IS1500-1983 铁质金属材料布氏硬度试验方法-中文版)

布氏硬度测量方法硬度是反映材料力学性能的基本指标，而布氏硬度测量方法由于压痕大、测量结果较准确，是金属硬度检测中应用最广泛的检测方法之一。

目前，国内大多数采用光学显微镜人工读数的方式进行压痕测量，然后再查表或计算得出布氏硬度测量值。

随着图像传感器技术及图像测量技术的发展，尤其是近几年机器视觉识别技术的飞速发展，采用图像测量技术进行布氏硬度压痕测量的方法快速兴起。

除了对压痕进行直接测量的方法，近年来，在国内外也出现了测深法，是通过测量压头压入被测材料的深度，换算面积从而计算布氏硬度。

为更好地了解各种方法的优缺点，来自河钢集团钢研总院理化检测中心的宋月、白丽娟、孙晓冉等几位研究人员对目前国内外使用的布氏硬度测量方法进行了分析，以期改善测量方法。

1人工测量方法布氏硬度是将某直径D的碳化钨合金球施加试验力F压入试样表面，保持规定时间后卸除试验力，测量试样表面压痕的直径d，布氏硬度与试验力除以压痕表面积的商成正比。

其中压痕直径是在压痕的两个相互垂直方向上利用光学读数显微镜进行测量，根据测得的两压痕直径求得压痕平均直径，然后再带入公式求得其布氏硬度。

在利用光学读数显微镜测量压痕的过程中读数对光照强度比较敏感，因此，该方法对光源要求较高。

同时，放在试样表面的光学显微镜极其容易偏动，试验人员需要格外细心并且反复瞄准压痕边界线，给压痕测量工作造成了极大的不便，准确性也有所降低。

针对此问题高斐等研究了一种金属布氏硬度计检测用压痕测量装置，该装置包含磁力开关部分和显微固定部分，利用磁力将试样固定，使得测量过程中试样不易移动，操作简单，适用性较强，方便测量不同尺寸的试样。

试验人员在利用光学读数显微镜测量压痕时，选取压痕的内径和外径对结果也有较大的影响。

邹声文等测量了压痕的外径和内径，得出距离外径1/3处的直径更能准确、可靠地表示真实压痕的大小。

除了可以利用光学显微镜测量以外，在光学测量的基础上，也进行了一些改进。

利用电荷耦合元件(CCD)摄取压痕图像，输入到计算机中。

布氏硬度法摘要：一、布氏硬度法的概述二、布氏硬度法的原理与操作步骤三、布氏硬度法的应用领域四、布氏硬度法的优缺点五、提高布氏硬度测试准确性的方法正文：一、布氏硬度法的概述布氏硬度法是一种测量材料硬度的方法，其命名源于发明者布氏（Brinell）。

