布氏硬度压痕测量原理说明

布氏硬度计（GB/—2002）1. 布氏硬度计原理对直径为D的硬质合金球压头施加规定的试验力，使压头压入试样表面，经规定的保持时间后，除去试验力，测量试样表面的压痕直径d，布氏硬度用试验力除以压痕表面积的商来计算。

图1布氏硬度试验原理HB =F / S (1)=F /πDh (2)=×2F /πDh (3)=×2F/πD (D—) (4)式中：F ——试验力，N；S ——压痕表面积，mm；D ——球压头直径，mm；h ——压痕深度，mm；d ——压痕直径，mm2. 布氏硬度计的特点布氏硬度试验的优点是其硬度代表性好，由于通常采用的是10mm球压头，3000kg试验力，其压痕面积较大，能反映较大范围内金属各组成相综合影响的平均值，而不受个别组成相及微小不均匀度的影响，因此特别适用于测定灰铸铁、轴承合金和具有粗大晶粒的金属材料。

它的试验数据稳定，重现性好，精度高于洛氏，低于维氏。

此外布氏硬度值与抗拉强度值之间存在较好的对应关系。

布氏硬度试验的缺点是压痕较大，成品检验有困难，试验过程比洛氏硬度试验复杂，要分别完成测量操作和压痕测量，因此要求操作者具有一定的经验。

3. 布氏硬度计的应用布氏硬度计主要用于组织不均匀的锻钢和铸铁的硬度测试，锻钢和灰铸铁的布氏硬度与拉伸试验有着较好的对应关系。

布氏硬度试验还可用于有色金属、钢材和经过调质热处理的半成品工件，采用小直径球压头可以测量小尺寸和较薄材料。

布氏硬度计多用于原材料和半成品的检测，由于压痕较大，一般不用于成品检测。

4. 布氏硬度试验条件的选择如同洛氏硬度试验关于标尺的选择一样，布氏硬度试验也要遇到试验条件的选择问题，即试验力F和压头球直径D的选择。

这种选择不是任意的，而是要遵循一定的规则，并且要注意试验力和压头球直径的合理搭配，应用起来比洛氏硬度试验略显复杂。

布氏硬度试验最常用的试验条件是采用10mm直径的球压头，3000kg试验力。

这一条件能够最大限度地体现布氏硬度的特点。

硬度计的原理
硬度计是一种用于测量材料硬度的仪器。

不同类型的硬度计采用不同的原理，以下介绍几种常见的硬度计原理：
1. 布氏硬度计原理：布氏硬度计是通过将一个钢球或钨碳化钨球压入材料表面来测量硬度。

硬度计中的压入深度与施加的载荷成正比。

布氏硬度值通过测量压入球对应的压入深度来确定。

2. 洛氏硬度计原理：洛氏硬度计使用一个金刚石圆锥或硬质合金球在材料表面施加压力来测量硬度。

硬度值由测量压痕的直径和使用的载荷大小来确定。

3. 维氏硬度计原理：维氏硬度计是通过在材料表面施加一个标准的压入载荷，然后测量压痕的对角线长度来测量硬度。

硬度值是通过将载荷和压痕对角线长度的比例与标准维氏硬度标尺进行比较得到的。

4. 硬度计原理：硬度计使用一个钻石或硬质合金锥形针尖，通过施加一定的载荷并测量针尖在材料表面产生的压痕大小来测量硬度。

硬度值由载荷大小和压痕面积的比例确定。

以上是常见的硬度计原理，每种原理都有其适用的材料和测量范围。

在使用硬度计时，需要根据具体的硬度计类型和材料性质选择适当的载荷和试验条件，以确保准确测量材料的硬度。

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布氏、洛氏、维氏硬度试验原理及优缺点介绍硬度是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，是衡量材料软硬的判据，是一个综合的物理量。

材料的硬度越高，耐磨性越好，故常将硬度值作为衡量材料耐磨性的重要指标之一。

硬度的测定常用压入法。

把规定的压头压入金属材料表面层，然后根据压痕的面积或深度确定其硬度值。

根据压头和压力不同，常用的硬度指标有布氏硬度（HBS、HBW）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC等）和维氏硬度（HV）。

