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發(fā)布時間:2025-08-04
關(guān)鍵詞:布氏硬度壓痕測試標準,布氏硬度壓痕測試周期,布氏硬度壓痕測試范圍
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來源:北京中科光析科學技術(shù)研究所
因業(yè)務(wù)調(diào)整,部分個人測試暫不接受委托,望見諒。
布氏硬度值(HBW)測定:通過壓痕直徑計算材料硬度,公式為HBW=2F/(πD(D-√(D2-d2)))(F為試驗力,D為壓頭直徑,d為壓痕直徑);檢測范圍為8~650HBW(取決于壓頭直徑與試驗力組合,如D=10mm、F=3000N時,范圍為10~650HBW;D=2.5mm、F=62.5N時,范圍為8~200HBW)。
壓痕直徑(d)測量:測量壓頭壓入試樣后形成的圓形壓痕的直徑,是計算硬度值的關(guān)鍵參數(shù);測量精度要求≤0.01mm,對于硬度>350HBW的材料,壓痕直徑通常≤2.5mm(如D=5mm、F=1250N時,d≤2.5mm對應(yīng)硬度>350HBW)。
試驗力(F)穩(wěn)定性檢查:檢查硬度計加載時試驗力的波動情況,確保試驗力在加載過程中保持恒定;要求試驗力偏差≤±1%(對于F≤1000N)或±0.5%(對于F>1000N),加載速度≤2mm/s(避免沖擊加載影響結(jié)果)。
壓頭球體圓度驗證:驗證硬質(zhì)合金球壓頭的圓度,避免因壓頭變形導(dǎo)致壓痕不規(guī)則;圓度誤差要求≤0.002mm,球體表面不得有裂紋、劃痕、凹陷等缺陷,材質(zhì)為碳化鎢鈷合金(硬度≥1500HV)。
試樣表面粗糙度要求:檢查試樣表面的粗糙度,避免表面缺陷影響壓痕測量;對于硬度≤350HBW的材料(如低碳鋼、鋁合金),表面粗糙度Ra≤1.6μm;對于硬度>350HBW的材料(如高碳鋼、工具鋼),Ra≤0.8μm,表面需經(jīng)研磨或拋光處理。
壓痕間距(相鄰壓痕中心距離)要求:規(guī)定相鄰壓痕中心與試樣邊緣的距離,防止壓痕之間相互影響;要求壓痕中心至試樣邊緣的距離≥2.5D(D為壓頭直徑,如D=10mm時,邊緣距離≥25mm),相鄰壓痕中心間距≥3D(如D=5mm時,間距≥15mm)。
試驗力保持時間測定:控制試驗力的保持時間,確保材料充分變形;對于鋼鐵材料(如結(jié)構(gòu)鋼、鑄鐵),保持時間為10~15秒;對于有色金屬(如鋁、銅合金),保持時間為30~60秒;計時精度≤0.1秒,避免因保持時間不足導(dǎo)致硬度值偏高。
硬度值重復(fù)性誤差評估:評估同一試樣多次測量的硬度值差異,反映檢測結(jié)果的一致性;要求重復(fù)性誤差≤±2%(對于硬度≤200HBW的軟材料)或±1.5%(對于硬度>200HBW的硬材料),同一試樣需測量3~5個壓痕取平均值。
材料硬度范圍適配:根據(jù)材料硬度選擇合適的壓頭直徑和試驗力組合,避免壓痕過大或過小;如對于硬度≤140HBW的鋁合金屬,選用D=10mm、F=250N(HBW10/250);對于硬度140~350HBW的結(jié)構(gòu)鋼,選用D=5mm、F=1250N(HBW5/1250);對于硬度>350HBW的工具鋼,選用D=2.5mm、F=187.5N(HBW2.5/187.5)。
壓痕邊緣清晰度評估:檢查壓痕邊緣是否清晰,避免因試樣表面污染、壓頭磨損導(dǎo)致邊緣模糊;要求壓痕邊緣清晰可辨,無明顯毛刺、凹陷或氧化層覆蓋,若邊緣模糊需重新制備試樣(如研磨表面)。
