布氏硬度计算
的布氏硬度HBW由施加的试验力F(以牛顿N为单位)和去除试验力后试样上残余压痕的表面积(压痕的投影)的商得出(见布氏硬度公式)．为了计算剩余球压痕的表面积，使用了两条垂直对角线d1和d2的算术平均值d(单位为mm)，因为布氏压痕的基底面积往往不是完美的圆形。
在实际操作中，在确定硬度值时，公式并不针对每一个单独的试验进行计算。硬度值可以为也可以从表中确定，这是一种专门编程的硬度测试软件，它显示硬度值作为所有标准化球直径和测试载荷的平均压痕直径d的函数。
试验力的选择应使平均压痕直径d在0.24 d到0.6 d之间。
为了能够遵守这些限制，有必要将试验力与球直径协调起来。这在布氏法中产生了不同的力-直径指数(也称为载荷水平或载荷因子)，其中测试力和球直径平方的商数保持不变:B = 0.102*F/D2。五种常见的力-直径指数分别为1、2.5、5、10和30。对具有不同球径和测试力的材料的测试必须在相同的力-直径指数内进行，以便获得可比的测试结果(见布氏方法及应用概览表)．
球直径的选择必须使压痕覆盖尽可能大的工件面积-代表试样。
根据标准(ISO 6506)，测试负载应在最小2秒至最大8秒内增加到其最终值。一般情况下，测试负载的停留时间为10 ~ 15秒(s)，如果停留时间更长，还必须在硬度值中指定持续时间(秒)，例如:210 HBW 5/250/30(停留时间为30秒)。
布氏硬度法的优点和缺点
布氏法有以下优点:
- 布氏法可用于检测非均质材料(如铸件)，因为大球会与许多晶体(材料的不同金相成分)接触，从而形成一个力学平均值。
- 对于最广泛的应用，可以在大量的测试力和球直径之间进行选择。
- 相对较大的测试压痕比较小的维氏压痕更容易测量。
- 试样表面可能很粗糙。
Brinell方法有以下缺点:
- 试样的表面质量必须良好，因为压痕是用光学测量的。
- 在高测试载荷的宏观范围内(例如HBW 10/3000)测试时，被测材料变形的风险很高，并且由于壁的形成而产生测量误差的风险。因此，良好的照明对于确保测试缩进的正确评估是很重要的(例如，借助环形灯)。
- 应用该方法对极硬材料薄试样的局限性(见布氏方法，最小试样厚度)。
- 这个过程是相当缓慢的(与罗克韦尔方法)．测试周期在30到60秒之间，不包括准备样本的时间。
布氏硬度测试方法及应用实例
布氏法适用于硬度测试包括软金属(轻金属，铅，锡)和硬金属，如钢和铁。
对于具有不同球径和测试力的材料，布氏测试必须在相同的力-直径指标(“布氏测试程序”)内进行，以便能够直接比较测量的硬度值。
下表概述按力-直径指数、相关硬度范围和推荐应用(材料)分组布氏方法。载荷系数越高，金属就越坚硬，可以或应该用这个力-直径指数范围内的方法进行测试。最常见的力-直径指数(载荷系数)是hbw30。属于HBW 30的布氏法用于测试钢铁等硬质金属。
| 材料 | 方法 | 硬度计压头 | 试验负荷F | 装载程度 0.102 x F/D2 |
硬度范围HBW* |
| 钢/铁 | HBW 1/30 | 1毫米 | 294.2 n | 30. | -653 - 95.5 |
| HBW 2.5/187.5 | 2.5毫米 | 1.839 kN | |||
| HBW 5/750 | 5毫米 | 7.355 kN | |||
| HBW 10/3000 | 10毫米 | 29.42 kN | |||
| 轻金属 铜/铝 铜合金 铝合金 |
HBW 1/10 | 1毫米 | 98.07 N | 10 | -218 - 31.8 |
| HBW 2.5/62.5 | 2.5毫米 | 612.9 N | |||
| HBW 5/250 | 5毫米 | 2.452 kN | |||
| HBW 10/1000 | 10毫米 | 9.807 kN | |||
| 轻金属 铜/铝 铜合金或 热处理 |
