布氏硬度符號及表示方法

布氏硬度符號

布氏硬度的符號：

布氏硬度的符號用 HBS或HBW表示。

HBS表示壓頭為淬硬鋼球，用于測定布氏硬度值在450以下的材料，如軟鋼、灰鑄鐵和有色金屬等。

HBW表示壓頭為硬質(zhì)合金，用于測定布氏硬度值在650以下的材料。

布氏硬度表示方法

布氏硬度的表示方法： HBS或HBW之前的數(shù)字為硬度值，后面按順序用數(shù)字表示試驗(yàn)條件：

①壓頭的球體直徑；

②試驗(yàn)載荷；

③試驗(yàn)載荷保持的時(shí)間（10~15s不標(biāo)注）。

例如170HBS10/1000/30表示用直徑10mm的鋼球，在9807 N（1000 kgf）的試驗(yàn)載荷作用下，保持30s時(shí)測得的布氏硬度值為170。

530HBW5/750表示用直徑5 mm的硬質(zhì)合金球，在7355N（750kgf）的試驗(yàn)載荷作用下，保持10~15s時(shí)測得的布氏硬度值為530。

一般來說，布氏硬度值越小，材料越軟，其壓痕直徑越大；反之，布氏硬度值越大，材料越硬，其壓痕直徑越小。

布氏硬度測量的優(yōu)點(diǎn)是具有較高的測量精度，壓痕面積大，能在較大范圍內(nèi)反映材料的平均硬度，測得的硬度值也較準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)重復(fù)性強(qiáng)。

布氏硬度（HB）一般用于材料較軟的時(shí)候，如有色金屬、熱處理之前或退火后的鋼鐵。

布氏硬度（HB）是以一定大小的試驗(yàn)載荷，將一定直徑的淬硬鋼球或硬質(zhì)合金球壓入被測金屬表面，保持規(guī)定時(shí)間，然后卸荷，測量被測表面壓痕直徑。

布氏硬度值是載荷除以壓痕球形表面積所得的商。一般為：

以一定的載荷將一定大小的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時(shí)間，去載后，負(fù)荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值（HB），單位為公斤力/

測試載荷與測試鋼球的直徑需根據(jù)材料的實(shí)際性能再確定。

布氏硬度測量法適用于鑄鐵、非鐵合金、各種退火及調(diào)質(zhì)的鋼材，不宜測定太硬、太小、太薄和表面不允許有較大壓痕的試樣或工件。

國家標(biāo)準(zhǔn)（GB231-84）規(guī)定布氏硬度試驗(yàn)時(shí)，常用的0.102F/D的比例為30、10、2.5三種，根據(jù)金屬材料的種類、試樣硬度范圍和厚度的不同，按下表（布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范）選擇試驗(yàn)壓頭（鋼頭）的直徑D、試驗(yàn)力F及保持時(shí)間。

布氏硬度范圍為8~650HBW。

由于金屬材料有硬有軟，被測工件有厚有薄，有大有小，如果只采用一種標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)力F和壓頭直徑D，就會(huì)出現(xiàn)對某些工件和材料的不適應(yīng)的現(xiàn)象。

因此，在生產(chǎn)中進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)時(shí)，要求能使用不同大小的試驗(yàn)力和壓頭直徑，對于同一種材料采用不同的F和D進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，能否得到同一的布氏硬度值，關(guān)鍵在于壓痕幾何形狀的相似，即可建立F和D的某種選配關(guān)系，以保證布氏硬度的不變性。

對于某些金屬材料來說，可以根據(jù)布氏硬度值粗略地確定其抗拉強(qiáng)度值 。

布氏硬度試驗(yàn)原理

布氏硬度HB的計(jì)算式為 ：

式中 d——壓痕直徑，mm；h——壓痕深度，mm。

只要測出壓痕直徑，即可通過計(jì)算或查表求出 HB值。

試驗(yàn)時(shí)根據(jù)材料的性質(zhì)和形狀選用不同的載荷和鋼球直徑。布氏硬度的試驗(yàn)方法和技術(shù)要求可參見GB231—63。

布氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是代表性強(qiáng)，數(shù)據(jù)重復(fù)性好，與強(qiáng)度之間存在一定的換算關(guān)系。缺點(diǎn)是不能測試較硬的材料；壓痕較大，不適于成品檢驗(yàn)。通常用來檢驗(yàn)鑄鐵、有色金屬、低合金鋼等原材料和調(diào)質(zhì)件的硬度。

