Page 15 - 理化检验-物理分册2019年第二期
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张凤林, 等: GB / T２３１．１－２０１８ « 金属材料 布氏硬度试验 第 １ 部分: 试验方法» 解析


            １５４９０N ( １５８０k g f ), 球直径是 ７．２６mm , 力与球直径          方法, 对于自动测量压痕的装置, 只是以小注的方式
            平方的比率 ０．１０２ F / D 是 ３０N    mm , 这种硬度计              简单提及.新标准在正文中规定:“ 压痕直径的光学
                                             －２
                                ２
            试验力和球直径都不在表２规定的范围内, 力与球直                           测量既可采用手动也可采用自动测量系统.”
            径平方的比率在表 ２ 规定的范围内.使用这种硬度                               新标准的这一修改, 顺应了在硬度计制造领域
            计时, 试验力、 球直径及力与球直径平方的比率, 应在                        压痕自动测量技术的快速发展.近几年来, 国内压
            试验报告中注明.新标准将这一条列入标准正文中,                            痕自动测量技术得到了快速发展, 相应的图像处理
            也是强调对这种情况的认可.                                      技术日臻成熟.几年前的压痕自动测量系统还不是
            １．７．３  关于压痕直径的允许范围                                 完全自动化的, 还需要人工辅助, 在电脑显示屏上仔
                 旧标准规定:“ 试验力的选择应保证压痕直径在                        细移动两条测量线, 使其与压痕圆相切, 之后才能得
            ０．２４ D~０．６D 之间.” 新标准增加了如下 内容:“ 如                   到压痕直径和布氏硬度值.目前的新技术, 可以实
            果压痕直径超出上述区间, 应在试验报告中注明压                            现完全的压痕自动识别以及自动测量.只要将测量
            痕直径与压头直径的比值d / D .”                                头放到试样上, 按一个键, 就能立刻在显示屏上得到
                 新标准的这一规定, 再次突破了人们一直以来                         压痕的图像、 压痕直径和布氏硬度值.这种新技术
            对布氏硬度试验规则的认知.按照旧标准的规定,                             对压痕的识别能力也非常强, 无论是抛光、 磨床加
            压痕直径必须在 ０．２４D~０．６D , 否则就应改变试验                      工、 车床加工、 铣床加工、 手工角磨机打磨, 还是砂轮
            力, 这一点也是当球直径确定之后选择试验力的原                            打磨的试样, 即使是较粗糙的表面, 只要是人眼能识
            则.为什么压痕直径 d 要求在 ０．２４D ~０．６D 呢,                     别的压痕, 包括不完整的压痕, 设备都可以实现自动
                                  [ １０ , １２Ｇ１３ ]
            美国 标 准 ASTM E１０             回 答 了 这 个 问 题.         识别.最近几年, 压痕自动测量系统在国内的使用
            ASTM E１０ 指出: 当 d＜０．２４D 时, 容易损坏压头,                  量每年都以翻倍的速度在增长.
            并且压痕的精确测量会存在困难; 当 d＞０．６D 时,                            压痕自动测量系统相比手动测量装置, 可以给
            硬度测试的灵敏度会降低.但是按照新标准, 允许                            使用者带来许多明显的益处.首先, 效率大大提高,
            压痕直径超出 ０．２４D ~０．６D 这一范围.这一规定                       几秒钟即可完成压痕测量, 无需像手动测量那样进
            增加了布氏硬度试验的灵活性, 也可适应特殊情况                            行诸如对准零线、 仔细观察、 移动并对准测量线、 记
            下的特殊需求.按照上述规定, 布氏硬度试验的上                            录测量值、 查表等复杂操作.其次, 这种自动测量技
            限值可能会突破旧标准规定的６５０HBW .因此, 在                         术可以得到完全客观的测量结果.对于同一压痕,
            新标准的“ 范围” 部分删除了关于“ 布氏硬度试验范                         无论由谁、 在什么时间测量, 都会得到相同的测量结
            围的上限为 ６５０HBW ” 的规定.                                果.再次, 压痕自动测量系统可以避免在大批量检
            １．７．４  关于试验循环时间                                    测时, 因人眼疲劳造成的视力损害和错检漏检.这
                 旧标准规定: 加力时间为 ２~８s , 试验力保持时                    种自动测量系统的缺点是目前价格较高.
            间为 １０~１５s .新标准规定: 加力时间为 ７ －５s , 试                      目前国内外都存在一个趋势, 压痕自动测量系
                                                    ＋１
            验力保持时间为 １４ －４s .                                   统在一定程度上正在逐渐取代手动的读数显微镜.
                              ＋１
                 与旧标准相比, 新标准规定的试验循环时间范                         随着电子技术及图像处理技术的快速进步, 压痕自
            围没有变化, 只是表达形式不同.新规定采用了一                            动测量系统会向小型化、 无线化、 一体化和不再依赖
            种非对称的表达形式, 在原有规定范围内, 推荐采用                          计算机的方向发展, 其制造成本和价格将大幅度下
            较长的时间.推荐采用较长的试验循环时间可能基                             降, 这将会更有利于这种技术的进一步普及.
            于如下考虑: 由于材料研究领域的快速发展, 出现了                              ( ２ )视场照明
            很多具有特殊性能的金属材料.在某些材料上, 产                                新标准增加了如下关于视场照明的规定:“ 光学
            生一个具有稳定尺寸的压痕可能需要更长的时间.                             测量装置的视场应均匀照明, 照明条件应与硬度计
            为了在各种不同材料上都能得到一个稳定的试验结                             直接校准、 间接校准和日常检查一致.” 在旧标准中
            果, 故新标准作出了上述修改.                                    没有关于视场照明的规定.因此, 以前除了少数有
            １．７．５  关于压痕直径的测量                                   条件的实验室可以使用有视场照明的工具显微镜之
                 ( １ )压痕测量装置                                   外, 大多数场合都在使用硬度计随机配备的无照明
                 旧标准在标准正文中只规定了手动测量压痕的                          的读数显微镜.在这种情况下, 视场照明主要依靠
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