该方法适用于测定金属、合金、陶瓷、塑料等材料的硬度，是工程领域中常用的一种硬度测试方法。

二、布氏硬度法的原理与操作步骤布氏硬度法原理：通过用一定直径的硬质合金球或金刚石圆锥尖端，在一定的试验力作用下，对材料表面进行压痕实验。

根据压痕的直径或面积，计算出材料的硬度值。

操作步骤：1.准备试验设备：硬度计、试样、硬质合金球或金刚石圆锥、试验力等。

2.放置试样：将试样放置在试验台上，保证试样表面平整、无砂轮痕迹。

3.调整硬度计：根据试样的硬度范围，选择合适直径的硬质合金球或金刚石圆锥，并调整试验力。

4.施加载荷：按照规定的试验力，将硬质合金球或金刚石圆锥压入试样表面，保持一定时间后卸载。

5.观察压痕：卸载后，观察压痕的形状和大小，记录压痕直径或面积。

6.计算硬度值：根据压痕直径或面积，对照硬度计算公式，计算出材料的硬度值。

三、布氏硬度法的应用领域布氏硬度法广泛应用于金属材料、合金、陶瓷、塑料等材料的硬度检测。

尤其在金属材料领域，布氏硬度法是常用的硬度测试方法。

四、布氏硬度法的优缺点优点：1.设备简单，操作方便，试验成本较低。

2.可以测量各种硬度的材料，适用范围广泛。

3.硬度值具有较好的重复性和再现性。

缺点：1.对试样表面要求较高，表面粗糙度较大时，测量结果偏差较大。

2.测量过程较耗时，不适合大批量快速检测。

3.无法测量硬度较低的材料，如软质金属和纯金属。

五、提高布氏硬度测试准确性的方法1.选用高精度的硬度计，确保测量设备的精度。

2.严格控制试验条件，如试验力、保持时间等。

3.提高试样表面的加工质量，减小表面粗糙度对测量结果的影响。

4.选用合适的硬质合金球或金刚石圆锥，使其与被测材料匹配。

ASTM E10-10金属材料布氏硬度的标准试验方法本标准按固定的编号E10发布，紧随标记后的数字代表最初实施的年份，在经修订的情况下，代表最新修订本的年份。

括号中的数字代表最近一次复审的年份，右上标(ε)表示自上次修订或复审以来所作的编辑上的修改。

本标准业经批准供美国国防部的机构使用。

1.范围1.1本试验方法适用于通过布氏压痕硬度原理测定金属材料布氏硬度。

本标准包括布氏硬度试验机的要求和布氏硬度试验执行程序。

1.2本标准包括以下四个附件的附加信息要求：布氏硬度试验设备的检定附录A1布氏硬度标准化设备附录A2布氏硬度压头的标定附录A3布氏硬度试验块的标定附录A41.3本标准包括布氏硬度试验相关的非强制性的附件信息：布氏硬度数值表附件X1确定布氏硬度不确定性程序的举例附录X21.4布氏硬度开始提出这个概念之时，力值水平采用千克-力（kgf）作为单位。

尽管本标准规定力值采用SI国际体系单位（即牛顿N），但由于历史沿革和方便继续使用kgf单位等原因，本标准还采用kgf单位表示的数值作为参考信息，同时本标准的多数讨论所涉及的力值单位均为kgf单位。

1.5本标准并不涉及与使用本标准有关的所有安全问题，若有任何安全问题。

在使用本标准以前，制定适当安全和健康操作规范并确定规定极限值的适用性，是本标准用户的职责。

2.引用文件2.1ASTM标准E29试验数据采用有效数字确定符合规范的标准方法E74对用于验证试验机力值指示的测力仪进行校准的校准方法E140布氏硬度、维氏硬度、洛氏硬度、洛氏表面硬度、努氏硬度和肖氏硬度的材料硬度转换表E384材料努氏和维氏硬度标准测试方法2.2美国轴承供应商协会标准ABMA10-1989金属压球2.3ISO标准ISO/IEC17011合格评定认可机构通用要求ISO/IEC17025校准和试验执行通用要求3.术语和等式3.1定义3.1.1校准—通过与仲裁设备或仲裁标准装置测定的数值相互比较，确定关键参数的数值。

