属硬度的原理及其操作方法；
2、理解根据压痕直径计算出布氏硬度值的方法；
3、练习布氏硬度计算值表格的查阅。
二、实验原理：
布氏硬度测量方法原理是将一定直径的硬质合金球施加试验力压入试样表面经规定的保持时间后，卸除试验力，测量试样表面压痕的直径，见图1。
图2-1布氏硬度测量原理图
由压头球直径D和测量所得的试样压痕直径d可算出压痕面积，即：
:
S=
（2-1）
于是布氏硬度值可由以下式算出：
布氏硬度=常数×试验力/压痕表面积，即：
（2-2）
上式中:
；D,d单位为mm；F单位为N。
为使用方便，布氏硬度值可由布氏硬度计算值表查出（见附录1）。
TH600布氏硬度计外观结构见图2。
TH600布氏硬度计采用布氏硬度（BRINELL）测量原理，可进行布氏硬度测量，适用于未经淬火钢、铸铁、有色金属及质地较软的轴承合金等材料。
具有测试精度高，测量范围宽，试验力自动加载、自动保持计时、自动卸载等特点。
可广泛应用于计量、机械制造、冶金、建材等行业的检测、科研与生产。
测定硬度范围：
8~650HBW。
图2-2TH600布氏硬度计外观图
本硬度计所带读数显微镜为20倍，鼓轮最小刻度值为0.01mm，使用时应合理利用光源。
测量较小压痕直径时，也可以应用其它更大放大倍数的读数装置以提高读数准确度。
使用本机时试验力的选择应保证压痕直径在0.24D～0.6D之间；试验力-压头球直径平方的比率（
）应根据材料和硬度选择（见附录4），当试样尺寸允许时，优先选用10mm的球压头。
三、实验仪器：
1、TH600布氏硬度计主机1台
2、标准硬度块1块
3、被测试样1块
4、20倍读数显微镜1台
5、硬质合金球压头1颗
6、圆形平面样品台1块
四、实验步骤：
1、测试准备
检查接好的电源线，打开电源开关，电源指示灯亮。
试验机进行自检、复位，显示当前的试验力保持时间，该参数自动记忆关机前的状态。
2、安装压头
选取要用的压头，用酒精清洗其粘附的防锈油，然后用棉花或其它软布擦拭干净，装入主轴孔内，旋转紧定螺钉使其轻压于压头尾柄之扁平处；同时将试样平稳、密合地安放在样品台上。
顺时针转动手轮，使样品台上升，试样与压头接触，直至手轮与螺母产生相对滑动（打滑），最后将压头紧定螺钉旋紧。
3、选择试验力
硬度计能提供5种试验力供选用，共有砝码7个，其中1个1.25kg砝码，1个5kg砝码,5个10kg砝码,通过砝码的组合来实现5种试验力，详见下表.
表2-1试验力与砝码组合对应表
试验力（N）
对应的公斤力（kgf）
砝码组合
1839
187.5
吊挂
2452
250
吊挂+1.25kg砝码
7355
750
吊挂+1.25kg砝码+10kg砝码*1个
9807
1000
吊挂+1.25kg砝码+10kg砝码*1个+5kg砝码*1个
29420
3000
吊挂+1.25kg砝码+10kg砝码*5个+5kg砝码*1个
4、试验力保持时间设置
对于常见材料，试验力保持时间一般设置为10～15秒，用户可以根据需要设置。
本机设置范围可达6～99秒供选用。
见图3中，按“▲”或“▼”键，来设置保持时间。
图2-3TH600布氏硬度计操作键盘
5、硬度示值检定
将标准硬度块放置在样品台中央，顺时针平稳转动手轮，使样品台上升，试样与压头接触；直至手轮与螺母产生相对滑动（打滑），即停止转动手轮。
此时按“开始”键，试验开始自动进行，依次自动完成以下过程：
试验力加载（加载指示灯亮）；试验力完全加上后开始按设定的保持时间倒计时，保持该试验力（保持指示灯亮）；时间到后立即开始卸载（卸载指示灯亮），完成卸载后恢复初始状态（电源指示灯亮）。
6、检验并确定检定结果
逆时针转动手轮，样品台下降，取下标准硬度块，用读数显微镜测量标准硬度块表面的压痕直径.，按公式或查表计算硬度值。
如此反复测5次，将结果填入下表。
表2-2硬度示值检定结果表
标准硬度块
测试值
示值误差（%）
示值重复性（%）
检定结论
编号
硬度值
No.
