布氏硬度测试基础

来源：热处理时间：2022/7/30

大唐热处理公司老板有一天叫我进了办公室，突然叹气之后问我：“硬度是什么，硬度值怎么确定”？

身为背锅侠，混吃等死，滥竽充数专业户，老大有难自当义不容辞的咯。

皇兄前日偶遇一位白衣仙子说在遥远的西方有一印度大学，里面的老师博古通今，无所不知，想必能解决皇兄的困扰。原想着山高路远，语言不通来搪塞一下，没想到老板突然眼前一亮，拍案而起。好好，御弟我赐你学费，速速前往。没办法只好背起包裹来到了传说中的印度大（hardnessuniversity），开始了取经之旅。等等，为什么我感觉好像哪里不对呢？大学有布系，洛系，维系三个院系。最先走到的是布系门口。只见瑞士工程师J.B.Brinell站在大门口欢迎说：“唐同学请随我来”。

坐进教室主任打开了投影仪自我介绍说：“我是布式硬度的创始人，我提出了一种钢球压入试样来测得材料硬度的方法”

布式硬度

是用一定直径D的淬火钢球或硬质合金球，以一定大小的试验力F（Kgf或N）压入试样表面，经规定保持时间t（s）后，卸载试验力，试样表面将留下一个压痕，测量压痕的直径d,计算压痕球形表面积s，布式硬度的定义即为试验力F除以压痕球形表面积s所得的商值即为布式硬度。

我茫然的听着主任的讲解，球一压，算下坑面积就是布式硬度，好像挺简单的嘛。

突然主任发问道：“虽然简单，可是你知道有多少种压头直径，多少种载荷，为什么10\可以用5\来替代”？

难道会读心术，我一脸惊讶的看着主任。

主任哈哈一笑，唐同学且听我慢慢道来，同样的材料，载荷相同时压头直径大压痕浅，压头直径小压痕深，反之同样直径的压头，决定压痕深浅的就是载荷，那么测量产品不就乱套了吗？我不住的点头，所以我定义了布式硬度测试的一个最重要的准则--布式硬度压痕的相似原理，就是无论压头，载荷是多少，只要是在同一产品上测试都必须符合这一准则。

突然之间感觉很厉害的样子，可是厉害在那里又说不出来，难道说这就是武林秘籍。

布式硬度压痕的相似原理

只有在压力角φ（通过压痕直径两端与球心连线的夹角）保持不变的条件下，才能使所测得的硬度值相同，从而F?和F?与D?和D?必须保持一定的制约关系

哦，突然就明白了。载荷大小，压头大小只要在压力角相等的条件下，就能相互转化，它们之间只是一个比例放大缩小的关系。

主任微笑的点了点头，还有吗

哦，我的眼睛睁的大大的，还有啊？

当然，比例变化是建立压头和载荷相互对应之上的，难道你没有注意过布式硬度的格式吗？

压头种类

压头为淬硬钢球时，布氏硬度符号用HBS表示，适用于布式硬度以下的金属材料

压头为硬质合金球（碳化钨）时，布式硬度符号用HBW表示，适用于布式硬度以下的金属材料

球径4种：10、5、2.5、1mm

载荷

在选定球径后，可根据相似原理选择载荷，即F/D2来定F的大小，标注规定K（常数）有6种：30、15、10、5、2.5、1。原则材料硬的要选择较大的K值，材料软的要选择小的

懂了懂了，太简单了，只要理解压力角，在有个压头那么布式硬度不是手到擒来。

呵呵，是吗？铸铁，钢，铜用什么直径的压头，载荷多少呢？

这个，我又一次哑口无言。

明白了没有，布式硬度的也需要因材施教，不同的硬度需要使用不同的压头和载荷。归根结底就是选择合适的压力角，这可是本系不外传的秘密，

唐同学你要好好掌握哦。

好了你现在已经学会了本系所有的奥秘，前面所说得布式硬度的表达方式你懂吗

恩，懂得，主任这个我来说

布式硬度表达方式符号HBS或HBW之前的数值为硬度值，符号后面按球体直径，实验力和试验时间的顺序，用数值表示试验条件，试验力保持时间10-15s可不标注

带着回答出问题的一点点得意。我突然觉得自己已经天下无敌了，可以回答大唐有限公司一展身手了。

好啦，主任我都懂了。

主任默默摇了摇头，不急，我把布式硬度实际生产中遇到的问题在告诉你。

布式硬度压痕的三种形态

这三种形态在实际生产中都会遇到，第三种是标准形态，测试值最准确。

第一张是在冷作硬化材料时常会碰到的情况，压头时慢慢挤压试样表面，塑性变形对周围组织产生硬化现象，所以最后压痕的特征有明显的山脊装，硬度值偏小。

第二张是退火材料材料常会遇到的情况，退火材料硬度低抗变形能力差，所以压头在保压的过程中，压头周围的材料更加容易变形，产生下沉情况，硬度值偏大。

主任笑笑说，你在我们这里的学习很快就要结束了，注意事项要告诉你。

试样要求

试样的上下两面要平行，试验面不能太粗糙，其粗糙度应不大于1.6um。

试样要有一定厚度，保证试验结果的有效性。在布式硬度试样中，其压痕附近的塑性变形沿深度方向可传播以及压痕深度h的8-10倍，要求试样的最小深度应≥8h。

试样应稳固的放置在试台上，试样背面和试台之间应清洁和无外界污染物（氧化皮、油、灰尘等）将试样牢固低放置在试台上，保证试验过程中不发生位移是非常重要的。

试验力加载要求

使压头与试样表面接触，无冲击和振动地垂直于试验面施加试验力，直至达到规定试验力值。从开始加力至全部试验力施加完毕的时间应在2s-8s之间。试验力保持时间为10s-15s对于要求试验力保持时间较长的材料，试验力保持时间允许误差在±2s内。

压痕间距离要求

任一压痕中心距试样边缘距离至少应为压痕平均直径的2.5倍；两相邻压痕中心间距离至少应为压痕平均直径的3倍。

试验环境要求

试验一般在10℃-35℃室温下进行，对于温度要求严格的试验，温度应为23℃±5℃。

在整个试验期间，硬度计不应受到影响试验结果的冲击和振动。

试验结果的有效性判断

检验试样的最小厚度H是否大于等于8h。

检查压痕直径d是否落在0.24-0.6D之间，若d超出此范围，则无效，重新选择D和F进行试验。

好了，唐同学，我要教你的都教给你了，我刚想说主任留步，只剩下一团青烟飘过，和空荡荡的教室。高人果然是高人。没办法我只能带着刚刚学会的知识，和满肚子的狐疑，走往下一个学院。

每天学点热处理

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