布氏硬度

布氏硬度（HB）一般用于材料較軟的時候，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，保持一段時間，去載后，負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)材料的實際性能再確定。

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確，數(shù)據(jù)重復性強。

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，如果只采用一種標準的試驗力F和壓頭直徑D，就會出現(xiàn)對某些工件和材料的不適應的現(xiàn)象。

因此，在生產(chǎn)中進行布氏硬度試驗時，要求能使用不同大小的試驗力和壓頭直徑，對于同一種材料采用不同的F和D進行試驗時，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度值 。

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。

國家標準（GB231-84）規(guī)定布氏硬度試驗時，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（布氏硬度試驗規(guī)范）選擇試驗壓頭（鋼頭）的直徑D、試驗力F及保持時間。

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)字表示試驗條件：

①壓頭的球體直徑；

②試驗載荷；

③試驗載荷保持的時間（10~15s不標注）。

例如170HBS10/1000/30表示用直徑10mm的鋼球，在9807 N（1000 kgf）的試驗載荷作用下，保持30s時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）的試驗載荷作用下，保持10~15s時測得的布氏硬度值為530。

布氏硬度試驗原理

布氏硬度HB的計算式為 ：

式中 d——壓痕直徑，mm；h——壓痕深度，mm。

只要測出壓痕直徑，即可通過計算或查表求出 HB值。

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

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

布氏硬度試驗條件

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

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

載荷保持的時間，一般黑色金屬為10～15s；有色金屬為30s；布氏硬度值小于35時為60s。

布氏硬度優(yōu)缺點

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確。 布氏硬度值和抗拉強度之間有一定的關(guān)系，因此可按布氏硬度值近似確定金屬材料的抗拉強度。

如被試金屬硬度過高，將影響硬度值的準確性，所以布氏硬度試驗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

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)行的是國家標準GB/T231-1984，布氏硬度試驗用鋼球壓頭進行試驗的用HBS表示，用硬質(zhì)合金球頭試驗的用HBW表示。同樣的試塊，當其它試驗條件完全相同的情況下，兩種試驗結(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GB/T231-1984廢止，我國等效執(zhí)行國際標準ISO6506，制定了新的國家標準：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)布氏硬度實驗標準已更新為“GB∕T 231.1-2018 金屬材料 布氏硬度試驗 第1部分: 試驗方法”版本，GB/T 231.1-2009已廢止。

HBS（布氏硬度）是硬度指標。布氏硬度是根據(jù)壓痕單位表面積上的載荷大小來計算硬度值，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)定的試驗力（F）壓入式樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗力，測量試樣表面的壓痕直徑（L）。布氏硬度值是以試驗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)。

其計算公式為： 　式中：F--壓入金屬試樣表面的試驗力，N； 　D--試驗用鋼球直徑，mm； 　d--壓痕平均直徑，mm。 　測定布氏硬度較準確可靠，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。在鋼管標準中，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） 　洛氏硬度試驗同布氏硬度試驗一樣，都是壓痕試驗方法。不同的是，它是測量壓痕的深度。即，在初邕試驗力（Fo）及總試驗力（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)定保持時間后，卸除主試驗力，用測量的殘余壓痕深度增量（e）計算硬度值。其值是個無名數(shù)，以符號HR表示，所用標尺有A、B、C、D、E、F、G、H、K等9個標尺。其中常用于鋼材硬度試驗的標尺一般為A、B、C，即HRA、HRB、HRC。

硬度值用下式計算： 　當用A和C標尺試驗時，HR=100-e 　當用B標尺試驗時，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，即當壓頭軸向位移一個單位（0.002mm）時，即相當于洛氏硬度變化一個數(shù)。e值愈大，金屬的硬度愈低，反之則硬度愈高。 　上述三個標尺適用范圍如下： 　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 　洛氏硬度試驗是應用很廣的方法，其中HRC在鋼管標準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，它彌補了布氏法的不足，較布氏法簡便，可直接從硬度機的表盤讀出硬度值。但是，由于其壓痕小，故硬度值不如布氏法準確。

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

其計算公式為： 　式中：HV--維氏硬度符號，N/mm2(MPa)； 　F--試驗力，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，而克服了它們的基本缺點，但不如洛氏法簡便。維氏法在鋼管標準中很少用。 　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預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?！?、哈佛大學商學院（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

一般硬度越高，耐磨性越好

常用的硬度指標有布氏硬度、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?。ㄖ睆揭话銥?0mm）的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時間，去載后，負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HB>450或者試樣過小時，不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。它是用一個頂角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)試驗材料硬度的不同，分三種不同的標度來表示：

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

布氏硬度計大型硬度計

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

布氏硬度計錘擊硬度計

原理:錘擊布氏硬度計依靠錘擊方式向鋼球施加試驗力，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:

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

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

3. 錘擊布氏硬度計結(jié)構(gòu)簡單，價格較低，是一種比較廉價的儀器。

4. 錘擊布氏硬度檢測屬于沖擊式硬度試驗方法，鋼球的壓入瞬間完成，不能像標準布氏硬度試驗那樣，讓試驗力保持若干秒的時間，讓壓痕處的金屬實現(xiàn)充分的塑性變形，因此，錘擊布氏硬度計的測試精度要比臺式布氏硬度計低。

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

6. 錘擊布氏硬度計同臺式布氏硬度計相同，測試后會在工件上留下一個在任何時候都可以重復檢驗的布氏硬度壓痕，當對試驗結(jié)果有懷疑或供需雙方發(fā)生分歧時可以再次檢驗布氏壓痕。這一點要優(yōu)于里氏硬度計。

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