1
2
3
4
5
平均值
压痕直径（mm）
／
硬度值（HBW）
根据金属硬度计检定规程（JJG150－2005），硬度计示值最大允许误差和示值重复性见下表。
表2-3硬度计示值最大允许误差和示值重复性
硬度范围
示值最大允许误差（%）
示值重复性（%）
≤125
±3
≤3.5
125＜HBW≤225
±2.5
≤3.0
＞225
±2
≤2.5
7、试验
将被测试样放置在样品台中央，按照上述方法测试出试样的硬度值，并将试验结果填入下表。
表2-4被测试样压痕直径与硬度值记录表
No.
1
2
3
4
5
平均值
压痕直径（mm）
／
硬度值（HBW）
8、关机
卸除全部试验力，关闭电源开关。
若长期不用，拔除电源连线；取下压头、砝码等，妥善存放。
五、实验报告要求：
1、根据实验填写测量数据；
2、判断布氏硬度计工作是否正常；
2、根据测得的压痕直径计算出金属试验块的布氏硬度值。
六、思考题：
1、为什么测量压痕直径时应在相互垂直的两个方向测量，取其平均值呢？
2、试说明被测试样表面粗糙度与厚度才对测量结果有无影响？
为什么？
3、为什么要设置一定的试验力保持时间？
附录1布氏硬度值计算表
球直径D（mm）
试验力-压头球直径平方比率
（0.102F/D2）
球直径D（mm）
试验力-压头球直径平方比率
（0.102F/D2）
30
10
2.5
30
10
2.5
试验力F（N）
试验力F（N）
10
5
2.5
29420
7355
1839
9807
2452
2452
10
5
2.5
29420
7355
1839
9807
2452
2452
压痕平均直径d（mm）
布氏硬度（HBW）
压痕平均直径d（mm）
布氏硬度（HBW）
2.4
2.41
2.42
2.43
2.44
2.45
2.46
2.47
2.48
2.49
2.5
2.51
2.52
2.53
2.54
2.55
2.56
2.57
2.58
2.59
2.6
2.61
2.62
2.63
2.64
2.65
2.66
2.67
2.68
2.69
1.2
1.205
1.21
1.215
1.22
1.225
1.23
1.235
1.24
1.245
1.25
1.255
1.26
1.265
1.27
1.275
1.28
1.285
1.29
1.295
1.3
1.305
1.31
1.315
1.32
1.325
1.33
1.335
1.34
1.345
0.6
0.6025
0.605
0.6075
0.61
0.6125
0.615
0.6175
0.62
0.6225
0.625
0.6275
0.63
0.6325
0.635
0.6375
0.64
0.6425
0.645
0.6475
0.65
0.6525
0.655
0.6575
0.66
0.6625
0.665
0.6675
0.67
0.6725
653
648
643
637
632
627
622
617
612
607
602
597
592
587
583
578
573
569
564
560
555
551
547
543
538
534
530
526
522
518
218
216
214
212
211
209
207
206
204
202
201
199
197
196
194
193
191
190
188
187
185
184
182
181
180
178
177
175
174
173
54.5
54
53.6
53.1
52.7
52.2
51.8
51.4
51
50.6
50.1
49.7
49.3
48.9
48.5
48.2
47.8
47.4
47
46.7
46.3
45.9
45.6
45.2
44.9
44.5
44.2
43.9
43.5
43.2
2.70
2.71
2.72
2.73
2.74
2.75
2.76
2.77
2.78
2.79
2.8
2.81
2.82
2.83
2.84
2.85
2.86
2.87
2.88
2.89
2.9
2.91
2.92
2.93
2.94
2.95
2.96
2.97
2.98
2.99
1.35
1.355
1.36
1.365
1.37
1.375
1.38
1.385
1.39
1.395
1.4
1.405
1.41
1.415
1.42
1.425
1.43
1.435
1.44
1.445
1.45
1.455
1.46
1.465
1.47
1.475
1.48
1.485
1.49
1.495
0.675
0.6775
0.68
0.6825
0.685
0.6875
0.69
0.6925
0.695
0.6975
0.7
0.7025
0.705
0.7075
0.71
0.7125
0.715
0.7175
0.72
0.7225
0.725
0.7275
0.73
0.7325
0.735
0.7375
0.74
0.7425
0.745
0.7475
514
511
507
503
499
495
492
488
485
481
478
474
471
467
464
461
457
454
451
448
445
441
438
435
432
429
426
423
420
417
171
170
169
168
166
165
164
163
162
160
159
158
157
156
155
154
152
151
150
149
148
147
146
145
144
143
142
141
140
139
42.9
42.5
42.2
41.9
41.6
41.3
41
40.7
40.4
40.1
39.8
39.5
39.2
38.9
38.7
38.4
38.1
37.8
37.6
37.3
37.1
36.8
36.5
36.3
36
35.8
35.5
35.3
