IS1500-1983 铁质金属材料布氏硬度试验方法-中文版)
金属材料的硬度及其试验方法
金属材料是发展工业、农业、科学技术和提高人民生活水平 所必需的物质。评价金属材料的好坏，可从其物理性能、化学性 能和机械性能以及各种性能之间配合情况来判断，而机械性能中 的硬度是经常被测定的一种指标。硬度试验又是最迅速最经济的 一种试验方法。一般来说通常认为硬度是：材料在一定条件下抵 抗另一本身不发生残余变形物体压入的能力。它是一个不仅决定 于所研究材料本身的宏观与微观条件，而且也决定于测量条件的 量。也可以说硬度是代表着在一定的压头和力的作用下，所反映 出的弹性、塑型、塑性变形强化率、强度、韧性以及抗摩擦性能 等一系列不同物理量的综合性能指标。
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中钢集团邢台机械轧辊有限公司
Sinosteel Xingtai Machinery & Mill Roll Co.,Ltd.
3.常用硬度试验方法的分类
自1722年雷奥姆尔(Reaumvr)首次应用了矿物对金属进行刻 划的初始硬度试验以来，人们提出过几百种测量金属硬度的方 法。 常用硬度试验方法一般有如下分类：
3.1 按负荷施加速度分类为静力（压入）试验法和动力（回弹） 试验法。
常用的静力试验法有布氏、洛氏、维氏与显微硬度等。常 用的动力试验法，加载特点是动态和具有冲击性的，包括肖氏 硬度、里氏硬度、锤击布氏硬度等。
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型式 质量 落下距离
C 2.5g 254mm
D 36.2g 19mm
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5.2里氏硬度计 里氏硬度计是一种测试器材，其原理 是随着单片技术的发展，1978年，瑞士人 Leeb博士首次提出了一种全新的测硬方法， 它的基本原理是具有一定质量的冲击体在 一定的试验力作用下冲击试样表面，测量 冲击体距试样表面1mm处的冲击速度与回 跳速度，利用电磁原理，感应与速度成正 比的电压。
布氏硬度测量方法
布氏硬度测量方法硬度是反映材料力学性能的基本指标，而布氏硬度测量方法由于压痕大、测量结果较准确，是金属硬度检测中应用最广泛的检测方法之一。
目前，国内大多数采用光学显微镜人工读数的方式进行压痕测量，然后再查表或计算得出布氏硬度测量值。
随着图像传感器技术及图像测量技术的发展，尤其是近几年机器视觉识别技术的飞速发展，采用图像测量技术进行布氏硬度压痕测量的方法快速兴起。
除了对压痕进行直接测量的方法，近年来，在国内外也出现了测深法，是通过测量压头压入被测材料的深度，换算面积从而计算布氏硬度。
为更好地了解各种方法的优缺点，来自河钢集团钢研总院理化检测中心的宋月、白丽娟、孙晓冉等几位研究人员对目前国内外使用的布氏硬度测量方法进行了分析，以期改善测量方法。
1人工测量方法布氏硬度是将某直径D的碳化钨合金球施加试验力F压入试样表面，保持规定时间后卸除试验力，测量试样表面压痕的直径d，布氏硬度与试验力除以压痕表面积的商成正比。
其中压痕直径是在压痕的两个相互垂直方向上利用光学读数显微镜进行测量，根据测得的两压痕直径求得压痕平均直径，然后再带入公式求得其布氏硬度。
在利用光学读数显微镜测量压痕的过程中读数对光照强度比较敏感，因此，该方法对光源要求较高。
同时，放在试样表面的光学显微镜极其容易偏动，试验人员需要格外细心并且反复瞄准压痕边界线，给压痕测量工作造成了极大的不便，准确性也有所降低。
