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在進行布氏硬度試驗時,用同一球體對應同一試樣, 照常理分析,當變換試驗力時，凹壓痕面積會有變化,試驗力越大就會是壓痕越深,壓痕面積越大; 反之，試驗力小壓痕淺,壓痕面積小。

布氏硬度計

但單位面積上的抗力應是一致的,即布氏硬度值應為常數(shù)。對于不同硬軟程度的試樣,當變換試驗力時應有對應的差值，保證不同材料的可比性。實際上，在硬度檢測中變換試驗力與球時，直徑的變化與壓痕面積的變化在球冠與接近球徑處是非線性關(guān)系。而且，對于硬軟差異大的材料，壓頭壓入深淺不同時，對應的應力狀況也是復雜的。所以，上述理想狀況不存在。即,在布氏硬度試驗中,不能任意選擇壓頭和試驗力,必須遵守一定的規(guī)則,于是引入相似原理。

下圖是布氏硬度試驗時壓痕相似原理圖：

布氏硬度測試

對于硬度不同的各種材料，在變換試驗力和相應變換壓頭球徑時，如果能想辦法獲得統(tǒng)一的壓入角,就會獲得準確的可比的硬度值。

但在實際工作中,由于材料各異，不同材料硬度值的變化范圍大，目前還不能實現(xiàn)。因此,進行布式硬度試驗時,為了得到較好的結(jié)果和技術(shù)上又便于實現(xiàn)的辦法,使試驗力和球徑的合理搭配,控制壓人角(a)和壓痕直徑(d)在一定范圍內(nèi)變化，就能獲得對同一種材料有相同的硬度值;對不同硬度的材料能獲得可比較的硬度植的結(jié)果。

實踐證明,即使同一種材料，用固定直徑的球形壓頭，其硬度值(HB)隨試驗力(F)的改變而有差異。布氏硬度試驗中,根據(jù)被試材料的硬軟、壓頭球徑大小和試驗力大小的合理選用,可以控制壓痕直徑和壓入角的大小。

根據(jù)國際標準GB 231.1 規(guī)定,壓痕直徑應控制在0.24D~0.6D之間,理想的d值為0.375D； 壓入角應在28°-74°之間，理想的α角為44°，此時球體壓印的外切交角為152°~106°之間, 136°理想。

當d值低于0.24D或高于0.6D時都無法從壓痕直徑、試驗力與硬度值對照表中查得數(shù)據(jù)。

對于相同硬度的材料,壓頭和試驗力的關(guān)系,還可借助相似原理,從理論上加以證明。對于同一種材料，在不同試驗力F作用下，不同直徑的鋼球D所產(chǎn)生的壓痕d。若想使所得硬度值相等，壓入角α必須相等。

K常數(shù)的選用

K值為試驗力(F)與球體直徑(D)平方的比率。進行布氏硬度檢測時,對不同硬軟的材料,應選用不同的K值。 K值從30到1。 為硬、軟差別的材料在進行檢測時,使其壓人角(α)相近; 使壓痕直徑(d)能控制在0.24~0.6D之間。

K值選定后再根據(jù)試樣的厚薄、大小選用壓頭球徑和檢測力。

根據(jù)材料和布氏硬度范圍選擇0.102F/D值，見下表：

試驗力，壓頭球直徑平方的比率

當試樣尺寸允許時，應優(yōu)先選用直徑10mm的球壓頭進行試驗。

荷蘭軼諾硬度計