標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)：
ASTM E10-15
中文名稱：金屬材料布氏硬度標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法
英文名稱：Standard Test Method for Brinell Hardness of Metallic Materials
批準(zhǔn)日期：2015年5月1日
發(fā)布日期：2015年6月
替代情況：替代ASTM E10-14
ICS 分類代碼：77.040.10 （金屬力學(xué)試驗(yàn)）
UNSPSC 分類代碼：41114611（硬度計(jì)）
本標(biāo)準(zhǔn)的歷次發(fā)布情況：
ASTM E10-14 2014年5月1日批準(zhǔn)，2014年8月發(fā)布
ASTM E10-12 2012年1月1日批準(zhǔn)，2012年3月發(fā)布
ASTM E10-10
ASTM E10-08
ASTM E10-07e1
ASTM E10-07a
ASTM E10-07
版本修訂概要：
修訂了附錄A1.5.2.3章節(jié)。
標(biāo)準(zhǔn)簡介：
本試驗(yàn)方法包含了使用布氏壓痕硬度原理對(duì)金屬材料進(jìn)行布氏硬度的測定。本標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)
規(guī)定了布氏硬度計(jì)的要求，以及進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)的步驟。
正文預(yù)覽
1. 范圍
1.1 本試驗(yàn)方法包含了使用布氏壓痕硬度原理對(duì)金屬材料進(jìn)行布氏硬度的測定。本標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)
規(guī)定了布氏硬度計(jì)的要求，以及進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)的步驟。
1.2 在以下四個(gè)附件中，包括了本標(biāo)準(zhǔn)的附加要求：
布氏硬度計(jì)的檢驗(yàn) 附件 A1
布氏硬度標(biāo)準(zhǔn)機(jī) 附件 A2
布氏硬度壓頭的標(biāo)定 附件 A3
布氏硬度試驗(yàn)塊的標(biāo)定 附件 A4
1.3 在本標(biāo)準(zhǔn)的以下附錄中，包括了與布氏硬度試驗(yàn)相關(guān)的非強(qiáng)制性信息：
布氏硬度值表 附錄X1
計(jì)算布氏硬度不確定度程序的示例 附錄X2
1.4 在發(fā)明布氏硬度試驗(yàn)時(shí)，力值是以千克力（kgf）為單位的。盡管本標(biāo)準(zhǔn)中力值
的單位是使用國際單位（SI）的牛頓（N），但由于kgf 單位的歷史慣例繼續(xù)通用，所有以
kgf 為單位的力值被給出作為參考，且本標(biāo)準(zhǔn)中很多關(guān)于力值的討論引用的是以kgf 為單位
的。
1.5 本標(biāo)準(zhǔn)并未對(duì)其使用中相關(guān)的所有安全問題作出特意說明，如果存在安全問題的話。本
標(biāo)準(zhǔn)的用戶有責(zé)任在使用本標(biāo)準(zhǔn)之前，建立合理的安全和健康規(guī)范并確定規(guī)章的可行性。
2. 引用文件
2.1 ASTM 標(biāo)準(zhǔn)：
E29 《在確認(rèn)與技術(shù)條件相符性中檢測數(shù)據(jù)有效數(shù)字的使用規(guī)范》
E74 《用于檢驗(yàn)試驗(yàn)機(jī)顯示力值的測力儀器校準(zhǔn)規(guī)范》
E140 《金屬硬度換算表布氏硬度、維氏硬度、洛氏硬度、表面洛氏硬度、努氏硬度、肖氏硬度及里氏硬度之間關(guān)系》
E384 《材料努氏硬度和維氏硬度試驗(yàn)方法》
2.2 美國軸承制造協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)
ABMA 10-1989 《金屬球》
2.3 ISO 標(biāo)準(zhǔn)
ISO/IEC 17011 《合格評(píng)定——合格評(píng)定認(rèn)可機(jī)構(gòu)的通用要求》
ISO/IEC 17025 《檢測和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力的通用要求》
3. 術(shù)語及公式
3.1 定義
3.1.1 校準(zhǔn)——通過與標(biāo)準(zhǔn)儀器顯示的值或一組參考標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，確定重要參數(shù)的值。
3.1.2 檢驗(yàn)——通過檢查或測試來確認(rèn)符合規(guī)范。