HBW 1/5 | 1毫米 | 49.03 N | 5 | -109 - 15.9 |
| HBW 2.5/31.25 | 2.5毫米 | 306.5 N | |||
| HBW 5/125 | 5毫米 | 1.226 kN | |||
| HBW 10/500 | 10毫米 | 4.903 kN | |||
| 轻金属 | HBW 1/2.5 | 1毫米 | 24.52 N | 2.5 | 7.96 - -54.5 |
| HBW 2.5/15.625 | 2.5毫米 | 153.2 N | |||
| HBW 5/62.5 | 5毫米 | 612.9 N | |||
| HBW 10/250 | 10毫米 | 2.452 kN | |||
| 轻金属 铅/锡 |
HBW 1/1 | 1毫米 | 9.807 N | 1 | 3.18 - -21.8 |
| HBW 2.5/6.25 | 2.5毫米 | 61.29 N | |||
| HBW 5/25 | 5毫米 | 245.2 N | |||
| HBW 10/100 | 10毫米 | 980.7 N | |||
| *推荐硬度范围acc。EN ISO 6506-4，表2 | |||||
布氏试验的最小试样压痕距离和最小试样厚度
- 在布氏法中，压痕必须定位，以便从样品边缘和各个压痕之间有足够的间隙。根据标准必须遵守的最小值可以在图中找到。
- 试样必须足够厚，以使压痕不会在试样的底面(支撑面)引起任何可见的变形。这意味着，根据标准，试样必须至少比布氏球的压痕深度厚8倍。压痕深度可以从预期硬度值估计出来，而预期硬度值又取决于平均压痕直径。因此，最小试样厚度可以导出为布氏压头的平均压痕直径和球直径的函数。可以在这里找到一个详细的表，从中可以相应地读取布氏最小试样厚度:
| 平均 压痕直径 (毫米) |
最小试样厚度(mm) | |||
| 球径(mm) | ||||
| 1．0 | 2.5 | 5．0 | 10 | |
| 0.2 | 0.12 | |||
| 0.3 | 0.18 | |||
| 0.4 | 0.33 | |||
| 0．5 | 0.54 | |||
| 0.6 | 0.80 | 0.29 | ||
| 0.7 | 0.40 | |||
| 0.8 | 0.53 | |||
| 0.9 | 0.67 | |||
| 1．0 | 0.83 | |||
| 1．1 | 1.02 | |||
| 1．2 | 1.23 | 0.58 | ||
| 1.3 | 1.46 | 0.69 | ||
| 1．4 | 1.72 | 0.80 | ||
| 1．5 | 2.00 | 0.92 | ||
| 1．6 | 1.05 | |||
| 1.7 | 1.19 | |||
| 1．8 | 1.34 | |||
| 1.9 | 1.50 | |||
| 2．0 | 1.67 | |||
| 2．2 | 2.04 | |||
| 2.4 | 2.45 | 1.17 | ||
| 2.6 | 2.92 | 1.38 | ||
| 2.8 | 3.43 | 1.60 | ||
| 3．0 | 4.00 | 1.84 | ||
| 3.2 | 2.10 | |||
| 3.4 | 2.38 | |||
| 3.6 | 2.68 | |||
| 3.8 | 3.00 | |||
| 4.0 | 3.34 | |||
| 4.2 | 3.70 | |||
| 4.4 | 4.08 | |||
| 4.6 | 4.48 | |||
| 4.8 | 4.91 | |||
| 5．0 | 5.36 | |||
| 5.2 | 5.83 | |||
| 5.4 | 6.33 | |||
| 5.6 | 6.86 | |||
| 5.8 | 7.42 | |||
| 6．0 | 8.00 | |||
