布氏、洛氏、维氏硬度计试验原理及优缺点介绍

　　硬度是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，是衡量材料软硬的判据，是一个综合的物理量。

　　材料的硬度越高，耐磨性越好，故常将硬度值作为衡量材料耐磨性的重要指标之一。

　　硬度的测定常用压入法。把规定的压头压入金属材料表面层，然后根据压痕的面积或深度确定其硬度值。根据压头和压力不同，常用的硬度指标有布氏硬度(HBS、HBW)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC等)和维氏硬度(HV)。

　　一、布氏硬度

　　1、试验原理

　　用直径为D的淬火钢球或硬质合金球，以相应的试验力F压入试样表面，保持规定的时间后卸除试验力，在试样表面留下球形压痕，如左图所示。布氏硬度值用球面压痕单位面积上所承受的平均压力表示。用淬火钢球作压头时，布氏硬度用符号“HBS”表示;用硬质合金球作压头，布氏硬度用符号“HBW”表示。

　　HBS(HBW)：用钢球(硬质合金球)试验的布氏硬度值;

　　F：试验力(N); d：压痕平均直径(mm); D：钢球(硬质合金球)直径(mm).

　　布氏硬度的单位为N/mm2，但习惯上只写明硬度值而不标出单位。

　　2、选择试验规范（恒仪硬度计&金相制样设备 http://www.ytjkqc.com）

　　在进行布氏硬度试验时，钢球直径D、施加的试验力F和试验力保持时间、应根据被测试金属的种类和试样厚度，按下表所示的布氏硬度试验规范正确地进行选择。

　　布氏硬度试验规范

　　材料 布氏硬度 0.102F/D 2 备注

　　钢及铸铁 < 140

　　> 140 10

　　30 F单位： N

　　D单位： mm

　　铜及其合金 < 35

　　35-130

　　> 130 5

　　10

　　30

　　轻金属及其合金 < 35

　　35-80

　　> 80 25

　　10

　　10

　　铅、锡 1.25

　　由布氏硬度值的计算公式可以看出，当所加试验力F与钢球(或硬质合金球)直径D已选定时，硬度埴HBS(HBW)只与压痕直径d 有关。d 越大，则HBS(HBW)值越小，表明材料越软;反之，d 越小，HBS(HBW)值越大，表明材料越硬。

　　除了采用钢球(或硬质合金球)直径D为10mm，试验力F为3000kgf(29421N)，保持时间10-15s的试验条件外，在其它试验条件下测得的硬度值，应在符号HBS的后面用相应的数字注明压头直径、试验力大小和试验力保持时间。

　　如120HBS10/1000/30，即表示用10mm的钢球作压头，在1000kgf(9807N)的试验力作用下，保持时间为30s后所测得的硬度值为120。如500HBW5/750，即表示用5mm的硬质钢球作压头，在750kgf(735N)的试验力作用下，保持时间为01-15s后所测得的硬度值为500。

　　淬火钢球用于测定硬度HBS<450的金属材料，如灰铸铁、有色金属以及退火、正火和调质处理的钢材等。为了避免压头变形，可用硬质合金球压头，它适用于测试HBW<650的金属材料。