布氏硬度計原理
用一定直徑的鋼球或硬質(zhì)合金球，以規(guī)定的試驗力壓入式樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗力，測量試樣表面的壓痕直徑。布氏硬度值是以試驗力除以壓痕球形表面積所得的商。以HBS（鋼球）表示，單位為N/mm2（MPa）。
測定布氏硬度較準確可靠，但一般HBS只適用于450N/mm2（MPa）以下的金屬材料，對于較硬的鋼或較薄的板材不適用。在鋼管標準中，布氏硬度用途廣，往往以壓痕直徑d來表示該材料的硬度，既直觀，又方便。
布氏硬度計的特點
布氏硬度試驗的優(yōu)點是其硬度代表性好，由于通常采用的是10 mm直徑球壓頭，3000kg試驗力，其壓痕面積較大，能反映較大范圍內(nèi)金屬各組成相綜合影響的平均值，而不受個別組成相及微小不均勻度的影響，因此特別適用于測定灰鑄鐵、軸承合金和具有粗大晶粒的金屬材料。它的試驗數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，精度高于洛氏，低于維氏。此外布氏硬度值與抗拉強度值之間存在較好的對應關系。
布氏硬度試驗的缺點是壓痕較大，成品檢驗有困難，試驗過程比洛氏硬度試驗復雜，測量操作和壓痕測量都比較費時，并且由于壓痕邊緣的凸起、凹陷或圓滑過渡都會使壓痕直徑的測量產(chǎn)生較大誤差，因此要求操作者具有熟練的試驗技術和豐富經(jīng)驗，一般要求由專門的實驗員操作。
布氏硬度計的應用
布氏硬度計主要用于組織不均勻的鍛鋼和鑄鐵的硬度測試，鍛鋼和灰鑄鐵的布氏硬度與拉伸試驗有著較好的對應關系。布氏硬度試驗還可用于有色金屬和軟鋼，采用小直徑球壓頭可以測量小尺寸和較薄材料。布氏硬度計多用于原材料和半成品的檢測，由于壓痕較大，一般不用于成品檢測。
布氏硬度試驗條件的選擇如同洛氏硬度試驗關于標尺的選擇一樣，布氏硬度試驗也要遇到試驗條件的選擇問題，即試驗力F和壓頭球直徑D的選擇。這種選擇不是任意的，而是要遵循一定的規(guī)則，并且要注意試驗力和壓頭球直徑的合理搭配，應用起來比洛氏硬度試驗略顯復雜。布氏硬度試驗常用的試驗條件是采用10mm直徑的球壓頭，3000kg試驗力。這一條件能體現(xiàn)布氏硬度的特點。但是由于試樣材質(zhì)不同，硬度不同，試樣大小，薄厚也不同，一種試驗力，一種壓頭自然不能滿足要求。在試驗力和壓頭球直徑的選擇方面需要遵循的規(guī)則有2個。
規(guī)則一：要使試驗力和球壓頭直徑的平方之比為一個常數(shù)。即。這個規(guī)則來源于相似律。根據(jù)相似律，不同直徑的球壓頭D1、D2在不同的試驗力F1、F2作用下壓入試樣表面，壓痕直徑d1、d2是不同的，但是只要壓入角相同，壓痕就具有相似性。這時試驗力和壓頭球直徑的平方之比就是一個常數(shù)。在這種條件下，采用不同的試驗力和不同直徑的球壓頭，在同一試樣上測得的硬度值是相同的，在不同的試樣上測得的硬度值是可以相互比較的。試驗力與壓頭球直徑平方之比在采用公斤力的舊標準中表示為F/D2。在采用牛頓力的新標準中表示為0.102 F/D2。
規(guī)則二：試驗后要使壓痕直徑處于以下范圍：0.24D < d < 0.6D。否則試驗結(jié)果是無效的,應選擇合適的試驗力重新試驗。人們的大量試驗表明，當壓頭直徑在0.24D~0.6D之間時，測得的硬度值與試驗力大小無關。布氏硬度試驗可選擇的試驗力從3000kg到1kg大約有20個級別
本檢定系統(tǒng)規(guī)定了布氏硬度計量基準器具和計量標準器具的用途、組成、計量特性和檢定程序，以及工作用計量器具的計量特性和檢定方法。
一、計量基準器具
1、 國家基準
1.1國家基準的用途
國家基準用于布氏硬度單位的復現(xiàn)和保存。
1.2國家基準由下列計量器具組成：
A直接加荷式的硬度機，其試驗力誤差δf≤±0.1%，試驗力按下表見其構成。
B測量壓痕直徑的顯微鏡
顯微鏡標尺的刻度，對于用10和5mm直徑球壓頭打壓的壓痕應能讀到0.002mm；對用于等于和小于2.5mm直徑球壓頭打壓的壓痕應能讀到0.001mm。
顯微鏡任何兩刻線的讀數(shù)之差：
對于10和５mm直徑的球壓頭應到±0.002mm以內(nèi)。
對于等于和小于2.5mm直徑的球壓頭應到±0.001mm以內(nèi)
C壓頭
