布氏硬度测试方法和原理

布式硬度测试是现今常用的硬度测试法中较古老的方法，此测试方法于1900年由瑞典工程师Johan August Brinell提出，广泛应用于判定铸造件和锻造件的硬度，因为铸造件和锻造件的晶粒结构太粗糙而很难进行准确的洛氏和维氏测试。

布氏硬度测试条件具有大约25种不同的试验力/球压头的组合，对于几乎所有的金属，仅需球压头尺寸与试验力，即可对其进行布氏硬度测试。只要球压头尺寸与试验力的比值保持不变，理论上布氏测量结果保持一致。

通常布氏硬度测试结果在工业中广泛地用作商业运输验收依据和质量控制。测试结果可能与金属本身的特性相关，如：延展性，拉伸强度和耐磨性等。

布氏硬度测试是一种压痕硬度测试，其包含了两个步骤。

一步，以一定的试验力将一定直径的压头垂直地压入试样表面，将试验力保持一段时间，然后卸载。

二步，测量至少两条相互垂直的压痕直径，然后由压痕直径的平均值以及运用特定的计算公式或基于此公式得出的图表来算出布氏硬度值。

布氏硬度计是测量金属布氏硬度的精密计量仪器，尽管布氏硬度计种类较多，构造各异，但必须满足下述的技术要求。
1. 布氏硬度计的结构应能满足《金属布氏硬度试验方法》国家标准中对试验规范的要求。
（1）布氏硬度计应配有上述标准要求的各种规格的球体压头。其允许的直径公差、表面质量以及对球体 的硬度要求见表。

对布氏硬度压头的要求

直径 /mm	允差 /mm	表面粗糙度 Ra/μm	钢球 HV10	硬质合金球 HV
10 5 2.5 2 1	±0.005 ±0.004 ±0.003 ±0.003 ±0.003	≤0.2	≥850	≥1500

（2）试验时应可根据需要施加预定的试验力或 9.807～29420N（1～3000kgf）范围内的试验力。
（3）应能均匀平稳地施加试验力，不得有冲击和振动。试验力施加时间为2～8s，并能根据试验材料的性质选择和控制试验力保持时间。
2. 布氏硬度计应满足检定规程的要求
（1）布氏硬度计的试验力允许误差应不大于 ±1.0%，变动度不大于1.0%。
（2）关于布氏硬度计的示值误差和示值重复性的问题，布氏硬度计的示值误差是指被检硬度计显示的硬度值与标准值之间的相对误差。检查时在标准块上均匀分布地测定5点，用5点算术平均值按下式计算其示值误差。

式中 

——5点硬度算术平均值；H——标准硬度块的硬度值。
布氏硬示值重复性的要求是为了保证硬度计的工作稳定性和减少试验数据的分散性。硬度计运动部件产生较大摩擦或刀刃、刀垫松动及磨损、球体在压头套内固定不牢等，均会使示值变动度变大。另外，示值重复性还与标准块的不均匀度有关。
硬度计示值误差和示值重复性的要求见表。

布氏硬度计示值误差和示值重复性的要求

标准块的硬度 HBS(HBW)	示值误差δ (%)	示值重复性 HBS(HBW)
≤225 >225	±3	0.06 0.03

一般情况下，布氏硬度计的检定主要检查其试验 力、示值误差及示值重复性。当检查不合格时，则应检查其垂直度、同轴度、压痕测量装置及压头等 ^[1]