金属硬度试验方法国家标准金属硬度是金属材料的一个重要性能指标，它直接影响着材料的加工性能、耐磨性和使用寿命。

因此，对金属硬度进行准确的测试和评定是非常重要的。

为了规范金属硬度的测试方法，我国制定了一系列的国家标准，以确保测试结果的准确性和可比性。

首先，金属硬度的测试方法需要选择适当的硬度测试仪器。

目前常用的硬度测试方法有洛氏硬度、巴氏硬度、维氏硬度等。

每种硬度测试方法都有相应的测试仪器，用户在选择测试方法时需要根据具体材料的硬度范围和测试要求来确定。

在进行测试之前，需要对测试仪器进行校准和标定，以确保测试结果的准确性。

其次，金属硬度的测试方法需要严格按照国家标准进行操作。

在进行测试之前，需要对试样进行表面处理，去除氧化层和污垢，以减小测试误差。

测试时需要保证试样与测试仪器之间的接触良好，避免外界干扰。

测试过程中需要按照标准要求施加力量，并在规定时间内进行测量，以获得准确的硬度数值。

另外，金属硬度的测试方法还需要进行数据处理和结果分析。

在测试完成后，需要对测试结果进行记录和整理，并进行数据分析和比对。

对于不同的硬度测试方法，需要根据标准要求进行结果的转换和比较，以确保测试结果的可比性和准确性。

同时，还需要对测试过程中可能存在的误差和影响因素进行分析和排除，以提高测试结果的可靠性。

最后，金属硬度的测试方法需要进行结果的评定和应用。

根据测试结果，可以对材料的硬度进行评定，并据此指导材料的选用和加工工艺的确定。

同时，测试结果还可以用于质量控制和产品认证，以确保产品的质量和可靠性。

综上所述，金属硬度的测试方法国家标准对于保证测试结果的准确性和可比性具有重要意义。

在实际测试过程中，需要严格按照标准要求进行操作，进行数据处理和结果分析，并根据测试结果进行评定和应用。

只有这样，才能确保金属硬度测试结果的可靠性，为材料的选用和加工工艺的确定提供可靠依据。

金属硬度测试方法一、前言金属硬度测试是材料力学中的一项重要测试，用于衡量金属材料的抗压能力和耐磨性。

本文将介绍常见的金属硬度测试方法，包括布氏硬度测试、维氏硬度测试、洛氏硬度测试以及显微硬度测试。

二、布氏硬度测试1. 原理布氏硬度测试是通过在被测材料表面施加一定载荷，在规定时间内测量印痕直径来计算出材料的硬度值。

载荷通常为30kg或100kg，时间为10-15秒。

2. 测试步骤（1）将被测材料放置在平整水平的试验台上。

（2）选择适当的钢珠和载荷，将钢珠置于压头下方。

（3）缓慢转动螺旋手轮，使压头缓慢下降，直至与被测材料接触。

（4）增加载荷至规定值，并保持一定时间后减小载荷。

（5）用放大镜或显微镜观察印痕，并使用游标卡尺或显微镜读数器测量印痕直径。

（6）根据公式计算出布氏硬度值。

三、维氏硬度测试1. 原理维氏硬度测试是通过在被测材料表面施加一定载荷，然后测量压头与被测材料之间的距离来计算出材料的硬度值。

载荷通常为1kg或5kg。

2. 测试步骤（1）将被测材料放置在平整水平的试验台上。

（2）选择适当的压头和载荷，将压头置于被测材料表面。

（3）缓慢增加载荷，直至压头与被测材料接触。

（4）减小载荷并记录下此时压头与被测材料之间的距离。

（5）根据公式计算出维氏硬度值。

四、洛氏硬度测试1. 原理洛氏硬度测试是通过在被测材料表面施加一定载荷，在规定时间内测量印痕深度来计算出材料的硬度值。

载荷通常为60kg或100kg，时间为15秒。

2. 测试步骤（1）将被测材料放置在平整水平的试验台上。

（2）选择适当的钢珠和载荷，将钢珠置于压头下方。

（3）缓慢转动螺旋手轮，使压头缓慢下降，直至与被测材料接触。

（4）增加载荷至规定值，并保持一定时间后减小载荷。

（5）用放大镜或显微镜观察印痕，并使用游标卡尺或显微镜读数器测量印痕深度。

（6）根据公式计算出洛氏硬度值。

五、显微硬度测试1. 原理显微硬度测试是通过在被测材料表面施加一定载荷，在显微镜下观察印痕大小来计算出材料的硬度值。

金属材料的硬度实验方法一、实验目的1．了解布氏硬度计、洛氏硬度计的主要构造及操作方法。

2．初步掌握布氏硬度值、洛氏硬度值的测定方法。

3．初步建立碳钢的含碳量与其硬度间的关系和热处理能改变材料硬度的概念。

二、实验原理概述1、概述硬度是指材料抵抗另一较硬的物体压人表面抵抗塑性变形的一种能力，是重要的力学性能指标之一。

与其他力学性能相比，硬度试验简单易行，又无损于工件，因此在工业生产中被广泛应用。

常用的硬度试验方法有：布氏硬度试验——主要用于黑色、有色金属原材料检验，也可用于退火、正火钢铁零件的硬度测定。

洛氏硬度试验——主要用于金属材料热处理后的产品性能检验。

维氏硬度试验——用于薄板材或金属表层的硬度测定，以及较精确的硬度测定。

显微硬度试验——主要用于测定金属树料的显微组织组分或相组分的硬度。

2、布氏硬度把直径为D （mm ）的淬火钢球或硬质合金球，在一定的负荷F （kgf 或N ）作用下，压入试件表面，并保持一定时间，而后卸除载荷，测得钢球在试样表面上所压出的压痕直径d ，从面计算出压痕球面积A ，然后再计算出单位面积所受的力(F/A 值)，用此数字表示试件的硬度值，即为布氏硬度，用符号HB 表示。

