布氏硬度

物理学术语

布氏硬度是表示材料硬度的一种标准。由布氏硬度计测定。由瑞典人J.A.布瑞纳（J.A.Brinell）首先提出，故称布氏硬度。

术语简介

布氏硬度（HB）一般用于材料较软的时候，如有色金属、热处理之前或退火后的钢铁。

布氏硬度（HB）是以一定大小的试验载荷，将一定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属表面，保持规定时间，然后卸荷，测量被测表面压痕直径。

布氏硬度值是载荷除以压痕球形表面积所得的商。一般为：

以一定的载荷将一定大小的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值（HB），单位为公斤力/（N/）。

测试载荷与测试钢球的直径需根据材料的实际性能再确定。

硬度范围

布氏硬度范围为8~650HBW。

由于金属材料有硬有软，被测工件有厚有薄，有大有小，如果只采用一种标准的试验力F和压头直径D，就会出现对某些工件和材料的不适应的现象。

因此，在生产中进行布氏硬度试验时，要求能使用不同大小的试验力和压头直径，对于同一种材料采用不同的F和D进行试验时，能否得到同一的布氏硬度值，关键在于压痕几何形状的相似，即可建立F和D的某种选配关系，以保证布氏硬度的不变性。

对于某些金属材料来说，可以根据布氏硬度值粗略地确定其抗拉强度值。

特点

一般来说，布氏硬度值越小，材料越软，其压痕直径越大；反之，布氏硬度值越大，材料越硬，其压痕直径越小。

布氏硬度测量的优点是具有较高的测量精度，压痕面积大，能在较大范围内反映材料的平均硬度，测得的硬度值也较准确，数据重复性强。

符号及表示方法

符号

布氏硬度的符号：

布氏硬度的符号用 HBS或HBW表示。

HBS表示压头为淬硬钢球，用于测定布氏硬度值在450以下的材料，如软钢、灰铸铁和有色金属等。

HBW表示压头为硬质合金，用于测定布氏硬度值在650以下的材料。

表示方法

布氏硬度的表示方法： HBS或HBW之前的数字为硬度值，后面按顺序用数字表示试验条件：

①压头的球体直径；

②试验载荷；

③试验载荷保持的时间（10~15s不标注）。

例如170HBS10/1000/30表示用直径10mm的钢球，在9807 N（1000 kgf）的试验载荷作用下，保持30s时测得的布氏硬度值为170。

530HBW5/750表示用直径5 mm的硬质合金球，在7355N（750kgf）的试验载荷作用下，保持10~15s时测得的布氏硬度值为530。

布氏硬度试验

试验原理

布氏硬度HB的计算式为：

其中，布氏硬度单位是kgf/

式中 d——压痕直径，mm；h——压痕深度，mm。

只要测出压痕直径，即可通过计算或查表求出 HB值。

试验时根据材料的性质和形状选用不同的载荷和钢球直径。布氏硬度的试验方法和技术要求可参见GB231—63。

布氏硬度试验的优点是代表性强，数据重复性好，与强度之间存在一定的换算关系。缺点是不能测试较硬的材料；压痕较大，不适于成品检验。通常用来检验铸铁、有色金属、低合金钢等原材料和调质件的硬度。

试验条件

布氏硬度试验时，压头球体的直径D、试验载荷F及载荷保持的时间 t，应根据被试金属材料的种类、硬度值的范围及厚度进行选择。常用的压头直径 1、2、2.5、5和10毫米五种。

试验载荷可从9.807N （1kgf）~29.42 KN （3000 kgf）范围内，

载荷保持的时间，一般黑色金属为10～15s；有色金属为30s；布氏硬度值小于35时为60s。

优缺点

钢球直径较大，在金属材料表面上留下的压痕也较大，故测得的硬度值比较准确。布氏硬度值和抗拉强度之间有一定的关系，因此可按布氏硬度值近似确定金属材料的抗拉强度。

如被试金属硬度过高，将影响硬度值的准确性，所以布氏硬度试验一般适于测定布氏硬度值小于650的金属材料。

布氏硬度压痕较大，故不宜测定成品及薄片材料。

注意事项

HBS和HBW都是布氏硬度符号，但是有区别，而且HBS已经停止使用。在2003年6月1日以前，我国执行的是国家标准GB/T231-1984，布氏硬度试验用钢球压头进行试验的用HBS表示，用硬质合金球头试验的用HBW表示。同样的试块，当其它试验条件完全相同的情况下，两种试验结果不同，HBW值往往大于HBS值，而且并无定量的规律所循。

从2003年6月1日开始，原国标GB/T231-1984废止，我国等效执行国际标准ISO6506，制定了新的国家标准：GB/T231.1-2002，文中明确取消了钢球压头，全部采用硬质合金球头。因此HBS停止使用，全部用HBW表示布氏硬度符号。

2018年5月14日起，有关布氏硬度实验标准已更新为“GB∕T 231.1-2018 金属材料布氏硬度试验第1部分: 试验方法”版本，GB/T 231.1-2009已废止。

应用

布氏硬度测量法适用于铸铁、非铁合金、各种退火及调质的钢材，不宜测定太硬、太小、太薄和表面不允许有较大压痕的试样或工件。

国家标准（GB231-84）规定布氏硬度试验时，常用的0.102F/D的比例为30、10、2.5三种，根据金属材料的种类、试样硬度范围和厚度的不同，按下表（布氏硬度试验规范）选择试验压头（钢头）的直径D、试验力F及保持时间。

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