针对此问题高斐等研究了一种金属布氏硬度计检测用压痕测量装置，该装置包含磁力开关部分和显微固定部分，利用磁力将试样固定，使得测量过程中试样不易移动，操作简单，适用性较强，方便测量不同尺寸的试样。
试验人员在利用光学读数显微镜测量压痕时，选取压痕的内径和外径对结果也有较大的影响。
邹声文等测量了压痕的外径和内径，得出距离外径1/3处的直径更能准确、可靠地表示真实压痕的大小。
除了可以利用光学显微镜测量以外，在光学测量的基础上，也进行了一些改进。
利用电荷耦合元件(CCD)摄取压痕图像，输入到计算机中。
布氏硬度法
布氏硬度法摘要：一、布氏硬度法的概述二、布氏硬度法的原理与操作步骤三、布氏硬度法的应用领域四、布氏硬度法的优缺点五、提高布氏硬度测试准确性的方法正文：一、布氏硬度法的概述布氏硬度法是一种测量材料硬度的方法，其命名源于发明者布氏（Brinell）。
该方法适用于测定金属、合金、陶瓷、塑料等材料的硬度，是工程领域中常用的一种硬度测试方法。
二、布氏硬度法的原理与操作步骤布氏硬度法原理：通过用一定直径的硬质合金球或金刚石圆锥尖端，在一定的试验力作用下，对材料表面进行压痕实验。
根据压痕的直径或面积，计算出材料的硬度值。
操作步骤：1.准备试验设备：硬度计、试样、硬质合金球或金刚石圆锥、试验力等。
2.放置试样：将试样放置在试验台上，保证试样表面平整、无砂轮痕迹。
3.调整硬度计：根据试样的硬度范围，选择合适直径的硬质合金球或金刚石圆锥，并调整试验力。
4.施加载荷：按照规定的试验力，将硬质合金球或金刚石圆锥压入试样表面，保持一定时间后卸载。
5.观察压痕：卸载后，观察压痕的形状和大小，记录压痕直径或面积。
6.计算硬度值：根据压痕直径或面积，对照硬度计算公式，计算出材料的硬度值。
三、布氏硬度法的应用领域布氏硬度法广泛应用于金属材料、合金、陶瓷、塑料等材料的硬度检测。
尤其在金属材料领域，布氏硬度法是常用的硬度测试方法。
四、布氏硬度法的优缺点优点：1.设备简单，操作方便，试验成本较低。
2.可以测量各种硬度的材料，适用范围广泛。
3.硬度值具有较好的重复性和再现性。
缺点：1.对试样表面要求较高，表面粗糙度较大时，测量结果偏差较大。
2.测量过程较耗时，不适合大批量快速检测。
3.无法测量硬度较低的材料，如软质金属和纯金属。
五、提高布氏硬度测试准确性的方法1.选用高精度的硬度计，确保测量设备的精度。
2.严格控制试验条件，如试验力、保持时间等。
3.提高试样表面的加工质量，减小表面粗糙度对测量结果的影响。
4.选用合适的硬质合金球或金刚石圆锥，使其与被测材料匹配。
ASTM E10-10 中文版 金属材料布氏硬度的标准试验方法
ASTM E10-10金属材料布氏硬度的标准试验方法本标准按固定的编号E10发布，紧随标记后的数字代表最初实施的年份，在经修订的情况下，代表最新修订本的年份。
括号中的数字代表最近一次复审的年份，右上标(ε)表示自上次修订或复审以来所作的编辑上的修改。
本标准业经批准供美国国防部的机构使用。
1.范围1.1本试验方法适用于通过布氏压痕硬度原理测定金属材料布氏硬度。
本标准包括布氏硬度试验机的要求和布氏硬度试验执行程序。
1.2本标准包括以下四个附件的附加信息要求：布氏硬度试验设备的检定附录A1布氏硬度标准化设备附录A2布氏硬度压头的标定附录A3布氏硬度试验块的标定附录A41.3本标准包括布氏硬度试验相关的非强制性的附件信息：布氏硬度数值表附件X1确定布氏硬度不确定性程序的举例附录X21.4布氏硬度开始提出这个概念之时，力值水平采用千克-力（kgf）作为单位。
