顯微硬度講解

1、硬硬 度度 的的 測(cè)測(cè) 定定硬度：硬度： 金屬材料抵抗局部變形金屬材料抵抗局部變形, ,特別是抵抗塑特別是抵抗塑性變形、壓痕或劃痕的能力。也是衡量性變形、壓痕或劃痕的能力。也是衡量金屬軟硬程度的判據(jù)。金屬軟硬程度的判據(jù)。 主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容1 1、硬度的特點(diǎn)及應(yīng)用、硬度的特點(diǎn)及應(yīng)用2 2、布氏硬度測(cè)試、布氏硬度測(cè)試3 3、洛氏硬度測(cè)試法、洛氏硬度測(cè)試法4 4、維氏硬度測(cè)試法、維氏硬度測(cè)試法5 5、顯微硬度測(cè)試法、顯微硬度測(cè)試法1.1.硬度試驗(yàn)的特點(diǎn)及應(yīng)用硬度試驗(yàn)的特點(diǎn)及應(yīng)用l 試樣制備簡(jiǎn)單，可在各種不同尺寸的試樣試樣制備簡(jiǎn)單，可在各種不同尺寸的試樣上進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)后試樣基本不受破壞；上進(jìn)行

2、試驗(yàn)，試驗(yàn)后試樣基本不受破壞；l 設(shè)備簡(jiǎn)便，操作方便，測(cè)量速度快；設(shè)備簡(jiǎn)便，操作方便，測(cè)量速度快；l 測(cè)量范圍大測(cè)量范圍大: :可大可大( (多晶體多晶體) )可小可小( (單個(gè)晶粒、單個(gè)晶粒、表面渡層、手表內(nèi)部小零件等表面渡層、手表內(nèi)部小零件等) )、可軟可硬、可軟可硬各種金屬件都可做硬度試驗(yàn)；各種金屬件都可做硬度試驗(yàn)；l硬度與強(qiáng)度之間有近似的換算關(guān)系，根據(jù)測(cè)硬度與強(qiáng)度之間有近似的換算關(guān)系，根據(jù)測(cè)出的硬度值就可以粗略地估算強(qiáng)度極限值出的硬度值就可以粗略地估算強(qiáng)度極限值( (如如碳鋼碳鋼b0.36HB)b0.36HB)。l測(cè)定材料的硬度測(cè)定材料的硬度, ,定性分析材料的組織、性能定性分析材料的

3、組織、性能; ;l測(cè)定脫碳層深度測(cè)定脫碳層深度; ;l定性分析夾雜物性質(zhì)定性分析夾雜物性質(zhì), , 組成相的性質(zhì)等。組成相的性質(zhì)等。2.2.洛氏硬度測(cè)定法洛氏硬度測(cè)定法2.1 2.1 洛氏硬度的測(cè)量原理洛氏硬度的測(cè)量原理 用頂角為用頂角為120120的金剛石圓錐或的金剛石圓錐或?yàn)闉?.588mm1.588mm的淬火鋼球?yàn)閴侯^的淬火鋼球?yàn)閴侯^, ,在規(guī)定載荷在規(guī)定載荷（初載荷及主載荷）的作用下壓入材料（初載荷及主載荷）的作用下壓入材料表面表面, ,經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后, ,卸除主試驗(yàn)力，卸除主試驗(yàn)力，根據(jù)壓痕深度來(lái)確定硬度值。圖根據(jù)壓痕深度來(lái)確定硬度值。圖1 1表示了表示了洛氏硬度的測(cè)

4、量原理。洛氏硬度的測(cè)量原理。圖圖1.洛氏硬度試驗(yàn)原理示意圖洛氏硬度試驗(yàn)原理示意圖0-00-0：未加載荷，壓頭未接觸試件時(shí)的位置。：未加載荷，壓頭未接觸試件時(shí)的位置。1-11-1：壓頭在預(yù)載荷：壓頭在預(yù)載荷P P0 0(98.1N)(98.1N)作用下壓入試件深作用下壓入試件深度為度為h h0 0時(shí)的位置。時(shí)的位置。 h h0 0包括預(yù)載所引起的彈形變包括預(yù)載所引起的彈形變形和塑性變形。形和塑性變形。2-22-2：加主載荷：加主載荷P P1 1后，壓頭在總載荷后，壓頭在總載荷P= PP= P0 0+ P+ P1 1 的的作用下壓入試件的位置。作用下壓入試件的位置。3-33-3：去除主載荷：去除主