3.1.3 標(biāo)定——通過檢驗(yàn)或校準(zhǔn)使其符合已知標(biāo)準(zhǔn)。
3.1.4 布氏硬度試驗(yàn)——一種壓痕硬度試驗(yàn)，使用經(jīng)過檢驗(yàn)的設(shè)備，在規(guī)定的條件下加力
將壓頭（直徑為D的硬質(zhì)合金球）壓入被測材料的表面。卸除力之后，測量試驗(yàn)產(chǎn)生壓痕的
直徑d。
3.1.5 布氏硬度數(shù)值——一個(gè)數(shù)值，該值與試驗(yàn)力除以壓痕表面積獲得的商成正比。壓痕被
看做球形，且被認(rèn)為具有壓球的直徑。
3.1.6 布氏硬度標(biāo)尺——表示布氏硬度試驗(yàn)使用的壓球直徑及試驗(yàn)力的特定組合的一個(gè)代號(hào)。
3.1.7 布氏硬度計(jì)——用于一般試驗(yàn)?zāi)康牡牟际嫌捕仍囼?yàn)設(shè)備。
3.1.8 布氏硬度標(biāo)準(zhǔn)機(jī)——用于對(duì)布氏硬度試塊進(jìn)行標(biāo)定的布氏硬度計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)機(jī)與常規(guī)布氏
硬度計(jì)的區(qū)別是，前者的某些參數(shù)有更小的允差。
3.1.9 試驗(yàn)力-球直徑平方的比率——試驗(yàn)力（kgf）除以壓頭直徑（mm）平方的比值（見表
1）。
3.2 公式
3.2.1 布氏硬度由下式計(jì)算：
HBW=2F/(πD(D-(D^2-d^2)^0.5))
其中：
F=試驗(yàn)力，單位為kgf，
D=壓球直徑，單位為mm，
d=壓痕的測量平均直徑，mm（見表1）。
3.2.2 布氏硬度機(jī)在每一硬度級(jí)別，在特定的檢定狀態(tài)下的操作重復(fù)性R，通過在標(biāo)準(zhǔn)化硬
度塊上n 個(gè)壓痕的直徑測量值的范圍估計(jì)而來，以作為性能檢定的一部分，定義為：
R=d max - d min
其中：
d max =最大測量壓痕的平均直徑
d min =最小測量壓痕的平均直徑
3.2.3 一組n 個(gè)布氏硬度測量值H1、H2、…、Hn 的平均值H按下式計(jì)算：
H=(H1+H2+...+Hn)/n
3.2.4 布氏硬度機(jī)在每一硬度級(jí)別性能的誤差E 按下式計(jì)算：
E=H- H STD
其中：
H（公式3）=作為性能檢定的一部分，在標(biāo)準(zhǔn)化硬度塊上得到的n 個(gè)硬度值H1、H2、…、
Hn 的平均值
H STD=標(biāo)準(zhǔn)化硬度塊認(rèn)證的平均硬度值
3.2.5 壓痕的平均直徑按下式計(jì)算：
d=(d1+d2+...+dn)/n
其中：
d1、d2、…、dn=測量的壓痕直徑，單位為mm
n=直徑測量次數(shù)
3.2.6 一組壓痕平均直徑的平均值d 按下式計(jì)算：
d=(d1+d2+...+dN)/N
其中：
d1、d2、…、dN=壓痕平均直徑，單位為mm
N=壓痕數(shù)量（見附件A4）
4. 意義及用途
4.1 布氏硬度試驗(yàn)是一種壓痕硬度試驗(yàn)，能夠提供金屬材料的有用信息。該信息可以與金屬
材料的抗拉強(qiáng)度、耐磨抗力、延展性及其他物理特性聯(lián)系，并可在質(zhì)量控制及選材過程中發(fā)
揮作用。
4.2 布氏硬度試驗(yàn)作為一種商業(yè)交付時(shí)的驗(yàn)收檢驗(yàn)被普遍接受，此用途在工業(yè)中一直應(yīng)用廣泛。
4.3 在零件特定區(qū)域進(jìn)行的布氏硬度試驗(yàn)可能不能夠代表整個(gè)零件或最終產(chǎn)品的物理特性。
5. 試驗(yàn)原理及設(shè)備
5.1 布氏硬度試驗(yàn)原理——布氏硬度試驗(yàn)通常包括兩個(gè)步驟（見圖1）。
5.1.1 步驟1——壓頭以垂直表面方向接觸到試樣，并施加試驗(yàn)力F。試驗(yàn)力按規(guī)定的保荷
時(shí)間保荷，隨后移除。
5.1.2 步驟2——應(yīng)至少在互相垂直的兩個(gè)方向測量壓痕直徑。布氏硬度值由測量直徑的平
均值得到。
5.2 布氏硬度試驗(yàn)設(shè)備——進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)的設(shè)備，通常包括一臺(tái)試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)機(jī)能支撐
試樣并對(duì)與試樣接觸的壓頭施加壓入力；以及一個(gè)按布氏硬度試驗(yàn)原則測量壓痕平均直徑的
系統(tǒng)。試驗(yàn)設(shè)備的設(shè)計(jì)應(yīng)能保證在施加力時(shí)，壓頭或試樣不會(huì)發(fā)生晃動(dòng)或水平運(yùn)動(dòng)。試驗(yàn)設(shè)
備的設(shè)計(jì)應(yīng)能保證對(duì)壓頭施加的力是平穩(wěn)的，且沒有沖擊力。應(yīng)有措施防止因系統(tǒng)慣性、液
