硬度是反映材料力學(xué)性能的基本指標(biāo)，而布氏硬度測(cè)量方法由于壓痕大、測(cè)量結(jié)果較準(zhǔn)確，是金屬硬度檢測(cè)中應(yīng)用最廣泛的檢測(cè)方法之一。目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)采用光學(xué)顯微鏡人工讀數(shù)的方式進(jìn)行壓痕測(cè)量，然后再查表或計(jì)算得出布氏硬度測(cè)量值。隨著圖像傳感器技術(shù)及圖像測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，尤其是近幾年機(jī)器視覺(jué)識(shí)別技術(shù)的飛速發(fā)展，采用圖像測(cè)量技術(shù)進(jìn)行布氏硬度壓痕測(cè)量的方法快速興起。除了對(duì)壓痕進(jìn)行直接測(cè)量的方法，近年來(lái)，在國(guó)內(nèi)外也出現(xiàn)了測(cè)深法，是通過(guò)測(cè)量壓頭壓入被測(cè)材料的深度，換算面積從而計(jì)算布氏硬度。

 1、人工測(cè)量方法

     布氏硬度是將某直徑D的碳化鎢合金球施加試驗(yàn)力F壓入試樣表面，保持規(guī)定時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，測(cè)量試樣表面壓痕的直徑d，布氏硬度與試驗(yàn)力除以壓痕表面積的商成正比。其中壓痕直徑是在壓痕的兩個(gè)相互垂直方向上利用光學(xué)讀數(shù)顯微鏡進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)測(cè)得的兩壓痕直徑求得壓痕平均直徑，然后再帶入公式求得其布氏硬度。

       在利用光學(xué)讀數(shù)顯微鏡測(cè)量壓痕的過(guò)程中讀數(shù)對(duì)光照強(qiáng)度比較敏感，因此，該方法對(duì)光源要求較高。同時(shí)，放在試樣表面的光學(xué)顯微鏡極其容易偏動(dòng)，試驗(yàn)人員需要格外細(xì)心并且反復(fù)瞄準(zhǔn)壓痕邊界線，給壓痕測(cè)量工作造成了極大的不便，準(zhǔn)確性也有所降低。

       針對(duì)此問(wèn)題高斐等研究了一種金屬布氏硬度計(jì)檢測(cè)用壓痕測(cè)量裝置，該裝置包含磁力開(kāi)關(guān)部分和顯微固定部分，利用磁力將試樣固定，使得測(cè)量過(guò)程中試樣不易移動(dòng)，操作簡(jiǎn)單，適用性較強(qiáng)，方便測(cè)量不同尺寸的試樣。

       試驗(yàn)人員在利用光學(xué)讀數(shù)顯微鏡測(cè)量壓痕時(shí)，選取壓痕的內(nèi)徑和外徑對(duì)結(jié)果也有較大的影響。鄒聲文等測(cè)量了壓痕的外徑和內(nèi)徑，得出距離外徑1/3處的直徑更能準(zhǔn)確、可靠地表示真實(shí)壓痕的大小。

       除了可以利用光學(xué)顯微鏡測(cè)量以外，在光學(xué)測(cè)量的基礎(chǔ)上，也進(jìn)行了一些改進(jìn)。利用電荷耦合元件(CCD)攝取壓痕圖像，輸入到計(jì)算機(jī)中。在計(jì)算機(jī)中，沿壓痕圖像的邊界點(diǎn)選3個(gè)壓痕圓的輪廓點(diǎn)生成一個(gè)擬合圓，通過(guò)人工拉線的方式測(cè)量壓痕圓直徑。

 2、測(cè)深法

      近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外也出現(xiàn)了測(cè)深法，通過(guò)測(cè)量壓頭壓入被測(cè)材料的深度，換算為面積，從而計(jì)算布氏硬度，或者通過(guò)軟件擬合經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，直接將測(cè)量深度與經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比得到布氏硬度。

    針對(duì)布氏硬度測(cè)量方法需要光學(xué)系統(tǒng)測(cè)量壓痕直徑效率低的缺點(diǎn)，以及快速布氏硬度測(cè)量方法測(cè)量結(jié)果可比性差的缺點(diǎn)，提出如果可以根據(jù)壓痕深度計(jì)算出壓痕直徑及布氏硬度，則可以克服這些缺點(diǎn)，提高了布氏硬度自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的效率和測(cè)量結(jié)果的可比性。其指出了目前許多關(guān)于硬度測(cè)量方法的標(biāo)準(zhǔn)和文章中都沒(méi)有區(qū)分“壓痕深度”和“裝有壓頭的壓桿位移”這兩個(gè)不同的長(zhǎng)度量，提出了采用從壓桿最大位移中扣除硬度計(jì)彈性變形得到的壓痕深度來(lái)計(jì)算壓痕直徑和布氏硬度的方法，該方法兼具布氏硬度測(cè)量和快速布氏硬度測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，可準(zhǔn)確快速地得到布氏硬度的測(cè)量結(jié)果。

       測(cè)深雖然在小范圍內(nèi)驗(yàn)證了其可行性，但尚未經(jīng)廣泛驗(yàn)證，且隨著設(shè)備的年限老化，其剛度系數(shù)會(huì)存在很大的不確定性。

 3、基于圖像處理技術(shù)的方法

      基于圖像處理技術(shù)的硬度測(cè)量方法是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展而出現(xiàn)的新技術(shù)，也是國(guó)內(nèi)外競(jìng)相積極投入研發(fā)的重點(diǎn)項(xiàng)目。利用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)自動(dòng)測(cè)量壓痕圓直徑，并自動(dòng)計(jì)算被測(cè)試樣的布氏硬度，按照布氏硬度測(cè)量原理進(jìn)行，測(cè)量精度和測(cè)試效率都得到較大提高和改善。