試驗后試樣變形觀察:觀察試樣在試驗后的塑性變形情況,判斷試驗有效性;對于脆性材料(如鑄鐵、高碳工具鋼),若壓痕周圍出現(xiàn)裂紋或試樣斷裂,試驗結(jié)果無效需重新檢測。
鋼鐵材料:包括結(jié)構(gòu)鋼(如Q235、45鋼)、工具鋼(如T10、Cr12)、彈簧鋼(如65Mn、50CrVA)、軸承鋼(如GCr15)等;用于評估熱處理后的硬度均勻性,如淬火鋼的表面硬度、退火鋼的軟化程度。
非鐵金屬及合金:包括鋁及鋁合金(如6061、7075)、銅及銅合金(如H62黃銅、T2紫銅)、鎂合金(如AZ31)、鈦合金(如TC4)等;用于評估塑性變形能力,如鋁合金鍛件的硬度分布、銅合金鑄件的質(zhì)量控制。
鑄造合金:包括鑄鐵(灰鑄鐵HT200、球墨鑄鐵QT450-10)、鑄鋁(如ZL101)、鑄銅(如ZCuSn10Pb1)等;用于檢測鑄件的硬度,如球墨鑄鐵的基體硬度與石墨形態(tài)的關(guān)系,鑄鋁的時效處理效果。
鍛件與軋材:包括鍛造鋼件(如曲軸鍛件)、鍛造鋁合金件(如輪轂鍛件)、熱軋鋼板(如Q345B)、冷軋鋼帶(如SPCC)等;用于評估鍛壓加工后的硬度,如熱軋鋼板的表面硬度均勻性、冷軋鋼帶的退火硬度。
焊接件:包括焊縫區(qū)、熱影響區(qū)、母材(如低碳鋼焊接件、不銹鋼焊接件)等;用于檢測焊接后的硬度變化,如焊縫區(qū)的硬度升高(淬硬)情況,避免焊接裂紋的產(chǎn)生。
熱處理工件:包括退火件(如退火鋼件)、淬火件(如淬火齒輪)、回火件(如回火軸類零件)、滲碳件(如滲碳齒輪)等;用于驗證熱處理工藝的有效性,如淬火件的表面硬度是否達到設(shè)計要求(如≥55HRC對應(yīng)布氏硬度≥530HBW),回火件的硬度降低程度。
耐磨材料:包括高錳鋼(如ZGMn13)、耐磨鑄鐵(如KmTBCr20Mo)、耐磨合金鋼(如15CrMo)等;用于評估材料的耐磨性能,如高錳鋼的加工硬化硬度(可達500~600HBW)、耐磨鑄鐵的基體硬度。
有色金屬鑄件:包括青銅鑄件(如錫青銅鑄件)、黃銅鑄件(如黃銅閥門)、鎂合金鑄件(如鎂合金外殼)等;用于檢測鑄件的硬度,如青銅鑄件的硬度與含錫量的關(guān)系(含錫量越高硬度越高),黃銅鑄件的鑄造質(zhì)量。
金屬材料半成品:包括棒材(如圓鋼φ20mm)、線材(如鋼絲φ5mm)、管材(如無縫鋼管)、型材(如角鋼、槽鋼)等;用于控制半成品的硬度,如棒材的軋制硬度、線材的拉拔硬度,確保后續(xù)加工(如切削、彎曲)的可行性。
機械零件:包括齒輪(如圓柱齒輪、錐齒輪)、軸類零件(如傳動軸)、軸承套圈(如深溝球軸承套圈)、緊固件(如高強度螺栓)等;用于檢測零件的表面硬度,如齒輪的齒面硬度(如滲碳后≥60HRC對應(yīng)布氏硬度≥580HBW)、軸類零件的調(diào)質(zhì)硬度(如220~250HBW)。
特殊金屬材料:包括高溫合金(如GH4169)、耐蝕合金(如316L不銹鋼)、精密合金(如軟磁合金)等;用于評估特殊環(huán)境下的硬度性能,如高溫合金的高溫硬度(如600℃時的硬度)、耐蝕合金的腐蝕后硬度變化。
ISO 6506-1:2014《金屬材料 布氏硬度試驗 第1部分:試驗方法》:國際標準,規(guī)定了布氏硬度試驗的基本原理、試驗設(shè)備(硬度計、壓頭)、試樣要求(表面粗糙度、厚度)、試驗步驟(加載、保持、卸載)及結(jié)果計算(硬度值公式),適用于金屬材料的布氏硬度檢測。