35
34.8
附录1布氏硬度值计算表（续）
球直径D（mm）
试验力-压头球直径平方比率
（0.102F/D2）
球直径D（mm）
试验力-压头球直径平方比率
（0.102F/D2）
30
10
2.5
30
10
2.5
试验力F（N）
试验力F（N）
10
5
2.5
29420
7355
1839
9807
2452
2452
10
5
2.5
29420
7355
1839
9807
2452
2452
压痕平均直径d（mm）
布氏硬度（HBW）
压痕平均直径d（mm）
布氏硬度（HBW）
3
3.01
3.02
3.03
3.04
3.05
3.06
3.07
3.08
3.09
3.1
3.11
3.12
3.13
3.14
3.15
3.16
3.17
3.18
3.19
3.2
3.21
3.22
3.23
3.24
3.25
3.26
3.27
3.28
3.29
1.5
1.505
1.51
1.515
1.52
1.525
1.53
1.535
1.54
1.545
1.55
1.555
1.56
1.565
1.57
1.575
1.58
1.585
1.59
1.595
1.6
1.605
1.61
1.615
1.62
1.625
1.63
1.635
1.64
1.645
0.75
0.7525
0.755
0.7575
0.76
0.7625
0.765
0.7675
0.77
0.7725
0.775
0.7775
0.78
0.7825
0.785
0.7875
0.79
0.7925
0.795
0.7975
0.8
0.8025
0.805
0.8075
0.81
0.8125
0.815
0.8175
0.82
0.8225
415
412
409
406
404
401
398
396
393
390
388
385
383
380
378
375
373
370
368
366
363
361
359
356
354
352
350
347
345
343
138
137
136
135
135
134
133
132
131
130
129
128
128
127
126
125
124
123
123
122
121
120
120
119
118
117
117
116
115
114
34.6
34.3
34.1
33.9
33.6
33.4
33.2
33
32.8
32.5
32.3
32.1
31.9
31.7
31.5
31.3
31.1
30.9
30.7
30.5
30.3
30.1
29.9
29.7
29.5
29.3
29.1
29
28.8
28.6
3.3
3.31
3.32
3.33
3.34
3.35
3.36
3.37
3.38
3.39
3.4
3.41
3.42
3.43
3.44
3.45
3.46
3.47
3.48
3.49
3.5
3.51
3.52
3.53
3.54
3.55
3.56
3.57
3.58
3.5
1.65
1.655
1.66
1.665
1.67
1.675
1.68
1.685
1.69
1.695
1.7
1.705
1.71
1.715
1.72
1.725
1.73
1.735
1.74
1.745
1.75
1.755
1.76
1.765
1.77
1.775
1.78
1.785
1.79
1.795
0.825
0.8275
0.83
0.8325
0.835
0.8375
0.84
0.8425
0.845
0.8475
0.85
0.8525
0.855
0.8575
0.86
0.8625
0.865
0.8675
0.87
0.8725
0.875
0.8775
0.88
0.8825
0.885
0.8875
0.89
0.8925
0.895
0.8975
341
339
337
335
333
331
329
327
325
323
321
319
317
315
313
311
309
307
306
304
302
300
298
297
295
293
292
290
288
287
114
113
112
112
111
110
110
109
108
108
107
106
106
105
104
104
103
102
102
101
101
100
99.5
98.9
98.3
97.8
97.2
96.6
96.1
95.5
28.4
28.2
28.1
27.9
27.7
27.6
27.4
27.2
27.1
26.9
26.7
26.6
26.4
26.2
26.1
25.9
25.8
25.6
25.5
25.3
25.2
25
24.9
24.7
24.6
24.4
24.3
24.2
24
23.9
附录1布氏硬度值计算表（续）
球直径D（mm）
试验力-压头球直径平方比率
（0.102F/D2）
球直径D（mm）
试验力-压头球直径平方比率
（0.102F/D2）
30
10
2.5
30
10
2.5
试验力F（N）
试验力F（N）
10
5
2.5
29420
7355
1839
9807
2452
2452
10
5
2.5
29420
7355
1839
9807
2452
2452
压痕平均直径d（mm）
布氏硬度（HBW）
压痕平均直径d（mm）
布氏硬度（HBW）
3.6
3.61
3.62
3.63
3.64
3.65
3.66
3.67
3.68
3.69
3.7
3.71
3.72
3.73
3.74
3.75
3.76
3.77
3.78
3.79
3.8
3.81
3.82
3.83
3.84
3.85
3.86
3.87
3.88
3.89
1.8
1.805
1.81
1.815
1.82
1.825
1.83
1.835
1.84
1.845
1.85
1.855
1.86