一、布氏硬度1、试验原理用直径为D的淬火钢球或硬质合金球，以相应的试验力F压入试样表面，保持规定的时间后卸除试验力，在试样表面留下球形压痕，如左图所示。

布氏硬度值用球面压痕单位面积上所承受的平均压力表示。

用淬火钢球作压头时，布氏硬度用符号“HBS”表示;用硬质合金球作压头，布氏硬度用符号“HBW”表示。

HBS(HBW)：用钢球（硬质合金球）试验的布氏硬度值；F：试验力（N）； d：压痕平均直径（mm）； D：钢球（硬质合金球）直径（mm）．布氏硬度的单位为N/mm2，但习惯上只写明硬度值而不标出单位。

2、选择试验规范在进行布氏硬度试验时，钢球直径Ｄ、施加的试验力Ｆ和试验力保持时间、应根据被测试金属的种类和试样厚度，按下表所示的布氏硬度试验规范正确地进行选择。

布氏硬度试验规范由布氏硬度值的计算公式可以看出，当所加试验力Ｆ与钢球（或硬质合金球）直径Ｄ已选定时，硬度埴HBS（HBW）只与压痕直径d 有关。

d 越大，则HBS（HBW）值越小，表明材料越软；反之，d 越小，HBS（HBW）值越大，表明材料越硬。

除了采用钢球（或硬质合金球）直径Ｄ为10ｍｍ，试验力Ｆ为3000ｋｇｆ（２９４２１Ｎ），保持时间10－15s的试验条件外，在其它试验条件下测得的硬度值，应在符号HBS 的后面用相应的数字注明压头直径、试验力大小和试验力保持时间。

如120HBS10/1000/30，即表示用10mm的钢球作压头，在1000kgf(9807N)的试验力作用下，保持时间为30s后所测得的硬度值为120。

铜的布氏硬度铜是一种常见的金属材料，具有优异的导电、导热性能，广泛用于电气、建筑、制造等领域。

铜的硬度是衡量其力学性能的重要指标之一，通常采用布氏硬度试验来测定。

下面将详细介绍铜的布氏硬度。

一、布氏硬度试验原理布氏硬度试验是一种通过测量金属材料在一定压力下压入深度来确定其硬度的试验方法。

试验时，将一定直径的硬质合金球放在试样表面上，然后施加一定的压力，保持一定时间后卸载，测量压痕的直径并计算硬度值。

布氏硬度试验的优点是测量范围广、压痕小、试验过程简单、可重复性好，适用于各种金属材料的硬度测定。

二、铜的布氏硬度试验在测定铜的布氏硬度时，通常采用标准硬质合金球，直径为10毫米，球面曲率半径为0.00035米，试验力为1000千克力（9.807牛），试验时间为10-15秒。

试验时，将试样放置在支承台上，然后将硬质合金球放在试样表面上，调整试验力保持时间，然后在压痕表面测量两个互相垂直的方向上的直径，计算平均值并乘以硬度计算公式得到硬度值。

