CN108195697A - 一种获得金属材料布氏硬度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种获得金属材料布氏硬度的方法，包括步骤：A)以设定载荷将设定直径的金属球压入被测金属材料表面并保持设定时间段；B)获得所述金属球在被测金属材料表面留下的压痕的最大深度h；C)根据所述压痕的最大深度h计算得出所述压痕的直径d；D)根据所述压痕的直径d计算得出所述被测金属材料的布氏硬度HBW。该获得金属材料布氏硬度的方法可以有效地提高获得布氏硬度的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及金属硬度测量技术领域，更具体地说，涉及一种获得金属材料布氏硬度的方法。
背景技术
布式硬度是表示材料硬度的一种标准，在火力发电厂金属检测方面应用非常广泛。布式硬度是以设定大小的试验载荷，将一定直径的硬质合金球压入被测金属表面，保持规定时间，然后卸载，布式硬度值为载荷除以压痕球形表面积所得的商。
F-载荷；
D-硬质合金球直径；
d-压痕平均直径。
布式硬度结果是仲裁值，根据材料的标准，对于超出布式硬度范围的材料可直接叛废，因此，布式硬度结果的准确性直接影响材料能否继续使用。
目前获得压痕的平均直径的方法是通过测量相垂直90°方向的两个直径，取两个直径的平均值，对照标准列表查得相应的硬度值，整个过程要经过压、测、查三个步骤。所测表面的粗糙度、平整度，压痕边缘清晰度，直径测量准确度等均会直径影响结果的准确性。
综上所述，如何有效地提高获得布氏硬度的准确性，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种获得金属材料布氏硬度的方法，该获得金属材料布氏硬度的方法可以有效地提高获得布氏硬度的准确性。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种获得金属材料布氏硬度的方法，包括步骤：
A)以设定载荷将设定直径的金属球压入被测金属材料表面并保持设定时间段；
B)获得所述金属球在被测金属材料表面留下的压痕的最大深度h；
C)根据所述压痕的最大深度h计算得出所述压痕的直径d；
D)根据所述压痕的直径d计算得出所述被测金属材料的布氏硬度HBW。
优选地，上述获得金属材料布氏硬度的方法中，所述步骤B)，具体为：所述金属球的直径为D，测量所述金属球未压入被测金属材料的高度H，计算得出所述金属球在被测金属材料表面留下的压痕的最大深度h＝D-H。
优选地，上述获得金属材料布氏硬度的方法中，所述步骤B)，具体为：连续记录所述金属球压入所述被测金属材料的时间和速度，根据所述时间和深度计算得出所述金属球压入的深度，即为最大深度h。
优选地，上述获得金属材料布氏硬度的方法中，所述步骤B)，具体为：
在卸载所述金属球前，测量所述金属球压入所述被测金属材料的深度，即为最大深度h；或者，
在卸载所述金属球后，测量所述金属球压入所述被测金属材料的压痕的最大深度h。
优选地，上述获得金属材料布氏硬度的方法中，所述步骤D)之后，还包括步骤E)：
制作数据库，所述数据库中存储有多组对应的所述最大深度h、压痕的直径d以及布氏硬度。
优选地，上述获得金属材料布氏硬度的方法中，所述金属球为合金球，所述设定直径为10mm。
优选地，上述获得金属材料布氏硬度的方法中，所述设定载荷为29.42KN。
优选地，上述获得金属材料布氏硬度的方法中，所述设定时间段为10-15s。
本发明提供的获得金属材料布氏硬度的方法中，通过先获得金属球在被测金属材料表面留下的压痕的最大深度h，然后根据压痕的最大深度h计算得出压痕的直径d，进而计算得出被测金属材料的布氏硬度。如此避免了被测金属材料表面粗糙不平整以及压痕边缘不清晰导致获得的压痕直径不准确的情况，大大提高了计算得出的被测金属材料的布氏硬度的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的获得最大深度的示意图；
图2为本发明实施例提供的获得金属材料布氏硬度的方法的流程图。
在图1-2中：
1-金属球、2-被测金属材料。
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种获得金属材料布氏硬度的方法，该获得金属材料布氏硬度的方法可以有效地提高获得布氏硬度的准确性。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图2所示，本发明实施例提供的获得金属材料布氏硬度的方法，包括步骤：
S1)以设定载荷将设定直径的金属球压入被测金属材料表面并保持设定时间段。
将设定直径的金属球以设定载荷压入被测金属材料表面，并且保持设定时间段。其中，金属球的硬度应该较大，可以为硬质合金球或者淬火钢球。
S2)获得金属球在被测金属材料表面留下的压痕的最大深度h。
