一、布氏硬度試驗(yàn)的基本原理
布氏硬度試驗(yàn)的基本原理是將一定直徑的鋼球或硬質(zhì)合金球壓頭，在一定的試驗(yàn)力怍用 下壓入試樣表面，保持一定的時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，測(cè)董壓痕的直徑（見(jiàn)圖2—1),以試驗(yàn)
硬度計(jì)布氏*度試驗(yàn)基本原理圖 力除以$痕球形表面積所得的商表示布氏硬度，布氏硬度的計(jì)算公式是:式中，）用鋼球或硬質(zhì)合金球壓頭所得的布氏硬度CHBS (HBW>〕， 一個(gè)布氏硬度單位相應(yīng)在特定條件下9.8〇TN/mm* ( Ikgf/mm* )，試驗(yàn)力（N );
壓痕表面積 由于壓痕球形表面積與壓痕直徑之間存在著一定的關(guān)考，在進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)時(shí)，實(shí)際 上是在卸除試驗(yàn)力后，以對(duì)壓痕直徑的測(cè)-而#到其表面積薺確定布氏硬度值的。因此，要 將式（2—1 )中的壓痕，表商積改用壓痕直徑來(lái)表示。
在求壓痕表_積與其直徑關(guān)系式時(shí)，規(guī)定壓痕所具有的曲率半徑為所用壓頭的半徑，不 因卸狳試驗(yàn)力后壓痕的彈性恢復(fù)而改變?
在圖2中，D/2為JE痕曲率半徑即壓頭的半徑；d/2為壓痕半徑；A為壓痕深度。 從圖可以看出，壓痕表面積與試樣表平面所截得的壓頭的球冠面積是相同的。根據(jù) 瓊冠面積的計(jì)箅公式，可以得到壓痕表面積
在圖<>中，三角形為直角三角形r所以^
即 & 整理后可得：
將上式代入式可得：
式中，布氏硬度 試驗(yàn)力（N);
D-- 壓頭球體直徑（mm );
壓痕直徑（mm)， 式是最常見(jiàn)的由壓痕直徑求布氏硬度值的計(jì)算公式?
撣據(jù))計(jì)算編制了在一些標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn);^和壓美球體直徑情況下的壓痕直徑與布氏
梗度值的對(duì)照表?進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)時(shí)，由測(cè)得的壓痕直徑，利用對(duì)照表，不需進(jìn)行繁瑣的 計(jì)算而得到對(duì)應(yīng)的布氏硬度值。 ’> '
以前試驗(yàn)方的單位是采用kgf，并規(guī)定布氏硬喪備下式迸行計(jì)算，即
一個(gè)布氏硬度單位相應(yīng)在特定條件下 7 碑驗(yàn)力（kgf ) J
」」-蟲(chóng)痕球形表面球（mm1 )。
由式（2 — 5)可以看出，當(dāng)拭驗(yàn)力的單位為kgf時(shí)，布氏硬度計(jì)算公$中的罕數(shù)為1，一個(gè)布 氏硬度單位相當(dāng)lkgf/mm2 現(xiàn)在，我國(guó)采用國(guó)際單位制單位，試驗(yàn)力的卓位要用N。 根據(jù)國(guó)_標(biāo)準(zhǔn)（fSO )的規(guī)定，為了保持原布氏硬度的竽位和數(shù)傳不彎，殳 )等 號(hào)右邊就要乘以〇.l〇2kgf/N，將0N為單位的試驗(yàn)力的數(shù)值?，仡為ikSf為單位的數(shù)值乂 這#，在公式中就出現(xiàn)〇.1〇2這一系數(shù)。1
?由于試驗(yàn)力單位的改變，不影響布氏硬度的單蒞和被植，"因此原宥位的技術(shù)文
件中的布氏硬度數(shù)值仍然有效，不因試驗(yàn)力單位擁改變而修aiu
布氏硬度暈值按規(guī)定以下述方式表示：
