布氏硬度试验的核心原理如下：将指定直径的硬质合金球（压头）在规定的试验力下垂直压入试样表面，保持规定时间后卸除试验力。测量试样表面形成的压痕直径，通过试验力与压痕面积的比值计算布氏硬度值。
K值是连接试验力（F）与压头直径（D）的关键比值。数学上，它定义为试验力与压头直径平方的比值：
K = F / D²
为统一不同试验条件下的结果，国际标准（ISO 6506系列）及中国国家标准（GB/T 231.1-2018《金属材料 布氏硬度试验 第1部分：试验方法》）均规定，布氏硬度试验的标准化表达需包含单位换算系数。最终标准化公式为：
K = 0.102×F / D² 其中F单位为牛顿（N），D单位为毫米（mm）。该公式的核心意义在于，通过固定K值，使用不同压头直径和试验力在同一材料上形成的压痕保持几何相似性（即压痕形状和比例一致）。这确保了不同条件下测得的布氏硬度值可直接比较且可追溯。
只要K值固定，使用不同压头直径和试验力的测量等同于用同一“标尺”测量材料硬度，消除了因试验条件不一致导致的误差。反之，任意K值会产生形状和尺寸差异巨大的压痕，导致硬度值不可比，无法用于评估材料性能。
标准规范及合规组合 <a href="..布氏硬度K值
为覆盖从极软有色金属（如铅、锡）到硬钢（如高强度合金钢、铸铁）的测试需求，并适应试样厚度、尺寸等实际条件，国际及国内标准规定了六个固定的标准K值：30、15、10、5、2.5、1。这六个数值经过长期试验验证，源自材料力学性能与工业实践，能在不同硬度及厚度的试样上实现最大准确性与有效性。
实际测试中，K值、压头直径（D）与试验力（F）必须严格遵循固定K值匹配三参数的原则，形成标准化试验组合。工业中最常用的标准组合如下（单位：D为mm，F为kgf，括号内为换算的牛顿N）：
K=30（最常用，适用于中高硬度材料）：D=10mm→F=3000kgf（29420N）；D=5mm→F=750kgf（7355N）；D=2.5mm→F=187.5kgf（1839N）；D=1mm→F=30kgf（294N）。
K=15（适用于中等硬度材料，或较薄的中高硬度试样）：D=10mm→F=1500kgf（14710N）；D=5mm→F=375kgf（3678N）；D=2.5mm→F=93.75kgf（919N）。
K=10（适用于中等硬度有色金属，如铝合金、铜合金）：D=10mm→F=1000kgf（9807N）；D=5mm→F=250kgf（2452N）；D=2.5mm→F=62.5kgf（613N）。
K=5（适用于较软有色金属或薄试样）：D=2.5mm→F=31.25kgf（306N）（即前文提到的标准组合“5/31.25”）；D=1mm→F=5kgf（49N）。
K=2.5、1（适用于极软金属，如铅、锡、锌合金，或超薄试样）：K=2.5，D=2.5mm→F=15.625kgf（153N）；K=1，D=2.5mm→F=6.25kgf（61N）。
需要强调的是，标准明确禁止使用非固定K值的试验组合。不符合规定的组合所得测试结果无效且不可追溯，不能用于质量评估。
