布氏硬度计的操作步骤有哪些？

一、操作前准备

1. 设备检查

• 确认硬度计电源正常，各部件（如压头、载物台、砝码等）安装牢固，无松动或损坏。

• 检查压头是否清洁、无磨损（布氏压头通常为硬质合金球或钢球，表面应光滑无划痕）。

• 确保试验力砝码齐全，且与所选试验力匹配（砝码重量需根据标准或材料硬度范围选择）。

2. 试样制备

• 试样表面应光滑、平整，无氧化皮、油污或裂纹，表面粗糙度需符合标准（通常需研磨至 Ra≤1.6μm）。

• 试样厚度需满足要求（一般不小于压痕深度的 10 倍，且试验后试样背面不应出现可见变形）。

• 对于小尺寸或不规则试样，需使用合适的夹具固定（如 V 型架、平行垫块等）。

3. 试验力选择

• 根据材料种类和硬度范围，按标准（如 GB/T 231.1、ISO 6506 等）选择试验力。

• 常见试验力有 62.5kgf、187.5kgf、250kgf、500kgf、750kgf、1000kgf、1500kgf、3000kgf 等，对应不同的压头直径（1mm、2.5mm、5mm、10mm）。

• 示例：测量钢件时，常用 10mm 压头 + 3000kgf 试验力；测量轻金属（如铝、铜）时，可能用 5mm 压头 + 1000kgf 试验力。

二、具体操作步骤

1. 安装压头和砝码

• 将选定的压头装入主轴下端的压头孔中，确保安装到位（可轻轻晃动确认无松动）。

• 根据试验力组合，将相应砝码挂在杠杆系统的砝码挂钩上（部分设备为自动加载砝码，需通过面板选择试验力）。

2. 放置试样

• 将试样平稳放置在载物台上，旋转手轮使载物台上升，直至试样表面与压头轻微接触（注意避免冲击压头）。

• 对于需要精确对中的试样，可通过硬度计的显微镜或光学系统观察压头与试样的位置，调整试样至中心位置。

3. 加载试验力

• 钢、铜合金等硬材料：10~15 秒；

• 轻金属、铸铁等软材料：30 秒；

• 铅、锡等极软材料：60 秒。

• 按下 “加载” 按钮或转动手柄，使试验力均匀施加到试样上（加载过程应无冲击、振动）。

• 根据标准要求，保持试验力的时间（保荷时间）：

4. 卸载试验力

• 保荷时间结束后，按下 “卸载” 按钮或反向转动手柄，缓慢卸载试验力（避免快速卸载导致试样移位或压头损伤）。

5. 测量压痕直径

• 旋转手轮降下载物台，取出试样。

• 使用硬度计配备的读数显微镜或图像测量系统，测量压痕的两条相互垂直的直径（精确至 0.01mm），取平均值作为压痕直径 d。

• 若压痕出现偏心、裂纹或边缘损伤，需重新试验。

6. 计算硬度值

• F 为试验力（N）；

• D 为压头直径（mm）；

• d 为压痕平均直径（mm）。

• 根据公式计算布氏硬度（HB）：\(HB = \frac{0.102 \times 2F}{\pi D(D - \sqrt{D^2 - d^2})}\)其中：

• 部分硬度计可自动计算并显示硬度值，无需手动计算。

三、操作注意事项

1. 安全规范

• 操作时需佩戴防护眼镜，避免压头或试样碎片飞溅。

• 禁止在加载过程中触碰设备运动部件，防止夹伤。

2. 精度控制

• 试验力选择需严格符合标准，砝码需定期校准（建议每年一次）。

• 压头和载物台需保持清洁，每次试验后擦拭压头表面残留的试样碎屑。

• 试样温度应接近室温（23±5℃），避免温度过高或过低影响测量结果。

3. 异常处理

• 若发现压痕边缘碎裂或成辐射状裂纹，可能是材料脆性过大，需更换较小试验力重新测试。

• 若硬度计出现异常噪音、加载不稳或读数偏差过大，应立即停机，联系专业人员检修。

四、常见标准引用

• GB/T 231.1-2018《金属材料 布氏硬度试验 第 1 部分：试验方法》

• ISO 6506-1:2014《Metallic materials — Brinell hardness test — Part 1: Test method》

• ASTM E10-18《Standard Test Method for Brinell Hardness of Metallic Materials》