一、布尔硬度（ HB）

1、基本原理

将载荷 P 和直线为 D 的淬火钢球压入试样的表面，并保持一定时间，然后去除载荷 P，测量压痕直径 d，见图 1 所示。最后计算出布氏硬度值。计算公式如下：若压痕的深度为 h，则压痕的面积为

式中
F
P
——计算平均压力，以此人为试样硬度值，称布氏硬度值，以符号 HB
表示。
P——施加的载荷；
F——压痕的表面积；
D——钢球的直径；
d——压痕直径。
在 P和 D 一定的情况，布氏硬度的高低取决于压痕的直径 d，d 越大，表明材料的 HB 值越低即材料软；反之材料硬度高即 HB 值越大。在具体测量时，并不是每次都按上述公式去算，而是根据 D 与 P 值的大小，测量出痕压的直径 d，然后查表即得，这种表格就是根据上述公式计算制出的，可参考附录一。由于材料有硬有软，工件有厚、薄、大、小之分，为适应不同情况，其压头有φ2.5mm、φ5mm、φ10mm 三种钢球。载荷有 156N、625N、1875N、2500N、 7500N、10000N、30000N7 种。在具体测量时只要满足 P/D2 为常数，则对同一材料来说，布氏硬度值都相同；对不同材料，所得布氏硬度值是可进行比较的。 国家标准规定 P/D2为 30、10、2.5 三种。按表 1 布氏硬度试验的规范来选择钢球直径 D 和加压负荷 P 以及保压时间。在试样截面大小和厚度允许的情况下，尽可能选用直径大的钢球和大的载荷， 这样更接近于材料的真实性能； 同时测量的压痕大，误差也小。所以测定钢的硬度时，尽可能用 φ10mm 钢球和 30000N 的载荷。压痕直径应在 0.25D<d<0.6D 的范围内，否则试验结果无效，应选其他规范重做实验。这是因为 d 值太小，灵敏度和准确性将降低，若 d 值太大，压痕的几何形状不能保持相似的关系，影响准确性。

布氏硬度计的压头，是淬火的高碳工具钢制的钢球，为了避免钢球压裂或变形，不能测太硬的材料。

2．布氏硬度计的构造与操作

常用布氏硬度计有油压式和杠杆式两种，油压式是通过液体来传递压力，是比较早期的硬度计类型， 容易产生过载等缺点。 目前多采有杠杆式硬度计， 它是通过杠杆来传递补压力， 是较完善的硬度计。 现以 HB-3000 型布氏硬度计为例，介绍其主要结构。指示灯——用于表示加载过程；压头——是淬火钢球制成；载物台——放置试样；升降丝杆——使载物台升降的机构；手轮——使丝杆发生上、下旋转；时间定位器——用于控制加载时间；加载按钮——用于施加载荷。

二、洛氏硬度（ HR）

洛氏硬度法克服了布氏硬度法的缺点，它的压痕较小，可测较高硬度，可直接读数，操作方法、效率高，帮为热处理产品检验的主要方法之一。

1、测试原理

洛氏硬度法也采用压入法，它用金刚石和钢球作压头。但它是以压痕的陷凹深度作为计量硬度指标。为了可以用一个试验机测定从软到硬的材料的硬度， 采用了不同的压头和总负荷，组成了 15 种不同的洛氏硬度标尺。表 2 所示为各种洛氏硬度标尺的、试验条件及其应用。钢铁材料常用 HRB 和 HRC 两种标尺测定。

各种洛氏硬度的测量原理都相似，现以测量 HRC 为例说明之。图 3-5 是洛氏硬度计测量原理图，一般较硬的金属材料（如淬火后的工件）用金刚石压头，较软的金属材料用钢球压头。

总载荷 P分为两次加在压头上。 首先加入预载荷 p0，使压头与试样的表面接触良好，此时压痕深度为 h1(见图 3a)；然后加入主载茶 p1，这时总载荷 P= p0 +p1，此时压痕深度增加到 h2 位置(见图 3b)。随后将主载荷卸除，此时压痕由于加载时所产生的弹性变形已恢复，这时压痕深度 h3= h2– h1（见图 3c）作为测量的依据。

如果直接以压痕深度 h来作计算硬度指标，那么就会出现硬的金属硬度值小，而软的金属硬度值反而大的现象， 这不符合人们的习惯。 因此用一常数 k 来减去所得的压痕深度值作为洛氏硬度的指标。即 HR=k-h 当以钢球为压头时， k=0.26；以金刚石锥体为压头时， k=0.2，此外，在读数上又规定以压入深度 0.002 作为标尺刻度的一格，这样前者的 0.26 常数相当于130 格，后者 0.2 常数相当于 100 格，因此洛氏硬度值可由下式确定：

2．洛氏硬度机的构造与操作

洛氏硬度计类型较多，外形构造也不同，但构造原理及主要部件相同，见图4 所示。

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