布氏硬度试验原理如图1-1所示。

公式⎥⎦⎤⎢⎣⎡--==2122)(2d D D D FAF HB πF ——负荷(kgf)；A ——压痕面积(mm)； 图1-1 布氏硬度试验原理如图 D ——球体直径(mm)。

球体直径D 和负荷F 是试验是选定的，因此，只要测出压痕直径d ，根据上式就能计算出布氏硬度值HB 。

在实际试验时，可根据测得的压痕直径d 直接查表（见附表A ）求得 布氏硬度值，不必代入公式进行繁琐的计算。

机械制造基础(上册)——工程材料及热加工工艺基础·16· ·16·GB231—84“金属布氏硬度试验方法”中规定了所用压头材料为淬火钢球和硬质合金球（碳化钨）两种。

金属硬度的测定实验一、实验目的1.了解布氏、洛氏及显微维氏硬度测定的基本原理及应用范围。

2.了解布氏、洛氏及显微维氏硬度试验机及硬度数据的测试方法。

二、实验原理金属的硬度可以认为是金属材料局部表面在接触压力的任用下抵抗塑性变形的一种能力。

硬度值是材料性能的一个重要指标。

试验方法简单、迅速，不需要专门的试样，同时保持试样的完整性，设备也比较简单。

而且对大多数金属材料，硬度值估算出它的抗拉强度。

因此在设计图纸的技术条件中大多规定材料的硬度值。

检验材料或工艺是否合格有时也需用硬度。

所以硬度试验在生产中广泛使用。

硬度测试方法很多，有压入法、弹性回跳法、划痕法。

压入法就是一个很硬的压头以一定的压力压入试样的表面，使金属产生压痕，然后根据压痕的大小来确定硬度值。

压痕越大，则材料越软；反之，则材料越硬。

根据压头类型和几何尺寸等条件的不同，常用的压入法用于测量布氏、洛氏和维氏硬度三种。

弹性回跳法就是将撞销从一定高度落到所试材料的表面上而发生回跳，用测得的撞销回跳的高度来表示硬度。

所测的硬度称为肖氏硬度。

撞销是一只具有尖端的小锥，尖端上常镶有金刚钻。

应用划痕法将棱锥形金刚钻针刻划所试物体的表面而发生划痕,用测得的划痕的深度分十级来表示硬度：滑石(talc)1（硬度最小），石膏(gypsum)2，方解石(calcite)3，萤石(fluorite)4，磷灰石(apatite)5，正长石(feldspar;orthoclase;periclase)6，石英(quartz)7，黄玉(topaz)8，刚玉(corundum)9，金刚石(diamond)10。

用划痕法测得的硬度称为莫氏硬度。

三、布氏硬度（HB ）布氏硬度用符号HB 表示。

这种试验方法是把规定直径（10mm 、5mm 、2.5mm ）的硬质合金球以一定的试验力压入所测材料的表面（如图1-1所示），保持规定时间后，测量表面压痕直径（如图1-2所示），然后按下式计算硬度：)(222d D D D P F P HBW --==π 式中 HBW-表示用硬质合金球测试时的布氏硬度值；P-载荷（kg ）；（1kg ＝9.8N ）D-压头钢球直径（mm ）；d-压痕平均直径（mm ）；F-压痕面积（mm 2）；式中只有d 是变数，故只需要测出压痕直径d ，根据已知D 和P 值就可以计算出HB 值。

金属材料硬度的测定方法1．金属材料的力学性能金属材料的力学性能是指金属材料在外力作用下表现出来的特性，如强度、塑性、硬度、冲击韧度等。

强度是指材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。

以屈服强度σs和抗拉强度σb最为常用。

塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力，常用延伸率(δ)和断面收缩率(ф)作为材料的塑性指标。