金属球在被测金属材料表面留下的压痕的表面为局部球面，故可通过测量或计算的方式得出金属球在被测金属材料表面留下的压痕的最大深度h。
S3)根据压痕的最大深度h计算得出压痕的直径d。
如图1所示，O为圆心，R为金属球的半径，r为压痕的直径，根据勾股定理可知，进而可换算得出压痕直径
S4)根据压痕的直径d计算得出被测金属材料的布氏硬度HBW。
最后，根据如下公式(1)计算得出被测金属材料的布氏硬度HBW。
其中，F为载荷，D为金属球的直径。载荷为力值，其单位为N。
本发明实施例提供的获得金属材料布氏硬度的方法中，通过先获得金属球在被测金属材料表面留下的压痕的最大深度h，然后根据压痕的最大深度h计算得出压痕的直径d，进而计算得出被测金属材料的布氏硬度。如此避免了被测金属材料表面粗糙不平整以及压痕边缘不清晰导致获得的压痕直径不准确的情况，大大提高了计算得出的被测金属材料的布氏硬度的准确性。
在一种实施例中，上述步骤S2)，可以具体为：金属球的直径为D，测量金属球未压入被测金属材料的高度H，此时可以计算得出金属球压入被测金属材料的深度为D-H，即计算得出金属球在被测金属材料表面留下的压痕的最大深度h＝D-H。
在另一种实施例中，上述步骤S2)，可以具体为：连续记录金属球压入被测金属材料的时间和速度，根据时间和深度计算得出金属球压入的深度，即为最大深度h。即从金属球与被测金属材料表面接触开始计时，并在金属球的速度不发生变化时停止计时，连续记录计时时间段内金属球的速度，并通过微积分计算得出计时时间段内金属球压入的位移，即金属球压入的深度。
在另一实施例中，上述步骤S2)，可以具体为：在卸载金属球前，测量金属球压入被测金属材料的深度，即为最大深度h。即在将金属球与被测金属材料分离前，通过工具测量金属球压入被测金属材料的深度，作为最大深度h。
或者，在卸载金属球后，测量金属球压入被测金属材料的压痕的最大深度h。即在将金属球与被测金属材料分离后，通过工具测量压痕的最大深度h。如此，更加简单便捷。
为了便于快速得出被测金属材料的布氏硬度，步骤S4)之后，还包括步骤S5)：
制作数据库，数据库中存储有多组对应的最大深度h、压痕的直径d以及布氏硬度。实际试验过程中，获得金属球在被测金属材料表面留下的压痕的最大深度h后，可以通过查询数据库，查出与获得最大深度值h对应的直径d以及与获得最大深度值h对应的布氏硬度值。
D＝2R＝10mm，载荷为29.42KN时，根据标准提供部分对应数值，如下表：
或者，可以将计算公式编辑成程序，输入获得最大深度值h后，程序便可计算得出与获得最大深度值h对应的直径d以及与获得最大深度值h对应的布氏硬度值。
优选地，金属球为合金球，设定直径为10mm。设定载荷为29-30KN，具体地可以为29.42KN，当然试验人员可以根据实际情况自行设定，在此不作限定。
另外，设定时间段为10-15s，试验人员可以根据实际情况自行设定，在此不作限定。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种获得金属材料布氏硬度的方法，其特征在于，包括步骤：
A)以设定载荷将设定直径的金属球压入被测金属材料表面并保持设定时间段；
B)获得所述金属球在被测金属材料表面留下的压痕的最大深度h；
C)根据所述压痕的最大深度h计算得出所述压痕的直径d；
D)根据所述压痕的直径d计算得出所述被测金属材料的布氏硬度HBW。
2.根据权利要求1所述的获得金属材料布氏硬度的方法，其特征在于，所述步骤B)，具体为：所述金属球的直径为D，测量所述金属球未压入被测金属材料的高度H，计算得出所述金属球在被测金属材料表面留下的压痕的最大深度h＝D-H。
3.根据权利要求1所述的获得金属材料布氏硬度的方法，其特征在于，所述步骤B)，具体为：连续记录所述金属球压入所述被测金属材料的时间和速度，根据所述时间和深度计算得出所述金属球压入的深度，即为最大深度h。
4.根据权利要求1所述的获得金属材料布氏硬度的方法，其特征在于，所述步骤B)，具体为：
在卸载所述金属球前，测量所述金属球压入所述被测金属材料的深度，即为最大深度h；或者，
在卸载所述金属球后，测量所述金属球压入所述被测金属材料的压痕的最大深度h。
5.根据权利要求1所述的获得金属材料布氏硬度的方法，其特征在于，所述步骤D)之后，还包括步骤E)：
制作数据库，所述数据库中存储有多组对应的所述最大深度h、压痕的直径d以及布氏硬度。
6.根据权利要求1所述的获得金属材料布氏硬度的方法，其特征在于，所述金属球为合金球，所述设定直径为10mm。
7.根据权利要求1所述的获得金属材料布氏硬度的方法，其特征在于，所述设定载荷为29.42KN。
8.根据权利要求1所述的获得金属材料布氏硬度的方法，其特征在于，所述设定时间段为10-15s。
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