铝合金布氏硬度-测博士

一、铝合金布氏硬度的特点

1. 硬度范围较宽不同铝合金（纯铝、变形铝合金、铸造铝合金）的布氏硬度差异显著：

• 纯铝：硬度较低，布氏硬度（HB）通常为 20~35（如 1060 纯铝）。

• 变形铝合金（如 6061、7075 等）：通过热处理（固溶 + 时效）可显著提高硬度，HB 值可达 60~150 以上（如 7075-T6 状态的 HB 约 150）。

• 铸造铝合金（如 A356、ZL101 等）：硬度中等，HB 值通常为 60~120，具体取决于硅含量和热处理工艺。

2. 受状态影响大铝合金的硬度随热处理状态（如 F、O、T4、T6 等）变化明显：

• 退火状态（O）：硬度最低，塑性最好。

• 时效强化状态（T6、T7）：硬度显著提高，适用于结构件。

3. 压头选择布氏硬度测试中，铝合金通常采用钢球压头（适用于硬度较低的合金）或硬质合金球压头（适用于较高硬度的合金），载荷根据材料厚度和硬度调整（如常用载荷为 500kg 或 1000kg）。

二、铝合金布氏硬度的测试标准

常用标准包括：

• GB/T 231.1-2018（中国）：规定了布氏硬度试验的方法、设备和结果处理。

测试要点：

• 试样表面需光滑平整，厚度不小于压痕深度的 8 倍。

• 相邻压痕中心间距不小于压头直径的 3 倍，避免应力干扰。

• 硬度值需根据压痕直径通过公式或查表确定：\(\text{HB} = \frac{0.102 \times 2F}{\pi D(D - \sqrt{D^2 - d^2})}\)其中：F 为载荷（N），D 为压头直径（mm），d 为压痕平均直径（mm）。

三、常见铝合金的布氏硬度参考值

四、影响铝合金布氏硬度的因素

1. 合金元素

• 硅（Si）、铜（Cu）、镁（Mg）、锌（Zn）等元素可通过固溶强化或析出相强化提高硬度（如 6 系铝合金中的 Mg₂Si 相，7 系中的 η 相）。

• 纯铝因缺乏强化元素，硬度最低。

2. 热处理工艺

• 固溶处理：加热使合金元素溶于基体，快速冷却后形成过饱和固溶体，此时硬度较低（如 T4 状态）。

• 时效处理：过饱和固溶体析出强化相，硬度显著提升（如 T6 状态为人工时效，T5 为自然时效）。

3. 加工方式

• 冷加工（如轧制、挤压）通过加工硬化提高硬度，但塑性下降。

• 铸造铝合金的冷却速度影响晶粒大小和析出相，进而影响硬度（如金属型铸造比砂型铸造硬度更高）。

五、布氏硬度的优缺点及应用场景

• 优点：

• 压痕面积大，反映材料整体硬度，结果重复性好。

• 适用于测量退火、正火或调质状态的较软金属（如铝合金、铜合金）。

• 缺点：

• 压痕深，不适用于薄件或表面要求高的工件。

• 测试效率较低，不适合批量快速检测。

• 应用场景：

• 铝合金原材料（如铸锭、板材）的质量检验。

• 大型工件或半成品的硬度评估（如航空航天结构件毛坯）。