三、影响铜布氏硬度的因素铜的布氏硬度受多个因素影响，包括纯度、晶粒大小、冷加工等。

1．纯度：纯度是影响铜布氏硬度的重要因素之一。

随着杂质含量的增加，铜的硬度会逐渐降低。

例如，在纯铜中加入少量杂质元素如铁、锌等，会导致硬度下降。

2．晶粒大小：铜的晶粒大小也会影响其硬度。

细晶粒的铜具有较高的硬度，而粗晶粒的铜则具有较低的硬度。

这是因为在细晶粒铜中，晶界数量较多，阻碍了位错的运动，使得材料难以变形和加工。

3．冷加工：冷加工可以显著提高铜的硬度。

经过冷拉、冷轧等处理后，铜的晶粒会变得更加细小，同时也会产生更多的缺陷和位错，从而增加材料的硬度。

四、铜布氏硬度的应用铜布氏硬度的应用非常广泛，包括以下几个方面：1．质量控制：在铜材生产过程中，通过检测布氏硬度可以控制产品质量和稳定性。

如果硬度值超出标准范围，则可能存在质量问题或生产工艺问题。

2．设备选材：在机械制造中，根据所需承受的载荷和工作环境选择具有适当布氏硬度的铜材可以保证设备的可靠性和寿命。

布氏硬度计原理
布氏硬度计利用压头对物体进行压痕测试，根据压痕大小来评估物体的硬度。

其原理是利用压头对被测试物体表面施加标准化压力，然后测量压头对物体表面的压痕直径，根据压痕直径与标准化压力的关系来确定物体的硬度。

布氏硬度计的压头是一个钢珠，它在进行测试时会从一定高度自由坠落，以获得足够的动能。

压头坠落后与物体表面发生弹性变形和塑性变形，形成一个圆形或椭圆形压痕。

压痕的直径可以通过显微镜或光学放大镜来测量。

根据布氏硬度计的标准化压力和压痕直径的测量数据，可以利用布氏硬度计的硬度比例尺将物体的硬度等级进行划分。

硬度比例尺是根据试验数据和经验而建立的一组数值，用于表示物体的硬度。

数值越大，表示物体的硬度越高。

布氏硬度计具有测量范围广、操作简单、重复性好等优点，广泛应用于金属、塑料、橡胶等材料的硬度测试。

布氏硬度实验原理布氏硬度实验是一种常用的金属材料硬度测试方法，通过在材料表面施加一定载荷，并测量压痕的直径来确定材料的硬度。

本文将介绍布氏硬度实验的原理和相关知识。

1. 布氏硬度实验原理。

布氏硬度实验是利用金属材料在受力作用下产生的压痕来测定材料的硬度。

在布氏硬度实验中，一颗钢球或钻石锥头以一定的载荷作用在试样表面上，压痕的直径或者压痕的长径和短径之比即为硬度值，用布氏硬度数表示。

布氏硬度实验是通过对金属材料表面进行压痕试验，来测定材料的硬度。

2. 布氏硬度实验的原理。

布氏硬度实验是通过在金属材料表面施加一定载荷，形成一个可测量的压痕，然后根据压痕的大小来确定材料的硬度。

在布氏硬度实验中，载荷和压头的选择是非常重要的，载荷的大小和压头的形状会直接影响到压痕的形成和测量结果的准确性。

3. 布氏硬度实验的步骤。

进行布氏硬度实验时，首先要选择合适的压头和载荷，然后将试样放在硬度试验机上，施加载荷使压头压入试样表面，保持一定时间后卸载，用显微镜测量压痕的长径和短径，根据压痕的大小计算出硬度值。

在实验过程中，要保证试样表面的平整度和光洁度，以保证测量结果的准确性。

4. 布氏硬度实验的应用。

布氏硬度实验广泛应用于金属材料的硬度测试中，特别是对于脆性材料和薄壁管材料，布氏硬度实验具有较高的灵敏度和准确性。

通过布氏硬度实验可以对金属材料的硬度进行快速、准确的测定，为材料的选用和工艺参数的确定提供了重要的参考依据。

5. 结语。

布氏硬度实验是一种简单、快捷、准确的金属材料硬度测试方法，通过对材料表面施加一定载荷来形成压痕，然后测量压痕的大小来确定材料的硬度。

布氏硬度实验在工程领域中具有重要的应用价值，能够为材料的选用和工艺参数的确定提供重要参考依据。

通过本文的介绍，相信大家对布氏硬度实验的原理和应用有了更深入的了解，希望能够对大家的学习和工作有所帮助。

HB-3000型布氏硬度计用户使用手册莱州华银试验仪器有限公司（原山东掖县材料试验机厂）硬度是金属材料及合金材料机械性能的重要指标,通常指的是一种材料抵抗另一较硬的具有一定形状、尺寸并且本身不发生残余变形的物体压入其表面的能力。

HB-3000型布氏硬度计可用于测定未经淬火钢、铸铁、有色金属及质地较软的轴承合金等的布氏硬度值；适用于厂矿、科研单位和大专院校试验室。

布氏硬度试验是把一定直径的淬火钢球以规定的负荷压入试样表面经规定的保荷时间后卸除负荷，测量试样表面的压痕直径(见图1)，计算出布氏硬度值。

改值以试样压痕表面积上的平均压力（公斤力/毫米2）表示(见表1)。

用式（1）计算：布氏硬度=0.102*)(222d D D D F--π……………… (1) 表1 符号及名称符号名称 单位 D硬质合金球直径 毫米 F试验力 牛顿 d压痕平均直径 毫米 d 1,d 2在两相互垂直方向测量的压痕直径 毫米 h压痕深度 毫米 HBW 布氏硬度错误！未指定书签。