尽管本标准规定力值采用SI国际体系单位（即牛顿N），但由于历史沿革和方便继续使用kgf单位等原因，本标准还采用kgf单位表示的数值作为参考信息，同时本标准的多数讨论所涉及的力值单位均为kgf单位。
1.5本标准并不涉及与使用本标准有关的所有安全问题，若有任何安全问题。
在使用本标准以前，制定适当安全和健康操作规范并确定规定极限值的适用性，是本标准用户的职责。
2.引用文件2.1ASTM标准E29试验数据采用有效数字确定符合规范的标准方法E74对用于验证试验机力值指示的测力仪进行校准的校准方法E140布氏硬度、维氏硬度、洛氏硬度、洛氏表面硬度、努氏硬度和肖氏硬度的材料硬度转换表E384材料努氏和维氏硬度标准测试方法2.2美国轴承供应商协会标准ABMA10-1989金属压球2.3ISO标准ISO/IEC17011合格评定认可机构通用要求ISO/IEC17025校准和试验执行通用要求3.术语和等式3.1定义3.1.1校准—通过与仲裁设备或仲裁标准装置测定的数值相互比较，确定关键参数的数值。
金属硬度试验方法国家标准
金属硬度试验方法国家标准金属硬度是金属材料的一个重要性能指标，它直接影响着材料的加工性能、耐磨性和使用寿命。
因此，对金属硬度进行准确的测试和评定是非常重要的。
为了规范金属硬度的测试方法，我国制定了一系列的国家标准，以确保测试结果的准确性和可比性。
首先，金属硬度的测试方法需要选择适当的硬度测试仪器。
目前常用的硬度测试方法有洛氏硬度、巴氏硬度、维氏硬度等。
每种硬度测试方法都有相应的测试仪器，用户在选择测试方法时需要根据具体材料的硬度范围和测试要求来确定。
在进行测试之前，需要对测试仪器进行校准和标定，以确保测试结果的准确性。
其次，金属硬度的测试方法需要严格按照国家标准进行操作。
在进行测试之前，需要对试样进行表面处理，去除氧化层和污垢，以减小测试误差。
测试时需要保证试样与测试仪器之间的接触良好，避免外界干扰。
测试过程中需要按照标准要求施加力量，并在规定时间内进行测量，以获得准确的硬度数值。
另外，金属硬度的测试方法还需要进行数据处理和结果分析。
在测试完成后，需要对测试结果进行记录和整理，并进行数据分析和比对。
对于不同的硬度测试方法，需要根据标准要求进行结果的转换和比较，以确保测试结果的可比性和准确性。
同时，还需要对测试过程中可能存在的误差和影响因素进行分析和排除，以提高测试结果的可靠性。
最后，金属硬度的测试方法需要进行结果的评定和应用。
根据测试结果，可以对材料的硬度进行评定，并据此指导材料的选用和加工工艺的确定。
同时，测试结果还可以用于质量控制和产品认证，以确保产品的质量和可靠性。
综上所述，金属硬度的测试方法国家标准对于保证测试结果的准确性和可比性具有重要意义。
在实际测试过程中，需要严格按照标准要求进行操作，进行数据处理和结果分析，并根据测试结果进行评定和应用。
只有这样，才能确保金属硬度测试结果的可靠性，为材料的选用和加工工艺的确定提供可靠依据。
金属硬度测试方法
金属硬度测试方法一、前言金属硬度测试是材料力学中的一项重要测试，用于衡量金属材料的抗压能力和耐磨性。
本文将介绍常见的金属硬度测试方法，包括布氏硬度测试、维氏硬度测试、洛氏硬度测试以及显微硬度测试。
二、布氏硬度测试1. 原理布氏硬度测试是通过在被测材料表面施加一定载荷，在规定时间内测量印痕直径来计算出材料的硬度值。
载荷通常为30kg或100kg，时间为10-15秒。