ASTM E10-20《JianCe Test Methods for Brinell Hardness of Metallic Materials》:美國材料與試驗協(xié)會標準,涵蓋試驗力(如187.5N、250N、500N等)、壓頭尺寸(1mm、2.5mm、5mm、10mm)、試驗時間(10~15秒)等參數(shù)要求,是美國及國際上廣泛采用的布氏硬度標準。
GB/T 231.1-2018《金屬材料 布氏硬度試驗 第1部分:試驗方法》:中國國家標準,等效采用ISO 6506-1:2014,規(guī)定了布氏硬度試驗的方法和要求(如試驗力與壓頭直徑的組合、試樣表面要求),適用于中國境內(nèi)的金屬材料檢測。
GB/T 231.2-2012《金屬材料 布氏硬度試驗 第2部分:硬度計的檢驗與校準》:中國國家標準,規(guī)定了布氏硬度計的檢驗項目(試驗力準確性、壓頭圓度、加載穩(wěn)定性)、校準方法(用標準測力計校準試驗力、用標準硬度塊校準硬度值)及精度要求(試驗力偏差≤±1%),確保硬度計的準確性。
ISO 6506-2:2014《金屬材料 布氏硬度試驗 第2部分:硬度計的檢驗》:國際標準,用于布氏硬度計的性能驗證和校準,包括試驗力的準確性、壓頭的圓度、加載機構(gòu)的穩(wěn)定性等,是硬度計定期校準的依據(jù)。
GB/T 231.3-2012《金屬材料 布氏硬度試驗 第3部分:標準硬度塊的標定》:中國國家標準,規(guī)定了布氏標準硬度塊的標定方法(用標準硬度計標定)和精度要求(偏差≤±1%),用于硬度計的日常校準(如每天試驗前校準)。
ISO 6506-3:2014《金屬材料 布氏硬度試驗 第3部分:標準硬度塊的校準》:國際標準,用于布氏標準硬度塊的校準,確保硬度塊的硬度值溯源至國家計量標準(如國際計量局的標準硬度塊),是硬度塊量值傳遞的依據(jù)。
ASTM E328-20《JianCe Practice for Brinell Hardness Testing of Metallic Materials》:美國材料與試驗協(xié)會實踐規(guī)范,補充ASTM E10的要求,包括試樣制備(如表面研磨、拋光至Ra≤1.6μm)、試驗結(jié)果處理(如壓痕直徑取2次垂直方向測量的平均值)等。
GB/T 1818-2004《金屬材料 冷軋鋼帶 硬度和拉伸試驗用試樣的制備》:中國國家標準,規(guī)定了冷軋鋼帶布氏硬度試樣的制備方法(如試樣厚度≥1mm時,保留原表面;厚度<1mm時,需研磨至厚度≥0.5mm),確保試樣符合試驗要求。
ISO 10380:2005《金屬材料 硬度試驗 試驗力的校準》:國際標準,規(guī)定了硬度試驗中試驗力的校準方法(用標準測力計校準),適用于布氏硬度計的試驗力校準,精度等級≥0.5級(如標準測力計的誤差≤0.5%)。
布氏硬度計(通用型):用于施加固定試驗力(如187.5N、250N、500N、1000N、1500N、3000N等),驅(qū)動硬質(zhì)合金球壓頭壓入試樣表面;核心功能是保證試驗力的準確性(偏差≤±1%)和加載穩(wěn)定性(加載速度≤2mm/s),適用于各種金屬材料(鋼鐵、非鐵金屬)的硬度檢測,常見機型如HB-3000型布氏硬度計。
硬質(zhì)合金球壓頭:直徑通常為1mm、2.5mm、5mm、10mm等,由碳化鎢鈷合金制成(含鈷量約6%~10%),硬度≥1500HV;用于在試樣表面形成圓形壓痕,要求球體圓度誤差≤0.002mm,表面粗糙度Ra≤0.02μm,避免壓痕變形影響測量結(jié)果,是布氏硬度試驗的核心部件。