壓系統(tǒng)過沖等造成的瞬時(shí)高試驗(yàn)力。
5.2.1 參見設(shè)備制造商說明書關(guān)于設(shè)備特性、限制及各自操作程序的描述。
5.2.2 砧座——是一個(gè)砧座或試樣支撐塊，應(yīng)與被試驗(yàn)的試樣相適應(yīng)。所有砧座的基座面及
支撐面應(yīng)干凈且無外來物。通常，僅在砧座不能支撐試驗(yàn)平面使其與壓頭垂直，或其被視為
不安全時(shí)，砧座才需要被替換。
圖1 試驗(yàn)原則
5.2.3 壓頭——布氏硬度壓頭應(yīng)為硬質(zhì)合金球，有四種允許直徑（1、2.5、5 及10mm）。壓頭
應(yīng)符合附件A3 規(guī)定的要求。
5.2.4 油污、灰塵或其他外來物不允許在壓頭上積聚，因?yàn)檫@些會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果。
5.2.5 測量裝置——用做測量布氏壓痕直徑的測量裝置，可以是硬度試驗(yàn)機(jī)的一部分或一個(gè)
分離的獨(dú)立裝置。允許的測量裝置被分為兩個(gè)類型。A 型裝置包括具有某種類型指示器的移
動(dòng)測量線、或電子計(jì)算機(jī)測量系統(tǒng)、或圖像分析系統(tǒng)的顯微鏡。B 型裝置是具有固定測量線
的手持顯微鏡（通常為20×或40×）。
5.2.5.1 A 型裝置——A 型裝置的可接受最小分辨率在表2 給出。
5.2.5.2 B 型裝置——B 型裝置的刻度線允許最大間距在表2 中給出。B 型裝置不允許用來測
量2.5mm 及1mm 壓頭形成的壓痕。
表2 壓痕測量裝置的分辨率及刻度線間距
A 型B 型
壓頭直徑最小顯示分辨率 刻度線最大間距
mmmmmm
10 0.0100 0.100
5 0.0050 0.050
2.5 0.0025 -
1 0.0020 -
5.3 檢驗(yàn)——布氏硬度試驗(yàn)設(shè)備及壓痕測量裝置應(yīng)按照附件A1 進(jìn)行周期性檢驗(yàn)。
5.4 試塊——滿足附件A4 要求的試塊應(yīng)被用來對(duì)試驗(yàn)設(shè)備按附件A1 進(jìn)行檢驗(yàn)。
5.5 布氏硬度標(biāo)尺——布氏硬度標(biāo)尺為壓頭及試驗(yàn)力的組合。標(biāo)準(zhǔn)布氏硬度標(biāo)尺及試驗(yàn)力在
表3 中給出，對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)力-球直徑平方的比率（見表1）為1、1.25、2.5、5、10 及30。布
氏硬度值應(yīng)按照這些標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)尺進(jìn)行測定并報(bào)告。其他使用非標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)力的標(biāo)尺，可以在特定
允許的情況下使用。其他標(biāo)尺及相應(yīng)試驗(yàn)力-球直徑平方的比率（括號(hào)中）的例子有：
HBW10/750(7.5)、HBW10/2000(20)、HBW10/2500(25)、HBW5/187.5(7.5)及HBW5/500(20)。
5.6 布氏硬度值的計(jì)算——布氏硬度值應(yīng)按公式1 使用壓痕平均直徑d 來計(jì)算，或者使用從
附錄X1 給出的值來計(jì)算。
5.6.1 布氏硬度值不能以一個(gè)單獨(dú)的數(shù)值表示，因?yàn)橛斜匾赋鲈囼?yàn)中使用的壓頭及試驗(yàn)力
（見表3）。布氏硬度值之后應(yīng)是符號(hào)HBW，并按以下順序指出相關(guān)的試驗(yàn)條件：
5.6.1.1 壓球直徑，mm
5.6.1.2 代表試驗(yàn)力的值，kgf（見表3）
5.6.1.3 若試驗(yàn)力保荷時(shí)間不是10s-15s，還應(yīng)指出保荷時(shí)間
5.6.2 上述要求的唯一例外是使用HBW10/3000 標(biāo)尺，且保荷時(shí)間是10s-15s。僅在這種情況
下，布氏硬度標(biāo)尺可以以HBW 報(bào)告。
5.6.3 示例：
220HBW=以10mm 壓頭，使用29.42kN(3000kgf)的試驗(yàn)力，保荷時(shí)間為10s-15s，得到
的布氏硬度值為220。
350HBW 5/750=以5mm 壓頭，使用7.355kN(750kgf)的試驗(yàn)力，保荷時(shí)間為10s-15s，得
到的布氏硬度值為350。
600HBW 1/30/20=以1mm 壓頭，使用294.2N(30kgf)的試驗(yàn)力，保荷時(shí)間為20s，得到
的布氏硬度值為600。
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