布氏硬度

布氏硬度是表示材料硬度的一種標準。由布氏硬度計測定。由瑞典人布納瑞（J.A.Brinell）首先提出，故稱布氏硬度。

用一定大小的載荷P把直徑為D的淬火鋼球壓入被測金屬材料表面，保持一段時間後卸除載荷。載荷P與壓痕表面積F的比值即為布氏硬度值，記作HB。

基本介紹

• 中文名：布氏硬度
• 外文名：Brinell Hardness
• 套用學科：物理
• 套用範圍：8~650HBW

術語簡介

布氏硬度（HB）一般用於材料較軟的時候，如有色金屬、熱處理之前或退火後的鋼鐵。

布氏硬度（HB）是以一定大小的試驗載荷，將一定直徑的淬硬鋼球或硬質合金球壓入被測金屬表面，保持規定時間，然後卸荷，測量被測表面壓痕直徑。

布氏硬度值是載荷除以壓痕球形表面積所得的商。一般為：

以一定的載荷將一定大小的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時間，去載後，負荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值（HB），單位為公斤力/（N/）。

測試載荷與測試鋼球的直徑需根據材料的實際性能再確定。

硬度範圍

布氏硬度範圍為8~650HBW。

由於金屬材料有硬有軟，被測工件有厚有薄，有大有小，如果只採用一種標準的試驗力F和壓頭直徑D，就會出現對某些工件和材料的不適應的現象。

布氏硬度計

因此，在生產中進行布氏硬度試驗時，要求能使用不同大小的試驗力和壓頭直徑，對於同一種材料採用不同的F和D進行試驗時，能否得到同一的布氏硬度值，關鍵在於壓痕幾何形狀的相似，即可建立F和D的某種選配關係，以保證布氏硬度的不變性。

對於某些金屬材料來說，可以根據布氏硬度值粗略地確定其抗拉強度值。

特點

一般來說，布氏硬度值越小，材料越軟，其壓痕直徑越大；反之，布氏硬度值越大，材料越硬，其壓痕直徑越小。

布氏硬度測量的優點是具有較高的測量精度，壓痕面積大，能在較大範圍內反映材料的平均硬度，測得的硬度值也較準確，數據重複性強。

符號及表示方法

符號

布氏硬度的符號：

布氏硬度的符號用 HBS或HBW表示。

HBS表示壓頭為淬硬鋼球，用於測定布氏硬度值在450以下的材料，如軟鋼、灰鑄鐵和有色金屬等。

HBW表示壓頭為硬質合金，用於測定布氏硬度值在650以下的材料。

表示方法

布氏硬度的表示方法： HBS或HBW之前的數字為硬度值，後面按順序用數字表示試驗條件：

①壓頭的球體直徑；

②試驗載荷；

③試驗載荷保持的時間（10~15s不標註）。

例如170HBS10/1000/30表示用直徑10mm的鋼球，在9807 N（1000 kgf）的試驗載荷作用下，保持30s時測得的布氏硬度值為170。

530HBW5/750表示用直徑5 mm的硬質合金球，在7355N（750kgf）的試驗載荷作用下，保持10~15s時測得的布氏硬度值為530。

布氏硬度試驗

試驗原理

布氏硬度HB的計算式為：

其中，布氏硬度單位是kgf/

式中 d——壓痕直徑，mm；h——壓痕深度，mm。

只要測出壓痕直徑，即可通過計算或查表求出 HB值。

布氏硬度試驗原理示意圖

試驗時根據材料的性質和形狀選用不同的載荷和鋼球直徑。布氏硬度的試驗方法和技術要求可參見GB231—63。

布氏硬度試驗的優點是代表性強，數據重複性好，與強度之間存在一定的換算關係。缺點是不能測試較硬的材料；壓痕較大，不適於成品檢驗。通常用來檢驗鑄鐵、有色金屬、低合金鋼等原材料和調質件的硬度。

試驗條件

布氏硬度試驗時，壓頭球體的直徑D、試驗載荷F及載荷保持的時間 t，應根據被試金屬材料的種類、硬度值的範圍及厚度進行選擇。 常用的壓頭直徑 1、2、2.5、5和10毫米五種。

試驗載荷可從9.807N （1kgf）~29.42 KN （3000 kgf）範圍內，

載荷保持的時間，一般黑色金屬為10～15s；有色金屬為30s；布氏硬度值小於35時為60s。

優缺點

鋼球直徑較大，在金屬材料表面上留下的壓痕也較大，故測得的硬度值比較準確。 布氏硬度值和抗拉強度之間有一定的關係，因此可按布氏硬度值近似確定金屬材料的抗拉強度。

如被試金屬硬度過高，將影響硬度值的準確性，所以布氏硬度試驗一般適於測定布氏硬度值小於650的金屬材料。

布氏硬度壓痕較大，故不宜測定成品及薄片材料。

注意事項

HBS和HBW都是布氏硬度符號，但是有區別，而且HBS已經停止使用。在2003年6月1日以前，我國執行的是國家標準GB/T231-1984，布氏硬度試驗用鋼球壓頭進行試驗的用HBS表示，用硬質合金球頭試驗的用HBW表示。同樣的試塊，當其它試驗條件完全相同的情況下，兩種試驗結果不同，HBW值往往大於HBS值，而且並無定量的規律所循。

布氏硬度試驗規範

從2003年6月1日開始，原國標GB/T231-1984廢止，我國等效執行國際標準ISO6506，制定了新的國家標準：GB/T231.1-2002，文中明確取消了鋼球壓頭，全部採用硬質合金球頭。因此HBS停止使用，全部用HBW表示布氏硬度符號。

套用

布氏硬度測量法適用於鑄鐵、非鐵合金、各種退火及調質的鋼材，不宜測定太硬、太小、太薄和表面不允許有較大壓痕的試樣或工件。

國家標準（GB231-84）規定布氏硬度試驗時，常用的0.102F/D的比例為30、10、2.5三種，根據金屬材料的種類、試樣硬度範圍和厚度的不同，按下表（布氏硬度試驗規範）選擇試驗壓頭（鋼頭）的直徑D、試驗力F及保持時間。