基準硬度機的壓頭有1，2，2.5，5，10mm五種鋼球和硬質(zhì)合金球。其球的直徑誤差、硬度值、粗糙度應滿足下表要求。
1.3國家基準復現(xiàn)的布氏硬度范圍為
8--650HBS（W）
1.4國家基準的不確定度
對試驗力等于或大于1839N（187.5kgf）級的不確定度：
δ≤0.5%
| 硬度符號 | 球直徑D
mm | 0102F/D2
（F/D2） | 試驗力F
（KGF） |
| HBS（HBW）10/3000 | 10 | 30 | 29.42×103（3000） |
| HBS（HBW）10/1500 | 10 | 15 | 14.71×103（1500） |
| HBS（HBW）10/1000 | 10 | 10 | 9.807×103（1000） |
| HBS（HBW）10/500 | 10 | 5 | 4.903×103（500） |
| HBS（HBW）10/250 | 10 | 2.5 | 2.452×103（250） |
| HBS（HBW）10/125 | 10 | 1.25 | 1.226×103（125） |
| HBS（HBW）10/100 | 10 | 1 | 980.7 （100） |
| HBS（HBW）5/750 | 5 | 30 | 7.355×103（750） |
| HBS（HBW）5/250 | 5 | 10 | 2.452×103（250） |
| HBS（HBW）5/125 | 5 | 5 | 1.226×103（125） |
| HBS（HBW）5/62.5 | 5 | 2.5 | 612.9 （62.5） |
| HBS（HBW）5/31.25 | 5 | 1.25 | 306.5 （31.25） |
| HBS（HBW）5/25 | 5 | 1 | 245.2 （25） |
| HBS（HBW）2.5/187.5 | 2.5 | 30 | 1.839×103（187.5） |
| HBS（HBW）2.5/62.5 | 2.5 | 10 | 612.9 （62.5） |
| HBS（HBW）2.5/31.25 | 2.5 | 5 | 306.5 （31.25） |
| HBS（HBW）2.5/15.625 | 2.5 | 2.5 | 153.2 （15.625） |
| HBS（HBW）2.5/7.8125 | 2.5 | 1.25 | 76.61 （7.8125） |
| HBS（HBW）2.5/6.25 | 2.5 | 1 | 61.29 （6.25） |
| HBS（HBW）2/120 | 2 | 30 | 1.177×103（120） |
| HBS（HBW）2/40 | 2 | 10 | 392.3 （40） |
| HBS（HBW）2/20 | 2 | 5 | 196.1 （20） |
| HBS（HBW）2/10 | 2 | 2.5 | 98.07 （10） |
| HBS（HBW）2/5 | 2 | 1.25 | 49.03 （5） |
| HBS（HBW）2/4 | 2 | 1 | 39.23 （4） |
| HBS（HBW）1/30 | 1 | 30 | 294.2 （30） |
| HBS（HBW）1/10 | 1 | 10 | 98.07 （10） |
| HBS（HBW）1/5 | 1 | 5 | 49.03 （5） |
| 球直徑
mm | 誤差
mm | 硬度值 | 粗糙度Ry
μm | | 10 | ±0.003 | HV10850（鋼球） HV1500（硬質(zhì)合金球） | 0.050 | | 5 | ±0.002 | | 2.5 | ±0.001 | | 2 | ±0.001 | | 1 | ±0.001 | |
對試驗力小于1839N（187.5kgf）級的不確定度：
δ≤1.0%
2、國家副基準
2.1國家副基準在全國復現(xiàn)布氏硬度單位的地位僅次于國家基準。
2.2組成國家副基準的全套計量器具的技術要求與國家基準相同。
2.3國家副基準復現(xiàn)布氏硬度范圍為
8--650HBS（W）
2.4國家副基準的不確定度
國家副基準的不確定度與國家基準的不確定度相等。
3、工作基準
3.1工作基準經(jīng)與國家工準校準或比對，并經(jīng)國家鑒定，在全國復現(xiàn)布氏硬度單位的地位僅在國家基準和副基準之下。