2. 测试步骤（1）将被测材料放置在平整水平的试验台上。
（2）选择适当的钢珠和载荷，将钢珠置于压头下方。
（3）缓慢转动螺旋手轮，使压头缓慢下降，直至与被测材料接触。
（4）增加载荷至规定值，并保持一定时间后减小载荷。
（5）用放大镜或显微镜观察印痕，并使用游标卡尺或显微镜读数器测量印痕直径。
（6）根据公式计算出布氏硬度值。
三、维氏硬度测试1. 原理维氏硬度测试是通过在被测材料表面施加一定载荷，然后测量压头与被测材料之间的距离来计算出材料的硬度值。
载荷通常为1kg或5kg。
2. 测试步骤（1）将被测材料放置在平整水平的试验台上。
（2）选择适当的压头和载荷，将压头置于被测材料表面。
（3）缓慢增加载荷，直至压头与被测材料接触。
（4）减小载荷并记录下此时压头与被测材料之间的距离。
（5）根据公式计算出维氏硬度值。
四、洛氏硬度测试1. 原理洛氏硬度测试是通过在被测材料表面施加一定载荷，在规定时间内测量印痕深度来计算出材料的硬度值。
载荷通常为60kg或100kg，时间为15秒。
2. 测试步骤（1）将被测材料放置在平整水平的试验台上。
（2）选择适当的钢珠和载荷，将钢珠置于压头下方。
（3）缓慢转动螺旋手轮，使压头缓慢下降，直至与被测材料接触。
（4）增加载荷至规定值，并保持一定时间后减小载荷。
（5）用放大镜或显微镜观察印痕，并使用游标卡尺或显微镜读数器测量印痕深度。
（6）根据公式计算出洛氏硬度值。
五、显微硬度测试1. 原理显微硬度测试是通过在被测材料表面施加一定载荷，在显微镜下观察印痕大小来计算出材料的硬度值。
金属材料的硬度试验方法
金属材料的硬度实验方法一、实验目的1．了解布氏硬度计、洛氏硬度计的主要构造及操作方法。
2．初步掌握布氏硬度值、洛氏硬度值的测定方法。
3．初步建立碳钢的含碳量与其硬度间的关系和热处理能改变材料硬度的概念。
二、实验原理概述1、概述硬度是指材料抵抗另一较硬的物体压人表面抵抗塑性变形的一种能力，是重要的力学性能指标之一。
与其他力学性能相比，硬度试验简单易行，又无损于工件，因此在工业生产中被广泛应用。
常用的硬度试验方法有：布氏硬度试验——主要用于黑色、有色金属原材料检验，也可用于退火、正火钢铁零件的硬度测定。
洛氏硬度试验——主要用于金属材料热处理后的产品性能检验。
维氏硬度试验——用于薄板材或金属表层的硬度测定，以及较精确的硬度测定。
显微硬度试验——主要用于测定金属树料的显微组织组分或相组分的硬度。
2、布氏硬度把直径为D （mm ）的淬火钢球或硬质合金球，在一定的负荷F （kgf 或N ）作用下，压入试件表面，并保持一定时间，而后卸除载荷，测得钢球在试样表面上所压出的压痕直径d ，从面计算出压痕球面积A ，然后再计算出单位面积所受的力(F/A 值)，用此数字表示试件的硬度值，即为布氏硬度，用符号HB 表示。
布氏硬度试验原理如图1-1所示。
公式⎥⎦⎤⎢⎣⎡--==2122)(2d D D D FAF HB πF ——负荷(kgf)；A ——压痕面积(mm)； 图1-1 布氏硬度试验原理如图 D ——球体直径(mm)。
球体直径D 和负荷F 是试验是选定的，因此，只要测出压痕直径d ，根据上式就能计算出布氏硬度值HB 。
在实际试验时，可根据测得的压痕直径d 直接查表（见附表A ）求得 布氏硬度值，不必代入公式进行繁琐的计算。
机械制造基础(上册)——工程材料及热加工工艺基础·16· ·16·GB231—84“金属布氏硬度试验方法”中规定了所用压头材料为淬火钢球和硬质合金球（碳化钨）两种。
(完整版)金属硬度的测定实验
