布氏硬度测量原理、计算公式及应用领域

        布氏硬度是我国常用的三大硬度测量方法之一，它是由1900年瑞典J.B.Brinell工程师提出的。下面为大家介绍布氏硬度测量方法的原理、适用范围、优缺点及应用领域。

测量原理：是用一定大小的载荷P（kg),把直径为D（mm）的淬火钢球或硬质合金球压入被测金属的表面（图1），保持规定时间后卸除试验力，用读数显微镜测出压痕平均直径d (mm)，然后用载荷P除以压痕球形表面积即为布氏硬度值，记为HBS（压头为钢球时）或者HBW（压头为硬质合金时）。

布氏硬度测量原理图

适用范围：HBS适用于测量退火、正货、铸铁、有色金属等硬度小于450HBS的较软金属。HBW适用于测量硬度在450HBW-650HBW的淬火钢。

布氏硬度值计算公式
布氏硬度值记为HBS（当压头为钢球时），或者HBW（当压头为硬质合金球时），两者计算公式相同。以下以压头为硬质合金球的硬度值为例：
布氏硬度值计算公式：

D ---球压头直径，单位mm；
F---试验力， 单位N；
d---压痕平均直径，单位mm；
1N=0.102kgf，即1牛等于0.102千克力；
HBW的单位为kgf/mm²；

布氏硬度值表示方法：
符号HBW前面的数值为硬度值，符号后面为试验条件，即球直径、mm、试验力数字及试验力保持时间，采用规定的保持时间(10-15s)则不用标注。

例如：600HBW1/30/20-------用1mm硬质合金球，在294.2N(30kgf)试验力下保持20s，测得的布氏硬度值为600.

布氏硬度试验硬度范围上限为650HBW。


布氏硬度优缺点
优点：
1：具有较大的压头和较大的试验力,得到压痕较大，因而能测出试样较大范围的性能。
2：与抗拉强度极限存在近似的换算关系，所以通过测量布氏硬度可以间接得到材料的抗拉强度。
3：测量结果较为准确，数据稳定，重现性好。

缺点
缺点是对材料表面破坏性大，不适合测量成品。测试过程比洛氏硬度测试复杂，测量操作和压痕测量都比较费时，并且由于压痕边缘的凸起、凹陷或圆滑过渡都会使压痕直径的测量产生较大误差，因此要求操作者具有熟练的试验技术和丰富经验，一般要求由专门的实验员操作。

布氏硬度应用领域：
1：在钢管标准中，布氏硬度用途最广，往往以压痕直径d来表示该材料的硬度，既直观又方便。
2：因为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，故在组织不均匀的锻钢和铸铁的硬度测试中，常使用布氏硬度。
3：布氏硬度测量时其压痕面积较大，能反映较大范围内金属各组成相综合影响的平均值，面不受个别组成相及微小不均匀度的影响，故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。
4：布氏硬度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。