1.865
1.87
1.875
1.88
1.885
1.89
1.895
1.9
1.905
1.91
1.915
1.92
1.925
1.93
1.935
1.94
1.945
0.9
0.9025
0.905
0.9075
0.91
0.9125
0.915
0.9175
0.92
0.9225
0.925
0.9275
0.93
0.9325
0.935
0.9375
0.94
0.9425
0.945
0.9475
0.95
0.9525
0.955
0.9575
0.96
0.9625
0.965
0.9675
0.97
0.9725
285
283
282
280
278
277
275
274
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265
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255
253
252
251
249
248
246
245
244
242
95
94.4
93.9
93.4
92.8
92.3
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91.3
90.7
90.2
89.7
89.2
88.7
88.2
87.8
87.3
86.8
86.3
85.8
85.4
84.9
84.4
84
83.5
83.1
82.6
82.2
81.7
81.3
80.8
23.7
23.6
23.5
23.3
23.2
23.1
22.9
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22.7
22.6
22.4
22.3
22.2
22.1
21.9
21.8
21.7
21.6
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21.3
21.2
21.1
21
20.9
20.8
20.7
20.5
20.4
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20.2
3.9
3.91
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3.98
3.99
4
4.01
4.02
4.03
4.04
4.05
4.06
4.07
4.08
4.09
4.1
4.11
4.12
4.13
4.14
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4.16
4.17
4.18
4.19
1.95
1.955
1.96
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1.97
1.975
1.98
1.985
1.99
1.995
2
2.005
2.01
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2.03
2.035
2.04
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2.05
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2.065
2.07
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2.09
2.095
0.975
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0.9875
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1
1.0025
1.005
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1.025
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1.035
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1.04
1.0425
1.045
1.0475
241
240
239
237
236
235
234
232
231
230
229
228
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220
218
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216
215
214
213
212
211
210
209
208
80.4
80
79.6
79.1
78.7
78.3
77.9
77.5
77.1
76.7
76.3
75.9
75.5
75.1
74.7
74.3
73.9
73.6
73.2
72.8
72.4
72.1
71.7
71.3
71
70.6
70.3
69.9
69.6
69.2
20.1
20
19.9
19.8
19.7
19.6
19.5
19.4
19.3
19.2
19.1
19
18.9
18.8
18.7
18.6
18.5
18.4
18.3
18.2
18.1
18
17.9
17.8
17.7
17.7
17.6
17.5
17.4
17.3
附录1布氏硬度值计算表（续）
球直径D（mm）
试验力-压头球直径平方比率
（0.102F/D2）
球直径D（mm）
试验力-压头球直径平方比率
（0.102F/D2）
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