5、載荷P P1 1后仍保留預(yù)載荷后仍保留預(yù)載荷P P0 0 時(shí)壓頭的時(shí)壓頭的位置，壓入深度為位置，壓入深度為h h1 1。由于。由于P P1 1所產(chǎn)生的彈性變所產(chǎn)生的彈性變形被消除，所以壓頭位置提高了形被消除，所以壓頭位置提高了h h，主載荷引，主載荷引起的塑性變形深度為起的塑性變形深度為:h= h:h= h1 1- h- h0 0 h h值越大，試件越軟，值越大，試件越軟，h h值越小，試件越硬。值越小，試件越硬。 為適應(yīng)數(shù)值越大硬度越高的概念，用一常數(shù)為適應(yīng)數(shù)值越大硬度越高的概念，用一常數(shù)K K減去減去h h表示硬度的高低。并規(guī)定每表示硬度的高低。并規(guī)定每0.002mm0.002mm為一個(gè)洛

6、氏硬為一個(gè)洛氏硬度單位，用符號(hào)度單位，用符號(hào)HRHR表示，則：表示，則： 測(cè)量值直接在表盤(pán)上讀出。測(cè)量值直接在表盤(pán)上讀出。 用金剛石圓錐壓頭時(shí)，常數(shù)用金剛石圓錐壓頭時(shí)，常數(shù)K K為為0.2mm0.2mm，硬度值由黑，硬度值由黑色表盤(pán)表示色表盤(pán)表示 ; ; 用鋼球用鋼球(=1.588mm)(=1.588mm)壓頭時(shí)，常數(shù)壓頭時(shí)，常數(shù)K K為為0.26mm0.26mm，硬度值由紅色表盤(pán)表示，硬度值由紅色表盤(pán)表示. . 0.002K hHR 為了擴(kuò)大洛氏硬度的測(cè)量范圍，可用不同的壓為了擴(kuò)大洛氏硬度的測(cè)量范圍，可用不同的壓頭和不同的總載荷配成不同標(biāo)尺的洛氏硬度。頭和不同的總載荷配成不同標(biāo)尺的洛氏硬度。

7、洛氏硬度共有洛氏硬度共有1515種標(biāo)尺供選擇，它們分別為：種標(biāo)尺供選擇，它們分別為：HRAHRA，HRBHRB，HRCHRC，HRDHRD，HREHRE，HRFHRF，HRGHRG，HRHHRH，HRKHRK，HRLHRL，HRMHRM，HRPHRP，HRRHRR，HRSHRS，HRVHRV；表面；表面洛氏硬度標(biāo)尺：洛氏硬度標(biāo)尺：HR45NHR45N、 HR30NHR30N、 HR15NHR15N和和HR45THR45T、 HR30THR30T、 HR15T HR15T 。其中常用的幾種標(biāo)。其中常用的幾種標(biāo)尺尺見(jiàn)表見(jiàn)表1 1。 標(biāo)度符號(hào)壓頭總載荷N(kg)表盤(pán)上刻度顏色常用硬度值范圍應(yīng)用舉例H

8、RA金剛石圓錐588.6(60)黑色7085碳化物、硬質(zhì)合金、表面淬火鋼等HRB1.588mm鋼球981(100)紅色25100軟鋼、退火鋼、銅合金HRC金剛石圓錐1471.5(150)黑色2067淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼等HRD金剛石圓錐981(100)黑色4077薄鋼板、中等厚度的表面硬化工件HRE3.175mm鋼球981(100)紅色70100鑄鐵、鋁、鎂合金、軸承合金HRF1.588mm鋼球588.6(60)紅色40100薄板軟鋼、退火銅合金HRG1.588mm鋼球1471.5(150)紅色3194磷青銅、鈹青銅HRH3.175mm鋼球588.6(60)紅色鋁、鋅、鉛表表1.各種洛氏硬度值的符號(hào)

9、及應(yīng)用各種洛氏硬度值的符號(hào)及應(yīng)用 2.2 2.2 洛氏硬度測(cè)定的優(yōu)缺點(diǎn)洛氏硬度測(cè)定的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): : 操作簡(jiǎn)便、迅速，適宜大生產(chǎn)；操作簡(jiǎn)便、迅速，適宜大生產(chǎn)； 壓痕小，適宜測(cè)成品；壓痕小，適宜測(cè)成品； 適用范圍廣，從極軟到極硬、從極薄到極硬的適用范圍廣，從極軟到極硬、從極薄到極硬的材料都能測(cè)定。材料都能測(cè)定。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 不同標(biāo)尺硬度值之間不能相互比較；不同標(biāo)尺硬度值之間不能相互比較； 對(duì)粗大組織的金屬不適用對(duì)粗大組織的金屬不適用。 硬度表示法如：硬度表示法如：38HRC38HRC、48HR30N48HR30N、68HR30T68HR30T等。等。 金屬洛氏試驗(yàn)執(zhí)行的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)為：金屬洛氏試