冲击韧度是指材料抵抗冲击载荷的能力。

金属材料韧性的好坏用冲击韧度值衡量。

硬度是指金属材料抵抗硬物压入其表面的能力。

工程上常用的有布氏硬度和洛氏硬度。

图1 布氏硬度试验原理图(1) 布氏硬度布氏硬度试验是用一定的载荷P，将直径为D的淬火钢球，在一定压力作用下，压入被测金属的表面(图1)，保持一定的时间后卸去载荷，以载荷与压痕表面积的比值作为布氏硬度值，用HB 表示。

HB值愈大，材料愈硬。

用布氏硬度试验测材料的硬度值，其测试数据比较准确，但不能测太薄的试样和硬度较高的材料。

(2) 洛氏硬度洛氏硬度试验是用一定的载荷将顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为1.588mm的淬火钢球压入被测试样表面，然后根据压痕的深度来确定它的硬度值。

用洛氏硬度计可以测量从软到硬的各种不同材料，这是因为它采用了不同的压头和载荷，组成各种不同的洛氏硬度标度，如HRA、HRB、HRC。

2．硬度测定方法（1）布氏硬度测定方法。

图2为HB－3000布氏硬度计。

测定硬度时其基本操作和程序如下：图2 HB－3000布氏硬度计1—指示灯 2—压头 3—工作台 4—立柱 5—丝杠 6—手轮 7—载荷砝码 8—压紧螺钉 9—时间定位器10—加载按钮1）将试样平稳放在工作台上，转动手轮使工作台徐徐上升使试样与压头接触（应注意压头固定是否可靠），到手轮打滑为至,此时初载荷已加上。

2）按下加载按钮，加荷指示灯亮，自动加载并卸载指示灯灭。

3）逆时针转动手轮，使工作台下降，取下试样。

4）用读数放大镜测量压痕直径，测得压痕直径后从表中查出布氏硬度值。

金属的硬度测定实验硬度是材料的重要力学性能之一，它反映了材料抵抗外界压力或表面损伤的能力。

因此，对于金属材料的硬度测定具有重要的意义。

本文将介绍金属的硬度测定实验，并详细讲解硬度测定的原理、常用测定方法和实验步骤。

一、硬度测定的原理硬度是材料的抗压能力，可以分为宏观硬度和微观硬度。

宏观硬度通常采用压痕法进行测定，即在试样表面施加不同压力，观察压痕的形态和尺寸来评定材料的硬度。

常见的宏观硬度测定方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。

布氏硬度是通过在试样表面施加一个标准钢球或钻石圆锥头，测定压痕的直径或直锥角来计算硬度值。

洛氏硬度则是通过压痕的深度来评定硬度，而维氏硬度则是通过弹性形变的量来反映材料的硬度。

二、硬度测定的常用方法1. 布氏硬度测试法步骤：（1）将试样固定好，使表面水平；（2）用布氏硬度计将带有钢球的压头放在试样上并施加规定的压力；（3）测量压痕的对角线长度，并通过查表得到相应的硬度值。

2. 洛氏硬度测试法步骤：（1）将试样固定好，表面水平；（2）用洛氏硬度计将带有钻石圆锥头的压头放在试样上并施加规定的压力；（3）测量压痕的深度，并通过查表得到相应的硬度值。

3. 维氏硬度测试法步骤：（1）将试样固定好，表面水平；（2）用维氏硬度计将带有金刚石压头的压头放在试样上并施加规定的压力；（3）测量压头在一定时间内的反弹高度，并通过查表得到相应的硬度值。

三、实验步骤1. 准备试样：选择需要测定硬度的金属材料，制备合适的试样。

确保试样的表面平整，无明显的划痕和损伤。

2. 选择硬度测试方法：根据材料的性质和要求选择合适的硬度测试方法，如布氏硬度、洛氏硬度或维氏硬度等。

3. 调节硬度测定仪器：根据硬度测试方法的要求，调整硬度测定仪器的参数，如压力、压头和测量装置等。

4. 进行硬度测定：将试样固定在硬度测试仪器上，按照硬度测试方法的要求施加压力，并进行相应的测量。

5. 记录测定结果：根据测定仪器的指示或查表，记录所得的硬度值，并进行合理的单位转换。