一、布氏硬度試驗的基本原理
布氏硪度試驗的基本原理是將一定直徑的鋼球或硬質合金球壓頭，在一定的試驗力怍用 下壓入試樣表面，保持一定的時間后，卸除試驗力，測董壓痕的直徑（見圖2—1),以試驗




硬度計布氏*度試驗基本原理圖 力除以$痕球形表面積所得的商表示布氏硬度，布氏硬度的計算公式是:式中，）用鋼球或硬質合金球壓頭所得的布氏硬度CHBS (HBW>〕， 一個布氏硬度單位相應在特定條件下⁹.⁸〇TN/mm* ( Ikgf/mm* )，
試驗力（N );
壓痕表面積 由于壓痕球形表面積與壓痕直徑之間存在著一定的關考，在進行布氏硬度試驗時，實際 上是在卸除試驗力后，以對壓痕直徑的測-而#到其表面積薺確定布氏硬度值的。因此，要 將式（²—1 )中的壓痕，表商積改用壓痕直徑來表示。
在求壓痕表_積與其直徑關系式時，規(guī)定壓痕所具有的曲率半徑為所用壓頭的半徑，不 因卸狳試驗力后壓痕的彈性恢復而改變?

在圖2中，D/2為JE痕曲率半徑即壓頭的半徑；d/2為壓痕半徑；A為壓痕深度。 從圖可以看出，壓痕表面積與試樣表平面所截得的壓頭的球冠面積是相同的。根據 瓊冠面積的計箅公式，可以得到壓痕表面積
在圖<>中，三角形為直角三角形r所以^
即?& 整理后可得：
將上式代入式可得：
式中，布氏硬度 試驗力（N);
D-- 壓頭球體直徑（mm );
壓痕直徑（mm)， 式是最常見的由壓痕直徑求布氏硬度值的計算公式?
撣據)計算編制了在一些標準試驗;^和壓美球體直徑情況下的壓痕直徑與布氏
梗度值的對照表?進行布氏硬度試驗時，由測得的壓痕直徑，利用對照表，不需進行繁瑣的 計算而得到對應的布氏硬度值。????????????????????? ’>???????????? '
以前試驗方的單位是采用kgf，并規(guī)定布氏硬喪備下式迸行計算，即
一個布氏硬度單位相應在特定條件下 7 碑驗力（kgf ) J
」」-蟲痕球形表面球（mm¹ )。
由式（2 — 5)可以看出，當拭驗力的單位為kgf時，布氏硬度計算公$中的罕數為1，一個布 氏硬度單位相當lkgf/mm^{2 現(xiàn)在，我國采用國際單位制單位，試驗力的卓位要用N。 根據國_標準（fSO )的規(guī)定，為了保持原布氏硬度的竽位和數傳不彎，殳 )等 號右邊就要乘以〇.l〇2kgf/N，將0N為單位的試驗力的數值?，仡為ikSf為單位的數值乂 這#，在公式中就出現(xiàn)〇.1〇2這一系數。1
?由于試驗力單位的改變，不影響布氏硬度的單蒞和被植，"因此原宥位的技術文}

件中的布氏硬度數值仍然有效，不因試驗力單位擁改變而修aiu
布氏硬度暈值按規(guī)定以下述方式表示：
壓頭為鋼球時用HBS符號，壓頭為硬質合金球財用HBW符號，在符號HBS或HBW之 前是硬度數值，符號后面按以下順序用敎值表示試驗條件:球體直徑，試驗力(要用kSf，而不是 N作為單位的數值），試驗力保持時間（試驗力保持時間是指試驗力全部作用在試樣上，到 試驗力開始卸除所經過的時間。當試驗力保持時間為10—15s時不標注，其原因是由于布氏 硬度試驗，對試驗較多的黑色金屬寒求的諒驗力保摶時間為10—ISs )廠
例如，表示用直徑i〇mm的鋼球，試驗力 作用下，保持3G，測得的布氏硬度數值為120,用公式表示，即
同理，500HBW5/750表示用直徑5mnt梗質合金球/在試驗力作用下， 保持10，測得的布氏硬度數值為500,用公式表示，即
由布氏硬度量值表示方法醋規(guī)金，可以把HBS和HBW分別看作是用鋼球或硬質合金球 壓頭時，布氏硬度單位的表示符號。布氏硬度值與試驗條件有關，在不同試驗條件下布氏硬度 值是不同的。為了區(qū)分不同試輇條件下得到的布氏硬度值，在布氏硬度單位符號Hbs(hbw^〉 后面要標注擠用鋼球或瑭質合金球直徑、試驗力的大小和試驗力保持時間等主要試驗條件。
由式（2—2)可知，壓痕表面積也可用壓痕深度來表示，因此可由測得壓痕深度來確定 布氏硬度值。 由式（2—1 )和式可得：
壓徵深度（min)。 對于同一壓痕，壓痕直徑約為壓痕深度的6—16倍，所以一般來說，測量壓痕深度此測 董壓痕直徑的相對精確度要條;且壓痕深度測董往往是在試驗過程中，通過壓頭與壓痕的接 蝕來進行，因而硬度計的間隙、試樣與梗度計試臺之間的間暸等，均會影響壓痕深度的測 量，而給測量結果帶來誤差。因此在進行布氏硬度試驗時，為了得到較精確的布氏硬度值，很 少采用測量壓痕深度的方畢。，但酹量壓痕深較易實興’自動作。在—些自動布氏硬度計上往 往采用測量壓痕深度的方法來確定布氏硬度值。應該注意，由于卸除試驗力后壓痕的彈性恢 復，式（2—3)所表示的壓痕深度與壓痕直徑的關系式并不完全成立，由分別測量卸除試驗 力后的壓痕直徑和壓痕深度通過計算所得的布氏硬度值從原理上來說也是會有差別的。（恒儀硬度計&金相制樣設備 http://hntzzg.com）
為了以后討論問題方便，要賭座頭球體的壓入角來確定布氏硬度值。這里先引入壓入角 的定義。如圖2—2中，壓頭球棘直謹為D¹，壓痕的直徑為心直線^和C5分別過壓痕邊緣 d、C兩點，與球體的半徑^'和0萬相垂直，且相交于G點。角定義為壓入角，以 ?? 二因為三角形乂05與三角形湘似，且所以?式說明，當壓頭直徑一定時，痕直徑越大，則壓入角越小*或式中，彡為壓入角?