金属硬度的测定实验一、实验目的1.了解布氏、洛氏及显微维氏硬度测定的基本原理及应用范围。
2.了解布氏、洛氏及显微维氏硬度试验机及硬度数据的测试方法。
二、实验原理金属的硬度可以认为是金属材料局部表面在接触压力的任用下抵抗塑性变形的一种能力。
硬度值是材料性能的一个重要指标。
试验方法简单、迅速，不需要专门的试样，同时保持试样的完整性，设备也比较简单。
而且对大多数金属材料，硬度值估算出它的抗拉强度。
因此在设计图纸的技术条件中大多规定材料的硬度值。
检验材料或工艺是否合格有时也需用硬度。
所以硬度试验在生产中广泛使用。
硬度测试方法很多，有压入法、弹性回跳法、划痕法。
压入法就是一个很硬的压头以一定的压力压入试样的表面，使金属产生压痕，然后根据压痕的大小来确定硬度值。
压痕越大，则材料越软；反之，则材料越硬。
根据压头类型和几何尺寸等条件的不同，常用的压入法用于测量布氏、洛氏和维氏硬度三种。
弹性回跳法就是将撞销从一定高度落到所试材料的表面上而发生回跳，用测得的撞销回跳的高度来表示硬度。
所测的硬度称为肖氏硬度。
撞销是一只具有尖端的小锥，尖端上常镶有金刚钻。
应用划痕法将棱锥形金刚钻针刻划所试物体的表面而发生划痕,用测得的划痕的深度分十级来表示硬度：滑石(talc)1（硬度最小），石膏(gypsum)2，方解石(calcite)3，萤石(fluorite)4，磷灰石(apatite)5，正长石(feldspar;orthoclase;periclase)6，石英(quartz)7，黄玉(topaz)8，刚玉(corundum)9，金刚石(diamond)10。
用划痕法测得的硬度称为莫氏硬度。
三、布氏硬度（HB ）布氏硬度用符号HB 表示。
这种试验方法是把规定直径（10mm 、5mm 、2.5mm ）的硬质合金球以一定的试验力压入所测材料的表面（如图1-1所示），保持规定时间后，测量表面压痕直径（如图1-2所示），然后按下式计算硬度：)(222d D D D P F P HBW --==π 式中 HBW-表示用硬质合金球测试时的布氏硬度值；P-载荷（kg ）；（1kg ＝9.8N ）D-压头钢球直径（mm ）；d-压痕平均直径（mm ）；F-压痕面积（mm 2）；式中只有d 是变数，故只需要测出压痕直径d ，根据已知D 和P 值就可以计算出HB 值。
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IS1500-1983 铁质金属材料布氏硬度试验方法-
中文版)
（1996年重审）
铁质金属材料布氏硬度试验方法
（第2次修订）（1997年8月重印）
范畴
1、1 此项标准规定了铁质金属材料布氏硬度的试验方法。
试验的原理
2、1 布氏硬度是一个正比系数，是将试验压力除以压痕处理表面面积，此面积认定是那个球的球面或等于那个球的直径。
2、2 在现实操作中，硬度试验压头（直径为D的硬化钢球或硬金属球）被用力压进试验样品的表面，移去试验压力后测量表面上留下的压痕直径d。
概述
3、1 钢球试验压头用于布氏硬度不超过450的材料。
3、2 硬金属试验压头用于布氏硬度不超过650的材料。
注：硬度在550（原文不清）的用钢球或硬金属球所得的值明显地不同。
符号及含义
4、1 下述符号在此项标准中使用：
符号含义
D 球的直径，mm
F 试验压力，n
D 压痕的平均直径，mm
H 压痕深度＝（D－√D2－d2）/2
HBS或HBW 布氏硬度＝常数×（试验压力/压痕表面面积）
＝0.102×2F/πD（D－√D2－d2）
