高邮市计量测试所 江苏高邮 225600
摘要：布氏硬度计是一种专门应用于铸铁、钢材、软合金和有色金属等材料硬度检测的仪器设备，在现代工业及实验研究等领域有着广泛且重要的应用。同时，布氏硬度试验也是压痕最大的一种试验，与其他硬度试验检测方法相比，其可以更好地反映出材料的综合性能。但就国内布氏硬度计的测量应用发展来看，应用布氏硬度检测试验得到的测量结果，其精度普遍得不到应有的保障，客观存在着众多的误差干扰因素。笔者即从布氏硬度计的测量原理入手，就其误差影响因素和排除措施，发表几点看法，以供相关人员参考。
关键词：布氏硬度计；测量；误差影响因素；排除方法
随着社会经济不断发展，我国现代工业发展迅速，尤其是冶金、锻造等重型工业的发展态势十分迅猛，相应提高了对于金属硬度测试精准性的实际要求。布氏硬度试验作为目前压痕最大的硬度检测方法，其凭借检测性能优良、检测结果质量高等优势，在冶金、锻造以及有色金属等领域，得到了广泛且重要的应用。但就布氏硬度检测法的实践应用来看，尽管布氏硬度检测是一种精度较高的检测方法，可依然存在着众多的误差影响因素，会降低最终检测结果的精度和质量。本文即从布氏硬度计的基本工作园林入手，就其误差影响因素和误差排除措施，进行了分析和探讨，具体内容如下：
一、布氏硬度计的基本工作原理分析
布氏硬度检测试验不属于无损测试，在试验过程中会对试验品造成一定程度的损伤，这也是布氏硬度检测的基本特征之一，布氏硬度计如图一所示。正式硬度测量试验过程中，布氏硬度计会控制一个直径固定的钢球，以设定的速度和试验力稳定压入试验表面，保持一定时间的试验力之后，卸除该试验力。随后通过对试样压痕球形表面积对应平均压力的计算，完成金属布氏硬度值的最终确定。通常情况下，球压头的直径为10.0mm，试验力为3000.0kg。总的来说，布氏硬度检测试验是一种精度较高的硬度测量方法，但就试验实际操作而言，其对于操作人员的操作规范以及试样的质量，有着较高且严苛的要求，如试样质量不合格或存在不规范的试验操作，就可能导致试验偏差问题的产生。
图一 布氏硬度计
二、布氏硬度测量试验常见误差影响因素及排除措施分析
通过以上布氏硬度计的基本原理分析可以发现，布氏硬度计的试验过程相对简单，并且硬度测量试验涉及的试验主体较少，只有试样和布氏硬度计，因此布氏硬度测量试验误差主要受试样和布氏硬度计两方面的干扰和影响产生，其次可能由于环境因素的影响产生。本文即分别从试样、布氏硬度计和环境三个角度，就其硬度测量试验误差影响影响因素和误差排除措施，进行了分析和探讨，具体内容如下：
（一）试样方面的误差因素分析
布氏硬度试验主要是通过对试样表面进行挤压，随后测定试样挤压表面平均压力的方式，测定试样布氏硬度的检测方法。因此，金属试样自身表面积质量、厚度等属性，直接影响着硬度检测的实际质量和精准度。
首先，虽然试样表面粗糙度对于试样硬度检测精准度的影响作用较小，且布氏硬度计在使用操作过程中，并没有对试样表面粗糙度做出详细的要求，但过于粗糙的试样表面仍可能造成试样压痕边缘模糊的问题，从而降低检测结果的精准度。因此，尽管布氏硬度计并没有对试样表面光滑度做出详细的要求和规定，相关操作人员在实际检测操作过程中，仍需要对试样表面进行相应的研磨处理，以尽量避免由于试样表面光滑度不足导致的检测精度下降问题的发生；其次，试样表面存在污物，也是导致布氏硬度检测精度下降的主要原因。针对此类问题，操作人员还是要加强实验准备阶段的检测质量管控力度，做好试样的检测预处理工作，保持试样表面清洁度和光滑度，以确保硬度检测精度了；最后，如在硬度检测试验后，发现试样背部或边缘存在变形或裂痕，应及时判定试验无效，重新进行试验。通常情况下，布氏硬度试验选用的试验，其自身厚度应大于压痕深度十倍以上，以保障试验的有效进行。此外，布氏硬度试验过程中，相关操作人员还应注意加强试样温度的控制，有色金属试样的温度需控制在常温以下，黑色金属试样温度最高不允许高于100℃。
（二）布氏硬度计方面的误差因素分析
1、由于试验力引发的误差
试验力大小直接影响着最终的硬度测定结果，如试验力偏离既定的标准数值，则压痕也会发生相应的改变。通常来说，试验力向增大的方向偏移，则压痕也随之加深，得到的硬度测定值就偏低；反之，则压痕变浅，硬度测定值偏高。这种影响在低硬度试样的硬度测定中表现尤为明显。这种误差可通过加强设备校验的方式避免和解决。
2、由于摩擦力引发的误差
摩擦力也是试验操作人员需要着重注意的一个误差诱导因素。一般来说，摩擦力主要由于主轴系统对应压轴在衬套中的导向、大小杠杆的刀刃支撑以及大杠杆支点轴承产生。针对此类问题可以通过合理加注润滑油以及定时清洁设备的方式，降低摩擦力的误差影响，提高测定精准度。
3、钢球直径
钢球直径也是布氏硬度测定精准度的主要影响因素之一。为避免此类因素的误差影响，试验操作人员在实际硬度试验过程中，需综合试样检测要求，选择合适的钢球直径，以确保测定精度和试验效果。另外，钢球硬度也需要经过科学的分析进行确定。
（三）环境方面的误差因素分析
环境因素影响主要表现在环境温度影响和环境灰尘污染两个方面。针对这两方面问题，试验操作人员只需要合理控制实验环境温度，加强实验空间内的清洁，就可以避免。
结语
综上所述，使用布氏硬度计进行硬度测定时，试验操作人员需全面加强对试验误差排除工作的重视，从布氏硬度测定基本原理入手，结合误差因素分析结果，综合加强布氏硬度试验过程中的质量管控力度，从而确保布氏硬度试验的有效落实，提高实验精度和有效性。
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论文作者:王新
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第24期
论文发表时间:2018/1/24
标签：试样论文; 误差论文; 硬度论文; 氏硬度计论文; 因素论文; 氏硬度论文; 测量论文; 《建筑学研究前沿》2017年第24期论文;