图1 布氏硬度试验原理图对一定直径的硬质合金球施加试验力压入试样表面，经规定保持时间后，卸除试验力，测量试样表面压痕的直径，见图1。

示例:350HBW5/750 表示用直径5mm 的硬质合金球在7.355KN 试验力下保持10s-15s 测定的布氏硬度值为350.*本节“试验原理”的内容参考中华人民共和国国家标准《金属布氏硬度试验》（GB/T231.1-2002）概述 试验原理 产品介绍布氏硬度试验最常用的标准条件是硬质合金球压头为10毫米（见图2）、负荷为3000公斤力，此时最能体现布氏硬度的特点。

但是，由于试样的软硬不同、大小不一，一种负荷、一种钢球是不能满足的。

对于同一试样，采用不同直径的钢球及不同的负荷，要得到相同的硬度值；或者说要获得可以比较的结果，只有在负荷与钢球直径的平方之比为一常数时才可能（见表2）。

表2 布氏硬度试验钢球直径和负荷选择表负荷F 与钢球D 2之比 钢球直径D 硬度范围 (硬度值)适用对象 10 5 2.5 1.251 30 3000 750 187.5 46.9 30.0 140-(945) 钢、灰口铸铁、铝 10 1000 250 62.5 15.6 10.0 48-3155 500 125 31.2 7.8 5.0 23.8-158 退火铝2.5 250 62.5 15.63.9 2.5 11.9-79 轴承合金1.25 125 31.2 7.82.0 1.2 6.0-39 导线0.5 50 12.5 3.1 0.8 0.5 2.4-15.8 柔软材料图2硬质合金球压头主要技术参数见表3、图3表3主要技术参数项目（代号）内容高度（H ）842毫米 宽度（W ）268毫米 长度（L ）700毫米 试件最大高度（带保护套）（B ）230毫米 压头中心至机壁距离（A ）120毫米 硬度计净重210公斤 硬度单位试验力级数（kgf ） 硬质合金压头（mm ） 布氏 187.5 250 750 1000 3000 2.5 5 10 技术参数 适用范围图3 外形尺寸示意图机构部件简述本硬度计属杠杆硬度计结构，这种硬度计体积小，便于使用，广泛应用于生产一线，其结构见图4本硬度计主要包括升降部件，主轴部件，杠杆系统，减速器部件，换向开关部件组成。

布氏硬度试验原理
布氏硬度试验是一种常用的材料硬度测试方法，它利用布氏硬度计进行测试。

试验时，先将被测材料放在平坦的工作台上，然后用一定负荷（一般为10-3000kg）的刚球形钨碳酸盐硬度
子压入材料表面，并持续作用一段时间，然后减小负荷，测量产生的压入印痕的对角长度，从而确定材料硬度。

布氏硬度的计算公式为：
布氏硬度值（HB）= 负荷（kgf）/ 印痕面积（mm²）
其中，负荷是指刚球形硬度子所施加在材料表面的力量，印痕面积是指刚球形硬度子在材料表面产生的压入印痕的面积。

通常情况下，布氏硬度的计算是根据压入印痕的对角长度进行的。

布氏硬度试验的原理是基于材料硬度与其抵抗外力的能力之间的关系。

在试验过程中，刚球形硬度子对材料施加的压力会引起局部塑性变形，并形成可见的压入印痕。

材料越硬，它能够抵抗外力的能力就越强，对应的布氏硬度值就会较高。

相比于其他硬度测试方法，布氏硬度试验方法具有以下优点：
1. 试验过程简单，操作方便；
2. 可测试多种材料，适用范围广；
3. 测试结果准确可靠，重复性好。

由于布氏硬度试验的简便性和广泛应用性，在工程领域和科学研究中得到了广泛应用。