布氏硬度試驗(yàn)條件

布氏硬度試驗(yàn)時(shí)，壓頭球體的直徑D、試驗(yàn)載荷F及載荷保持的時(shí)間 t，應(yīng)根據(jù)被試金屬材料的種類、硬度值的范圍及厚度進(jìn)行選擇。 常用的壓頭直徑 1、2、2.5、5和10毫米五種。

試驗(yàn)載荷可從9.807N （1kgf）~29.42 KN （3000 kgf）范圍內(nèi)，

載荷保持的時(shí)間，一般黑色金屬為10～15s；有色金屬為30s；布氏硬度值小于35時(shí)為60s。

布氏硬度優(yōu)缺點(diǎn)

鋼球直徑較大，在金屬材料表面上留下的壓痕也較大，故測得的硬度值比較準(zhǔn)確。 布氏硬度值和抗拉強(qiáng)度之間有一定的關(guān)系，因此可按布氏硬度值近似確定金屬材料的抗拉強(qiáng)度。

如被試金屬硬度過高，將影響硬度值的準(zhǔn)確性，所以布氏硬度試驗(yàn)一般適于測定布氏硬度值小于650的金屬材料。

布氏硬度壓痕較大，故不宜測定成品及薄片材料。

布氏硬度注意事項(xiàng)

HBS和HBW都是布氏硬度符號，但是有區(qū)別，而且HBS已經(jīng)停止使用。在2003年6月1日以前，我國執(zhí)行的是國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T231-1984，布氏硬度試驗(yàn)用鋼球壓頭進(jìn)行試驗(yàn)的用HBS表示，用硬質(zhì)合金球頭試驗(yàn)的用HBW表示。同樣的試塊，當(dāng)其它試驗(yàn)條件完全相同的情況下，兩種試驗(yàn)結(jié)果不同，HBW值往往大于HBS值，而且并無定量的規(guī)律所循。

從2003年6月1日開始，原國標(biāo)GB/T231-1984廢止，我國等效執(zhí)行國際標(biāo)準(zhǔn)ISO6506，制定了新的國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T231.1-2002，文中明確取消了鋼球壓頭，全部采用硬質(zhì)合金球頭。因此HBS停止使用，全部用HBW表示布氏硬度符號。

2018年5月14日起，有關(guān)布氏硬度實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)已更新為“GB∕T 231.1-2018 金屬材料 布氏硬度試驗(yàn) 第1部分: 試驗(yàn)方法”版本，GB/T 231.1-2009已廢止。

HBS（布氏硬度）是硬度指標(biāo)。布氏硬度是根據(jù)壓痕單位表面積上的載荷大小來計(jì)算硬度值，它不適用于測定硬度較高的材料。 布氏硬度=F（載荷）/A凹（壓痕球形表面積） 。

中文名

布氏硬度

外文名

HBS

公式

F（載荷）/A凹

硬度

金屬抵抗硬的物體壓陷表面能力

金屬材料抵抗硬的物體壓陷表面的能力，稱為硬度。

根據(jù)試驗(yàn)方法和適用范圍不同，硬度又可分為布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度、顯微硬度和高溫硬度等。

A、布氏硬度（HB） 　用一定直徑的鋼球或硬質(zhì)合金球，以規(guī)定的試驗(yàn)力（F）壓入式樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，測量試樣表面的壓痕直徑（L）。布氏硬度值是以試驗(yàn)力除以壓痕球形表面積所得的商。以HBS（鋼球）表示，單位為N/mm2(MPa)。

其計(jì)算公式為： 　式中：F--壓入金屬試樣表面的試驗(yàn)力，N； 　D--試驗(yàn)用鋼球直徑，mm； 　d--壓痕平均直徑，mm。 　測定布氏硬度較準(zhǔn)確可靠，但一般HBS只適用于450N/mm2（MPa）以下的金屬材料，對于較硬的鋼或較薄的板材不適用。在鋼管標(biāo)準(zhǔn)中，布氏硬度用途最廣，往往以壓痕直徑d來表示該材料的硬度，既直觀，又方便。

舉例：120HBS10/1000/30：表示用直徑10mm鋼球在1000Kgf（9.807KN）試驗(yàn)力作用下，保持30s（秒）測得的布氏硬度值為120N/ mm2（MPa）。

