布氏硬度

出处：按学科分类—工业技术 企业管理出版社《计量专业工程师手册》第269页（1723字）

布氏硬度试验法的原理是：直径为D的淬火钢球或硬质合金球压头，在试验力F的作用下压入试件表面，保持一段时间后卸去该力，由于塑性变形而留下一个直径为d的压痕(见图5．6－1)。布氏硬度以该压痕表面积A上的平均压力表示：

图5．6－1 布氏硬度试验原理

式中 HBS(HBW)——以钢球(硬质合金球)为压头的布氏硬度值；

F以N为单位，直径以mm为单位。HBS适宜于布氏硬度值450以下的材料，HBW适宜于布氏硬度值450～650的材料。

目前，大多数布氏硬度计测量压痕直径，这是因为压痕深度h只为d／7，其测量准确度不如直径；同时压痕边缘由于金属挤出不均，出现凹凸不平，也会给深度测量带来误差。但是，测深的方法有利于自动测量，所以在自动布氏硬度计上也多有采用。

由式(5．6－2)可见，在负荷和压头直径一定的情况下，压痕直径或深度愈大，则硬度值愈小，表明试件材料抵抗塑性变形的能力愈低。

图5．6－2 杠杆式硬度计示意图

布氏硬度值表示方法的示例如下：210HBS10／3000，表示采用10mm钢球压头，在29．42kN(3000kgf)试验力作用下保持(10～15)秒测得的布氏硬度值为210；而500HBW5／750／30，表示采用5mm硬质合金球压头，在7．355kN(750kgf)作用下保持30秒测得的硬度值为500。由于布氏硬度试验能获得较大的压痕，从而能反映试样较大范围的综合性能，故适用于给退火或正火处理的粗大晶粒的试样，以及铸铁、钢材、有色金属、软合金等；此外，也可应用于塑料、电木等某些非金属材料。

布氏硬度基准装置包括直接施加试验力的布氏基准硬度计、测量显微镜及球压头组，它复现的硬度值范围为(8～650)HBS(W)，不确定度为(0．5～1)%，用于检定标准布氏硬度块。这种硬度块的硬度范围可分为(30～35)，(75～125)，(175～225)，(300～400)HBS(W)以及(500～600)HBW，它们均匀度为(2．0～5．0)%，稳定度为(1．0～3．0)%，用于检定各种布氏硬度计。布氏硬度计多为固定式，一般采用杠杆式结构(见图5．6－2)，也有采用液压加荷和弹簧加力式等结构。这种硬度计的试验力允差为±1．0%，球头直径允差为±(0．006～0．010)mm，测量装置的误差为±(0．002～0．025)mm。进行综合检定时，硬度值的误差不超过±3．0%。

【参考文献】：

［1］鲁绍曾主编，现代计量学概论第11章力学计量，中国计量出版社，1987。

［2］王江主编，现代计量测试技术第16章力学计量技术，中国计量出版社，1990。

［3］王立吉，现代计量测试发展动态，现代计量测试，1993；1∶3～9。

［4］鲁绍曾主编，计量学辞典，中国计量出版社，1995。

［5］施昌彦，王大充，液压式标准测力机的有效面积和压力波动，计量学报，1986；4∶296～304。

［6］施昌彦，测力称重计量的某些发展动向，现代计量测试，1994；6∶2～4。

［7］天津市计量管理局编，力学计量，中国计量出版社，1985。

［8］国家技术监督局编，国家计量检定系统，中国计量出版社，1991。