关于布氏硬度测试

布氏硬度测试最初于 19 世纪晚期由一名瑞典工程师开发，测试就是以其名字命名的。该工程师想要找到控制钢质量/硬度的方法。他采取的解决方案是将一颗火车车轮轴承滚珠压入受测材料，然后测量所产生的压痕的尺寸。该方法经证实非常可靠，因此布氏硬度测试也于 1900 年正式诞生。

如今，布氏测试使用的是布氏硬度测试装置来执行。该仪器用已知力将一颗碳化钨球压入试样，然后通过光学方法测量压痕的直径，并据此计算出布氏硬度值（HBW）。

• 压痕尺寸：1、2.5、5 和 10 mm
• 载荷：1 kgf 至 3000 kgf
• 最大硬度：650 HBW。

一种用于大型试样的硬度测试

由于布氏硬度测试 (HBW) 会留下相对较大的压痕，所以布氏硬度测试更适用于具有粗糙或不均匀晶粒结构的较大试样，例如铸件和锻件。



须知

HBW 指的是布氏硬度碳化钨。此处的碳化钨指的是较新的布氏标准，要求使用碳化钨球（而不是以前使用的较软的钢球 [HBS]）。在硬度硬度较高时，值将有所不同。

布氏硬度计算​

布氏硬度的计算方法是，通过光学测量金刚石压头留下的压痕中最长对角线的长度。随后，将测得的压痕值通过标准化公式或参考表转换为硬度值。现代硬度测试仪通过内置软件自动计算并显示 HK 值。

HBW = 常数 × 试验力 / 理想化压痕表面积

HBW =  0.102 × 2F / (π D² (1-√(1-(d² /D²)))​

HBW：布氏硬度与碳化钨（钨）​

F：测试载荷 (kgf)​

D：长对角线长度（mm）​

d：压痕的平均直径

布氏硬度载荷

• 压痕时间：10-15 秒
• 试样厚度 ASTM：至少为压痕深度的 10 倍
• 试样厚度 ISO：至少为压痕深度的 8 倍。

下载我们的硬度测试应用说明

压痕间距​

布氏压痕不仅会产生肉眼可见的变形，还会改变压痕“坑”周围的结构。为了消除相邻测试的影响并确保测量的可靠性，标准规定了压痕之间的具体间距。

边缘间距：≥ 2.5 × 平均压痕对角线长度，从压痕中心测量至最近的试样边缘。

压痕间距：≥ 3 × 平均压痕对角线长度，测量相邻压痕中心之间的距离。​

压痕直径​

压痕直径应在两个垂直方向上测量，取平均值用于硬度计算。对于磨削表面，建议沿与磨削方向成约45°的角度进行测量。

自动测量系统（摄像头）可能会采用其他平均算法。

布氏硬度测试的准备工作​

试样​

测试表面应光滑、平整，无氧化皮、污染物和润滑剂。适用标准规定，表面处理必须允许准确测量压痕直径，即表面处理必须使压痕边缘能够清晰识别。

使用小球形压头（1 mm和 2.5 mm）时，可能需要进行精细研磨或抛光，以获得合适的表面粗糙度。在制备过程中应谨慎操作，以避免引入热量，从而改变试样的微观结构并影响硬度测定结果。

设备-

为确保硬度测量结果的可靠性和可追溯性，布氏硬度计应每年由一家经认可的校准实验室进行直接验证和校准。在两次直接校准之间，建议操作人员使用具有已知布氏硬度的认证参考测试块，定期进行间接验证。​

环境-

由于布氏硬度方法具有相对较高的试力和较大的压痕尺寸，因此该方法本身具有较高的坚固性，非常适合在实验室和车间环境中进行。然而，由于硬度值是通过光学测量压痕来确定的，因此建议在相对干净、无尘的环境中进行操作，以确保设备可靠运行，并最大限度地减少维护和保养需求。为了获得准确且可重复的结果，应将硬度计安装在稳定、坚固的工作台上或桌子上。应尽可能将附近机械、人员走动或其他外部来源产生的振动降至最低或消除。

ISO 和 ASTM 标准规定的工作温度范围为 10 °C 至 35 °C。​

操作人员

操作人员负责确保试样正确定位并在整个测试周期内保持稳定。为了防止因材料变形引起的测量误差，压痕应保持足够的间距，并远离试样边缘。

对于特定应用，应始终参考相关的布氏硬度测试标准，以确认所需的压痕间距和测试条件。

布氏硬度方法及应用

针对相应的材料和硬度范围，有各种常用的布氏硬度测试方法可供选择。大多数测试方法可通过各种布氏硬度测试机器执行。

布氏方法一般分为四个子类（HB30、HB10、HB5、HB2.5），每个子类适用于不同的材料组。

• 每个子类具有相同的力/直径比 (F/D2 )
• 测得的布氏硬度只能在各子类内进行比较。

* 表中提到的材料仅是一些典型的材料示例。

说明

• HBW 2.5/187.5：布氏 2.5 mm 碳化钨球和 187.5 kgf 负荷。
• HBW 5/750：布氏 5.0 mm 碳化钨球和 750 kgf 负荷。

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