B、洛氏硬度（HR） 　洛氏硬度試驗(yàn)同布氏硬度試驗(yàn)一樣，都是壓痕試驗(yàn)方法。不同的是，它是測量壓痕的深度。即，在初邕試驗(yàn)力（Fo）及總試驗(yàn)力（F）的先后作用下，將壓頭（金鋼廠圓錐體或鋼球）壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后，卸除主試驗(yàn)力，用測量的殘余壓痕深度增量（e）計(jì)算硬度值。其值是個(gè)無名數(shù)，以符號HR表示，所用標(biāo)尺有A、B、C、D、E、F、G、H、K等9個(gè)標(biāo)尺。其中常用于鋼材硬度試驗(yàn)的標(biāo)尺一般為A、B、C，即HRA、HRB、HRC。

硬度值用下式計(jì)算： 　當(dāng)用A和C標(biāo)尺試驗(yàn)時(shí)，HR=100-e 　當(dāng)用B標(biāo)尺試驗(yàn)時(shí)，HR=130-e 　式中e--殘余壓痕深度增量，其什系以規(guī)定單位0.002mm表示，即當(dāng)壓頭軸向位移一個(gè)單位（0.002mm）時(shí)，即相當(dāng)于洛氏硬度變化一個(gè)數(shù)。e值愈大，金屬的硬度愈低，反之則硬度愈高。 　上述三個(gè)標(biāo)尺適用范圍如下： 　HRA（金剛石圓錐壓頭）20-88 　HRC（金剛石圓錐壓頭）20-70 　HRB（直徑1.588mm鋼球壓頭）20-100 　洛氏硬度試驗(yàn)是應(yīng)用很廣的方法，其中HRC在鋼管標(biāo)準(zhǔn)中使用僅次于布氏硬度HB。洛氏硬度可適用于測定由極軟到極硬的金屬材料，它彌補(bǔ)了布氏法的不足，較布氏法簡便，可直接從硬度機(jī)的表盤讀出硬度值。但是，由于其壓痕小，故硬度值不如布氏法準(zhǔn)確。

C、維氏硬度（HV） 　維氏硬度試驗(yàn)也是一種壓痕試驗(yàn)方法，是將一個(gè)相對面夾角為1360的正四棱錐體金剛石壓頭以選定的試驗(yàn)力（F）壓入試驗(yàn)表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，測量壓痕兩對角線長度。 　維氏硬度值是試驗(yàn)力除以壓痕表面積所得之商，

其計(jì)算公式為： 　式中：HV--維氏硬度符號，N/mm2(MPa)； 　F--試驗(yàn)力，N； 　d--壓痕兩對角線的算術(shù)平均值，mm。 　維氏硬度采用的試驗(yàn)力F為5（49.03）、10（98.07）、20（196.1）、30（294.2）、50（490.3）、100（980.7）Kgf(N)等六級，可測硬度值范圍為5～1000HV。

表示方法舉例：640HV30/20表示用30Hgf（294.2N）試驗(yàn)力保持20S（秒）測定的維氏硬度值為640N/mm2(MPa)。

維氏硬度法可用于測定很薄的金屬材料和表面層硬度。它具有布氏、洛氏法的主要優(yōu)點(diǎn)，而克服了它們的基本缺點(diǎn)，但不如洛氏法簡便。維氏法在鋼管標(biāo)準(zhǔn)中很少用。 　HB是用一定的力將一定直徑（2.5、5、10）的鋼球壓向被測材料的表面，然后測量被測材料表面鋼球壓痕的直徑以判斷材料的硬度。 　材料的原始狀態(tài)和鋼材的退火、正火或調(diào)質(zhì)常用HB。 　HR有A、B 、C3三種。A和C 用120度的金剛石正圓錐體作測頭，B用直徑1.588的鋼球作測頭。測量方法都是先用一個(gè)預(yù)壓力將測頭壓在被測材料的表面，再施以主壓力，然后撤除主壓力，測量壓入深度判斷材料的硬度。 　HV是對HR的一種改良。因120度的正圓錐體不符合金剛石的晶體結(jié)構(gòu)，不易磨好，所以HV將測頭改為棱圓椎體，頂端可以制作得非常精良。測量方法同HR。 　HRA和HV用來測量材料經(jīng)表面熱處理，如氮化、滲碳以后的表面硬度，HRC常用于測量淬火后硬度?！?、哈佛大學(xué)商學(xué)院（Harvard Business School ）的縮寫2100433B

硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標(biāo)之一。一般硬度越高，耐磨性越好。

中文名

材料抵抗硬物體壓入其表面的能力

外文名

hb

級別分類

1-9級

特點(diǎn)