3.2工作基準復現(xiàn)布氏硬度范圍為
8--650HBS（W）
3.3工作基準的不確定度
對試驗力等于或大于1839N（187.5kgf）級的不確定度：
δ≤0.7%
對試驗力小于1839N（187.5kgf）級的不確定度：
δ≤1.2%
4、比對
在規(guī)定條件下，對國家基準、副基準和工作基準之間的量值進行比較，這種比較將通過比對硬度塊實現(xiàn)。
比對硬度塊的允許誤差△為：
△≤±0.5%
比對硬度塊的均勻度U為：
29420N（2000kgf）時，
U≤±0.5%
小于29420N（3000kgf）時，
U≤±1.0%
二、計量標準器具
5、標準布氏硬度塊的示值誤差
標準布氏硬度塊經(jīng)基準檢定，其示值誤差（傳遞誤差）為：
δ標≤±1.5%；2.0%；3.0%
6、標準布氏硬度塊的均勻度U為：
30D2 HBS（W）10/3000/30 150-250 U≤2.0%
HBS（W）5/750/30 150-250 U≤2.5%
HBS（W）2.5/187.5/30 150-250 U≤3.0%
10D2 HBS（W）10/1000/30 75-125 U≤3.0%
HBS（W）5/250/30 75/125 U≤3.0%
HBS（W）2.5/62.5/30 75-125 U≤4.0%
2.5D2 HBS（W）2.5/15.6/60 25-35 U≤5.0%
7、標準布氏硬度塊的穩(wěn)定度
HBS（W）150-250時，應不大于1.0%
HBS（W）75-125時，應不大于1.5%
HBS（W）25-35時，應不大于3.0%
三、工作用計量器具
用符合JJG150-83金屬布氏硬度計檢定規(guī)程GB6269-86布氏硬度計技術條件中所規(guī)定的布氏硬度計作工作用計量器具。
工作用布氏硬度計示值誤差△為
△≤±3.0%
布氏硬度計因能測出試樣較大范圍的硬度值，因而廣泛應用于生產(chǎn)中對未經(jīng)淬火鋼、鑄鐵、有色金屬及質(zhì)地較軟的軸承合金等的布氏硬度值測定。本文以HB3000布氏硬度計為例，談談一些常見故障及排除方法。
1、載荷誤差超過±1.0%或不穩(wěn)定
造成這種故障的原因及排除方法：（1）力點刀刃松動，應調(diào)整力點刀刃并擰緊；（2）力點刀刃和支點的磨損會不同程度地增加載荷誤差，應研修刀刃；（3）載荷杠桿上的調(diào)整塊位置不適當，可根據(jù)情況向前或向后移動，調(diào)整合適后固定緊；（4）壓縮彈簧銹蝕，增大了與、主軸襯套的磨擦，應清洗生銹部位并上防護油或更換之。（5）加荷不平穩(wěn)，有沖擊振動現(xiàn)象，應排除引起不平穩(wěn)的因素。
2、加荷速度不能控制在規(guī)定的時間內(nèi)
加荷速度過快或過慢，主要是減速器用油粘度過小或過大，應清洗減速器，并更換減速器用油。
3、測定的硬度值與標準硬度塊示值不一致
造成這種故障的原因及排除方法：（1）硬度計安裝不水平，應將硬度計調(diào)至水平；（2）鋼球表面不光潔或直徑超過允差，應用千分尺挑選合格的鋼球換上；（3）壓痕測量裝置誤差偏大，應調(diào)整壓痕測量裝置的允許誤差，使其≤±0.5%；（4）砝碼不能垂直放置，砝碼與硬度計后蓋擦靠，應檢查吊環(huán)是否掛在重點刀刃上，吊架吊桿是否平直，否則應將吊環(huán)掛于重點刀刃上，校直吊架吊桿；（5）主軸與試臺平臺垂直度，主軸軸線與升降絲桿軸線同軸度超差，應分析視其情況進行主軸與試臺平臺垂直度、主軸軸線與升降絲桿軸線同軸度的調(diào)整。
4、硬度計反復加卸載荷
造成這種故障的原因及排除方法：（1）按鍵開關頂桿過長，轉(zhuǎn)向開關A、B觸點與A1、B1觸點不能脫開，應調(diào)節(jié)頂桿長度并固定之；（2）換向開關安裝位置不當，活動擋板不能觸動換向開關上的銷子，造成換向開關不換向，應調(diào)整換向開關的安裝位置。
5、硬度計載荷全部加上時停機
此種故障原因為換向開關接觸點有燒傷、燒蝕現(xiàn)象，造成接觸點接觸不良，應對接觸點加以清理打磨或更換新的換向開關。
6、按鍵開關按下，硬度計不動作，但有嗡嗡的電流聲
此種故障原因為電機缺相，應檢查電源是否正常，電源插頭是否插好，電纜線是否有斷路，電源開關是否完好，電機接線是否接牢，電機線圈是否燒壞一組以及換向開關觸點接觸是否良好等，應視其情況分別予以排除
