二、洛氏硬度计的构造

洛氏硬度计种类很多，构造各不相同，但构造原理及主要部件都相同。

①-压头 ②-载荷法码 ③--主杠杆 ④-测量杠杆   ①--读数百分表 ②--装压脑处

⑤-表盘 ⑥-缓冲装置 ⑦--载物台 ⑧-升降丝杠   ③-载物台   ④--升降丝杠手轮

⑤--加载手轮 ⑥--卸载手轮

14.2  布氏硬度测试法

一、布氏硬度的测量原理

选择一事实上的载荷 P，把直径为 D 的淬火钢球压入试件表面并保持一定时间，然后卸去载

荷，测量钢球在试样表面压出的压痕直径 d，计算出压痕面积，算出载荷 P 与压痕面积的比

值，这个比值所表示的硬度就是布氏硬度，用符号 HB 表示。布氏硬度的测量原理如图 11-4

所示。设压痕的深度为 h，则压痕的球冠面积为：

式中：P——测试用的载荷（kg）；

D——压头钢球的直径（mm）；

d——压痕直径（mm）；

F——压痕面积（mm2）。

布氏硬度的单位为 kg/mm2，这是目前各国文献中常用的单位，通常只给出数值而不写单位，

如 HB200，若要换算成单位 MPa，需要将硬度值乘以 9.81。

布氏硬度的压头钢球直径有 Φ2.5mm，Φ5mm，Φ10mm 三种，载荷有 15.6kg、62.5kg、182.5kg、

250kg、750kg、1000kg、3000kg 七种。可根据材料的软硬不同选择配合使用。为了在不同

直径的压头和不同载荷下进行测试时，同一种材料的布氏硬度值相同。压头的直径与载荷之

间要满足相似原理。相似原理是指在均质材料中，只要压入角 φ（即从压头圆心压痕两端的

连线之间的夹角）不变，则不论压痕大小，金属的平均抗力相等。如图 14-5 所示。德国的迈

耶尔（Mayer）通过试验得出重要经验关系。当 d/D>0.1 时，压痕直径 d 与载荷的关系为：

这个公式称为迈耶尔定律。戒 a 和 n 均为常数。他还得出如下的结论：当使用的压头直径不

同时，指数 n 几乎与 D 无关，而常数 a 则随 D 值的增大而减小，

此式说明，在进行布氏硬度测试时，只要使 P/D2 为一常数，就可以使压入角 φ 保持不变，

从而保持了几何形状相似的压痕。

所以在布氏硬度测量中只要满足 P/D2 为常数，则同一材料测得的布氏硬度值是相同的。不

同材料测得的布氏硬度值也可以进行比较。 P/D2 的数值不是随便规定的，各种材料软硬相

差很大。如果只规定一个 P/D2 的值，对于较硬的材料，压入角会太小；对于较软的材料，

压入角又会很大。若压入角太小，压痕就小，测量误差就会很大。当入压角较大但小于 90°

时，压痕直径随压入深度增加有较大变化，有利于测量。但当压入角大小 90°时，随压入

深度的增加，压痕变化较小。为了提高测量精度，通常使 0.25<d/D<0.5，与此对应的压入

角 29°<φ<60°，这样就需不同的材料使用不同的 P/D2 值。国家标准规定 P/D2 的比值为

30、10、25 三种。在测量中对较软的材料因塑性变形较大，施加载荷应小一些。

布氏硬度仪的试验规范列表表 14-2 中。

二、布氏硬度的测试步骤

布氏硬度计使用的步骤如下：

1．根据试件材料选择合适的压头和载荷。

2．加预载。

3．加主载并保持一定的时间。

4．卸载。

5．将试样取下，用带刻度的低倍放大镜测压痕直径 d。

6．查《压痕直径与布氏硬度对照表》得到布氏硬度值。

表 14-2

布氏硬度试验规范