一般硬度越高，耐磨性越好

常用的硬度指標(biāo)有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。

（1）布氏硬度（HB）

以一定的載荷（一般3000kg）把一定大小（直徑一般為10mm）的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時(shí)間，去載后，負(fù)荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值（HB），單位為公斤力/mm2 (N/mm2)。

（2）洛氏硬度（HR）

當(dāng)HB>450或者試樣過小時(shí)，不能采用布氏硬度試驗(yàn)而改用洛氏硬度計(jì)量。它是用一個(gè)頂角120°的金剛石圓錐體或直徑為1.59mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測材料表面，由壓痕的深度求出材料的硬度。根據(jù)試驗(yàn)材料硬度的不同，分三種不同的標(biāo)度來表示：

HRA：是采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如硬質(zhì)合金等）。

HRB：是采用100kg載荷和直徑1.59mm淬硬的鋼球，求得的硬度，用于硬度較低的材料（如退火鋼、鑄鐵等）。

HRC：是采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度極高的材料（如淬火鋼等）。

（3）維氏硬度（HV）

以120kg以內(nèi)的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值，即為維氏硬度值（HV）

（4）指HB鉛筆，為中硬度

H=HARD

B=BLACK 2100433B

布氏硬度計(jì)大型硬度計(jì)

門式機(jī)架，大型可移動(dòng)平臺，最大移動(dòng)距離1000mm；試件測試高度最大可達(dá)950mm；主軸橫向移動(dòng)距離500mm；是國內(nèi)最大的布氏硬度計(jì)特別適用于測定大型金屬零件的布氏硬度

布氏硬度計(jì)錘擊硬度計(jì)

原理:錘擊布氏硬度計(jì)依靠錘擊方式向鋼球施加試驗(yàn)力，鋼球在錘擊力的作用下瞬間壓入試樣，在試樣上留下壓痕，測出壓痕直徑，查表，即可得到布氏硬度值。

特點(diǎn):

1. 錘擊布氏硬度計(jì)操作簡單，攜帶方便，不用取樣，試驗(yàn)速度快，對試樣表面要求低。

2. 錘擊布氏硬度計(jì)采用布氏硬度試驗(yàn)原理，將大直徑球壓頭壓入試樣表面，試驗(yàn)面積較大，適于測試晶粒比較粗大的大型鑄鍛件。

3. 錘擊布氏硬度計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格較低，是一種比較廉價(jià)的儀器。

4. 錘擊布氏硬度檢測屬于沖擊式硬度試驗(yàn)方法，鋼球的壓入瞬間完成，不能像標(biāo)準(zhǔn)布氏硬度試驗(yàn)?zāi)菢?，讓試?yàn)力保持若干秒的時(shí)間，讓壓痕處的金屬實(shí)現(xiàn)充分的塑性變形，因此，錘擊布氏硬度計(jì)的測試精度要比臺式布氏硬度計(jì)低。

5. 錘擊布氏硬度計(jì)盡管屬于精度較低的沖擊式硬度試驗(yàn)方法，但是它又屬于在各種硬度試驗(yàn)方法中精度較高的布氏硬度試驗(yàn)，與其他沖擊式硬度試驗(yàn)方法相比（例如：肖氏硬度計(jì)、里氏硬度計(jì)）。對試驗(yàn)結(jié)果的影響因素比較少，試驗(yàn)結(jié)果比較穩(wěn)定，測試值比較可靠。

6. 錘擊布氏硬度計(jì)同臺式布氏硬度計(jì)相同，測試后會(huì)在工件上留下一個(gè)在任何時(shí)候都可以重復(fù)檢驗(yàn)的布氏硬度壓痕，當(dāng)對試驗(yàn)結(jié)果有懷疑或供需雙方發(fā)生分歧時(shí)可以再次檢驗(yàn)布氏壓痕。這一點(diǎn)要優(yōu)于里氏硬度計(jì)。

7. 錘擊布氏硬度計(jì)要使用消耗品，每次測試都要有一定的成本，普通錘擊硬度計(jì)的消耗品是條形布氏硬度塊，一個(gè)硬度塊可以用幾十次。剪銷錘擊硬度計(jì)的消耗品是剪銷，每次測試消耗一支剪銷。錘擊布氏硬度計(jì)每次試驗(yàn)的成本平均是幾毛錢。鑒于錘擊布氏硬度計(jì)主要用于測試大中型工件，這樣的成本一般可以接受。