壓頭為鋼球時(shí)用HBS符號(hào)，壓頭為硬質(zhì)合金球財(cái)用HBW符號(hào)，在符號(hào)HBS或HBW之 前是硬度數(shù)值，符號(hào)后面按以下順序用敎值表示試驗(yàn)條件:球體直徑，試驗(yàn)力(要用kSf，而不是 N作為單位的數(shù)值），試驗(yàn)力保持時(shí)間（試驗(yàn)力保持時(shí)間是指試驗(yàn)力全部作用在試樣上，到 試驗(yàn)力開(kāi)始卸除所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。當(dāng)試驗(yàn)力保持時(shí)間為10—15s時(shí)不標(biāo)注，其原因是由于布氏 硬度試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)較多的黑色金屬寒求的諒驗(yàn)力保摶時(shí)間為10—ISs )廠
例如，表示用直徑i〇mm的鋼球，試驗(yàn)力 作用下，保持3G，測(cè)得的布氏硬度數(shù)值為120,用公式表示，即
同理，500HBW5/750表示用直徑5mnt梗質(zhì)合金球/在試驗(yàn)力作用下， 保持10，測(cè)得的布氏硬度數(shù)值為500,用公式表示，即
由布氏硬度量值表示方法醋規(guī)金，可以把HBS和HBW分別看作是用鋼球或硬質(zhì)合金球 壓頭時(shí)，布氏硬度單位的表示符號(hào)。布氏硬度值與試驗(yàn)條件有關(guān)，在不同試驗(yàn)條件下布氏硬度 值是不同的。為了區(qū)分不同試輇條件下得到的布氏硬度值，在布氏硬度單位符號(hào)Hbs(hbw〉 后面要標(biāo)注擠用鋼球或瑭質(zhì)合金球直徑、試驗(yàn)力的大小和試驗(yàn)力保持時(shí)間等主要試驗(yàn)條件。
由式（2—2)可知，壓痕表面積也可用壓痕深度來(lái)表示，因此可由測(cè)得壓痕深度來(lái)確定 布氏硬度值。 由式（2—1 )和式可得：
壓徵深度（min)。 對(duì)于同一壓痕，壓痕直徑約為壓痕深度的6—16倍，所以一般來(lái)說(shuō)，測(cè)量壓痕深度此測(cè) 董壓痕直徑的相對(duì)精確度要條;且壓痕深度測(cè)董往往是在試驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)壓頭與壓痕的接 蝕來(lái)進(jìn)行，因而硬度計(jì)的間隙、試樣與梗度計(jì)試臺(tái)之間的間暸等，均會(huì)影響壓痕深度的測(cè) 量，而給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)誤差。因此在進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)時(shí)，為了得到較精確的布氏硬度值，很 少采用測(cè)量壓痕深度的方畢。，但酹量壓痕深較易實(shí)興’自動(dòng)作。在—些自動(dòng)布氏硬度計(jì)上往 往采用測(cè)量壓痕深度的方法來(lái)確定布氏硬度值。應(yīng)該注意，由于卸除試驗(yàn)力后壓痕的彈性恢 復(fù)，式（2—3)所表示的壓痕深度與壓痕直徑的關(guān)系式并不完全成立，由分別測(cè)量卸除試驗(yàn) 力后的壓痕直徑和壓痕深度通過(guò)計(jì)算所得的布氏硬度值從原理上來(lái)說(shuō)也是會(huì)有差別的。
為了以后討論問(wèn)題方便，要賭座頭球體的壓入角來(lái)確定布氏硬度值。這里先引入壓入角 的定義。如圖2—2中，壓頭球棘直謹(jǐn)為D1，壓痕的直徑為心直線^和C5分別過(guò)壓痕邊緣 d、C兩點(diǎn)，與球體的半徑^'和0萬(wàn)相垂直，且相交于G點(diǎn)。角定義為壓入角，以<P表示 (有的書(shū)將角j〇C定義為壓入角V故下述的二些與壓入角有關(guān)的公戎推導(dǎo)也與本書(shū)所述有 別，特請(qǐng)注意）。
二因?yàn)槿切蝸V05與三角形湘似，且所以?式說(shuō)明，當(dāng)壓頭直徑一定時(shí)，痕直徑越大，則壓入角越小*或式中，彡為壓入角。