壓痕直徑測量顯微鏡:放大倍數(shù)為10×~50×(通常為20×),帶有刻度目鏡(最小分度值0.01mm)或數(shù)字顯示裝置(如電子目鏡);用于測量壓痕的直徑(d),測量精度≤0.01mm,是計算布氏硬度值的關(guān)鍵工具,常見機型如HBRVU-187.5型硬度計配套的測量顯微鏡。
電子影像式壓痕測量系統(tǒng):由CCD攝像頭(分辨率≥130萬像素)、圖像采集卡、計算機及專用軟件(如硬度測量軟件)組成;通過捕獲壓痕圖像,自動識別壓痕邊緣(采用邊緣檢測算法)并計算直徑,測量速度快(每試樣≤10秒),重復(fù)性誤差≤0.5%,適用于批量試樣(如冷軋鋼帶、軸承套圈)的高效檢測。
載荷校準裝置(標準測力計):測量范圍為0~3000N(覆蓋布氏硬度試驗常用試驗力),精度等級≥0.5級(如0.3級測力計,誤差≤0.3%);用于校準布氏硬度計的試驗力(如用測力計測量硬度計加載時的力值,與設(shè)定值比較),確保加載力的準確性,是硬度計日常維護的重要工具,常見機型如N3000型標準測力計。
試樣表面粗糙度測試儀:采用觸針式測量原理(如電感式傳感器),測量范圍Ra=0.025~10μm,分辨率0.001μm;用于檢查試樣表面粗糙度,要求試樣表面Ra≤1.6μm(硬度≤350HBW)或Ra≤0.8μm(硬度>350HBW),避免表面劃痕、氧化皮等影響壓痕測量,常見機型如TR200型表面粗糙度測試儀。
試驗力保持時間計時器:采用電子計時方式(如單片機控制),計時范圍為0~999秒,計時精度≤0.1秒;用于控制試驗力的保持時間(通常為10~15秒,軟材料可延長至60秒),確保試驗條件的一致性,常見于全自動布氏硬度計的配套裝置。
標準布氏硬度塊:硬度值溯源至國家計量標準(如中國計量科學研究所的標準硬度塊),硬度范圍覆蓋常用區(qū)間(如100~600HBW),偏差≤±1%;用于驗證布氏硬度計的準確性(如用硬度塊檢測硬度計的測量值,與硬度塊標準值比較),適用于日常校準(如每天試驗前校準),常見規(guī)格如HBW5/1250硬度塊(壓頭直徑5mm,試驗力1250N)。
試樣支撐臺(可調(diào)式):由鑄鐵或鋁合金制成,平面度誤差≤0.01mm,可調(diào)高度范圍為0~100mm(通過螺旋升降機調(diào)整);用于固定試樣,確保試樣表面與壓頭垂直(垂直度誤差≤0.5°),適用于不同厚度試樣(如薄板<1mm、厚板>50mm、棒材φ10mm~φ100mm)的檢測。
壓頭安裝校準裝置:由同軸度校準棒(直徑與壓頭直徑相同)、百分表(精度0.01mm)組成;用于校準壓頭的軸線與硬度計加載軸線的同軸度(要求≤0.02mm),避免壓頭傾斜導(dǎo)致壓痕橢圓(橢圓度誤差≤0.02mm),影響直徑測量的準確性,是硬度計安裝或更換壓頭后的必做校準步驟。
自動試樣輸送裝置(可選):由傳送帶、機械手、定位傳感器組成;用于批量試樣的自動輸送(如將試樣從料盤輸送至硬度計工作臺),配合電子影像式測量系統(tǒng)實現(xiàn)全自動檢測(加載、保持、卸載、測量、記錄),提高檢測效率(如每小時檢測≥200個試樣),適用于大規(guī)模生產(chǎn)中的質(zhì)量控制(如汽車零部件、軸承制造)。
1、咨詢:提品資料(說明書、規(guī)格書等)
2、確認檢測用途及項目要求
3、填寫檢測申請表(含公司信息及產(chǎn)品必要信息)
4、按要求寄送樣品(部分可上門取樣/檢測)
5、收到樣品,安排費用后進行樣品檢測
6、檢測出相關(guān)數(shù)據(jù),編寫報告草件,確認信息是否無誤
7、確認完畢后出具報告正式件
8、寄送報告原件