布氏硬度計的操作步驟有哪些？

一、操作前準備

1. 設備檢查

• 確認硬度計電源正常，各部件（如壓頭、載物臺、砝碼等）安裝牢固，無松動或損壞。

• 檢查壓頭是否清潔、無磨損（布氏壓頭通常為硬質合金球或鋼球，表面應光滑無劃痕）。

• 確保試驗力砝碼齊全，且與所選試驗力匹配（砝碼重量需根據標準或材料硬度范圍選擇）。

2. 試樣制備

• 試樣表面應光滑、平整，無氧化皮、油污或裂紋，表面粗糙度需符合標準（通常需研磨至 Ra≤1.6μm）。

• 試樣厚度需滿足要求（一般不小于壓痕深度的 10 倍，且試驗后試樣背面不應出現可見變形）。

• 對于小尺寸或不規則試樣，需使用合適的夾具固定（如 V 型架、平行墊塊等）。

3. 試驗力選擇

• 根據材料種類和硬度范圍，按標準（如 GB/T 231.1、ISO 6506 等）選擇試驗力。

• 常見試驗力有 62.5kgf、187.5kgf、250kgf、500kgf、750kgf、1000kgf、1500kgf、3000kgf 等，對應不同的壓頭直徑（1mm、2.5mm、5mm、10mm）。

• 示例：測量鋼件時，常用 10mm 壓頭 + 3000kgf 試驗力；測量輕金屬（如鋁、銅）時，可能用 5mm 壓頭 + 1000kgf 試驗力。

二、具體操作步驟

1. 安裝壓頭和砝碼

• 將選定的壓頭裝入主軸下端的壓頭孔中，確保安裝到位（可輕輕晃動確認無松動）。

• 根據試驗力組合，將相應砝碼掛在杠桿系統的砝碼掛鉤上（部分設備為自動加載砝碼，需通過面板選擇試驗力）。

2. 放置試樣

• 將試樣平穩放置在載物臺上，旋轉手輪使載物臺上升，直至試樣表面與壓頭輕微接觸（注意避免沖擊壓頭）。

• 對于需要精確對中的試樣，可通過硬度計的顯微鏡或光學系統觀察壓頭與試樣的位置，調整試樣至中心位置。

3. 加載試驗力

• 鋼、銅合金等硬材料：10~15 秒；

• 輕金屬、鑄鐵等軟材料：30 秒；

• 鉛、錫等極軟材料：60 秒。

• 按下 “加載" 按鈕或轉動手柄，使試驗力均勻施加到試樣上（加載過程應無沖擊、振動）。

• 根據標準要求，保持試驗力的時間（保荷時間）：

4. 卸載試驗力

• 保荷時間結束后，按下 “卸載" 按鈕或反向轉動手柄，緩慢卸載試驗力（避免快速卸載導致試樣移位或壓頭損傷）。

5. 測量壓痕直徑

• 旋轉手輪降下載物臺，取出試樣。

• 使用硬度計配備的讀數顯微鏡或圖像測量系統，測量壓痕的兩條相互垂直的直徑（精確至 0.01mm），取平均值作為壓痕直徑 d。

• 若壓痕出現偏心、裂紋或邊緣損傷，需重新試驗。

6. 計算硬度值

• F 為試驗力（N）；

• D 為壓頭直徑（mm）；

• d 為壓痕平均直徑（mm）。

• 根據公式計算布氏硬度（HB）：\(HB = \frac{0.102 \times 2F}{\pi D(D - \sqrt{D^2 - d^2})}\)其中：

• 部分硬度計可自動計算并顯示硬度值，無需手動計算。

三、操作注意事項

1. 安全規范

• 操作時需佩戴防護眼鏡，避免壓頭或試樣碎片飛濺。

• 禁止在加載過程中觸碰設備運動部件，防止夾傷。

2. 精度控制

• 試驗力選擇需嚴格符合標準，砝碼需定期校準（建議每年一次）。

• 壓頭和載物臺需保持清潔，每次試驗后擦拭壓頭表面殘留的試樣碎屑。

• 試樣溫度應接近室溫（23±5℃），避免溫度過高或過低影響測量結果。

3. 異常處理

• 若發現壓痕邊緣碎裂或成輻射狀裂紋，可能是材料脆性過大，需更換較小試驗力重新測試。

• 若硬度計出現異常噪音、加載不穩或讀數偏差過大，應立即停機，聯系專業人員檢修。

四、常見標準引用

• GB/T 231.1-2018《金屬材料 布氏硬度試驗 第 1 部分：試驗方法》

• 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》