注：常数＝1/g＝1/9.8065＝0.102
4、2 布氏硬度用下述符号表示：
使用钢球时用HBS；
使用硬金属球时用HBW。
注：在往常的标准中，在使用钢球进行试验时，硬度用HB表示。
4、3 符号HBS或HBW前是硬度值，移下述顺序补充讲明试验条件：
球的直径，mm
代表试验压力的数字（见表1）；和
与规定的不同时刻不同的负荷作用时刻，单位：秒
示例
350HBS5/750＝使用直径为5mm的钢球试验压力为7.355kN在10－15秒内测定的布氏硬度。
600HBW1/30/20＝使用直径为1mm的硬金属球试验压力为294.2N在2 0秒内测定的布氏硬度。
表1、测定布氏硬度的试验压力（第4、3和7、2条）
试验机器
1验机器应是按照IS2281—1968标准能施加预定试验压力或9.807kN 到29.42kN范畴内的压力。
5、2 硬度试验压头－压头应是如IS2281—1968标准规定的坚硬而又光滑的钢球或硬金属球。
5、3 测量装置－测量装置的要求标准见IS2281—1968标准《布氏硬度试验机器的验定方法》（第1次修订）。
试验样品
6、1 试验应在光滑平稳、无氧化皮、无杂物专门是完全无润滑油的表面上进行。
6、2 试验样品的制备方式应将表面变化（如冷或热加工引起的）降到最低。
6、3 试验样品的厚度应至少是压痕深度h(见表2)的8倍。
表2、试验样品的最小厚度（第6、3条）
所有的单位均是：mm
6、4 在试验样品的背面应无可看得见的变形。
步骤
7、1 一样来讲，试验应在10℃到35℃的环境温度下进行。
在可控条件下进行的试验温度应是25±5℃。
7、2 使用的试验压力如表1所示。
7、3 试验压力的选择应使压痕直径在0.24D到0.6D之间。
7、4 应按照如下所示的材料及检验硬度小组0.102F/D2的比率。
材料布氏硬度
0.102F/D2
钢－
30
铸铁＜140
10
＞140
30
铜及其合金＜35
5
35－200 10
＞200 30
轻金属及其合金＜35
1.25
2.5
5
35－80 10
15
＞80 10
15
铅、锌及其合金－
1
－ 1.25
7、5 试验样品应放在坚硬的底座上。
接触的表面应洁净无杂物（锈、油及污物等等）。
重要的是将试验样品稳固地放置在底座上，如此在试验时才可不能发生移动。
7、6 压头与试验表面接触并将试验压力垂直作用于试验样品的表面，无振动或晃动。
直到作用压力达到规定的值。
以开始施加压力到达到规定值的时刻应许多于2秒且不大于8秒。
试验压力保持10－15秒。
7、6、1 关于某些材料试验压力的保持时刻有必要比7、6节中规定的要长。
在有要求时，在有关的材料技术规范中应规定最短时刻。
7、7 在试验的全部过程中，试验机器应保持稳固，不振动或晃动。
7、8 压痕中心与试验样品边缘的距离，钢、铸铁、铜及其合金至少为压痕平均直径的2.5倍；轻金属、铅、锌及其合金至少为压痕平均直径的3倍。
7、9 在表面平面上在两个互成直角的方向上测量每个压痕的直径。
两个读数的算术平均值用于布氏硬度的运算。
试验报告
8、1 试验报告应包括以下内容：
参照的此项标准；
表明试验样品的身份所需要的详细资料；
测定的结果；
本标准无规定的或认为可选的操作
显现的阻碍试验结果的情形的详细情形。
注1：没有将布氏硬度准确转换成硬度的其它单位或抗拉强度的通用程序。
因此应幸免这类转换，除非通过比较试验得到了进行转换的可靠依据。
注2：注意各向异性材料，如进行重度冷加工的，在压痕的两个直径长度之间存在着差异。
产品技术规范可标识这类差异的限制值。