10、驗(yàn)執(zhí)行的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)為： GB/T 230.1GB/T 230.120042004 金屬洛氏硬度試驗(yàn)金屬洛氏硬度試驗(yàn) 第第1 1部分：試驗(yàn)方法部分：試驗(yàn)方法 洛氏硬度實(shí)驗(yàn)過(guò)程洛氏硬度實(shí)驗(yàn)過(guò)程1 1、試驗(yàn)前的準(zhǔn)備（參數(shù)設(shè)定）、試驗(yàn)前的準(zhǔn)備（參數(shù)設(shè)定） 按按RESETRESET鍵清零；鍵清零； 將選好的壓頭安裝好；將選好的壓頭安裝好； 設(shè)預(yù)載力；設(shè)預(yù)載力； 設(shè)總載荷；設(shè)總載荷； 設(shè)定標(biāo)尺：按設(shè)定標(biāo)尺：按D/BD/B鍵，使力、壓頭、標(biāo)尺一致；鍵，使力、壓頭、標(biāo)尺一致； 設(shè)定保荷時(shí)間：鍵設(shè)定保荷時(shí)間：鍵DW TIMEDW TIME與與DECDEC或或INCINC鍵配合，按鍵配合，按SETSET鍵輸入；此時(shí)

11、顯示標(biāo)尺與鍵輸入；此時(shí)顯示標(biāo)尺與0.0;0.0; 用標(biāo)準(zhǔn)塊校驗(yàn)，示值誤差應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)。用標(biāo)準(zhǔn)塊校驗(yàn)，示值誤差應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)。2 2、試驗(yàn)過(guò)程、試驗(yàn)過(guò)程 放好試樣，實(shí)驗(yàn)點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)壓頭；放好試樣，實(shí)驗(yàn)點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)壓頭； 順時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)使試樣緊密接觸壓頭，使預(yù)載力順時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)使試樣緊密接觸壓頭，使預(yù)載力指示燈依次點(diǎn)亮，直至指示燈依次點(diǎn)亮，直至“SET”SET”燈亮，燈亮， 約約1s1s后自動(dòng)進(jìn)行后續(xù)過(guò)程；后自動(dòng)進(jìn)行后續(xù)過(guò)程； 顯示標(biāo)尺與硬度值供記錄；顯示標(biāo)尺與硬度值供記錄； 設(shè)備復(fù)原位。設(shè)備復(fù)原位。注意事項(xiàng)注意事項(xiàng) 試樣表面要平滑干凈；試樣表面要平滑干凈； 試樣或試驗(yàn)層最小厚度不小于金剛石壓試樣或試驗(yàn)層最小厚度不小于

12、金剛石壓頭頭h h的的1010倍或鋼球壓頭倍或鋼球壓頭h h的的5 5倍；倍； 試驗(yàn)后試樣背面不得有肉眼可見(jiàn)的變形試驗(yàn)后試樣背面不得有肉眼可見(jiàn)的變形痕跡；痕跡；3.3.布布 氏氏 硬硬 度度 測(cè)測(cè) 試試 法法3.1 3.1 布氏硬度的測(cè)量原理布氏硬度的測(cè)量原理 加載荷加載荷P,P,使直徑為使直徑為D D的淬火鋼球壓頭的淬火鋼球壓頭壓入試件表面并保持一定時(shí)間，去載后，壓入試件表面并保持一定時(shí)間，去載后，測(cè)量壓痕直徑測(cè)量壓痕直徑d d，算出壓痕面積，算出壓痕面積F F， P/FP/F即為布氏硬度，用符號(hào)即為布氏硬度，用符號(hào)HBHB表示。布氏表示。布氏硬度的測(cè)量原理如圖硬度的測(cè)量原理如圖2 2所示。

13、所示。圖圖2.布氏硬度試驗(yàn)原理示意圖布氏硬度試驗(yàn)原理示意圖 式中：式中：P P測(cè)試用的載荷測(cè)試用的載荷(kg)(kg)； D D壓頭鋼球的直徑壓頭鋼球的直徑(mm)(mm)； d d壓痕直徑壓痕直徑(mm)(mm)； F F壓痕面積壓痕面積(mm(mm2 2).). 測(cè)出測(cè)出d,d,查表即可得查表即可得HBHB值值 公式公式 壓頭直徑有壓頭直徑有2.5mm2.5mm，5mm5mm，10mm10mm三種三種; ; 載荷有載荷有15.6kg15.6kg、62.5kg62.5kg、182.5kg182.5kg、250kg250kg、750kg750kg、1000kg1000kg、3000kg3000

14、kg七種七種; ; 材料的軟硬不同要配合使用。為了在不同材料的軟硬不同要配合使用。為了在不同直徑的壓頭和不同載荷下進(jìn)行測(cè)試時(shí)，同直徑的壓頭和不同載荷下進(jìn)行測(cè)試時(shí)，同一種材料的布氏硬度值相同。一種材料的布氏硬度值相同。D D與與P P之間要之間要滿(mǎn)足相似原理。滿(mǎn)足相似原理。 如圖如圖3 3所示。所示。圖圖3. 3. 不同直經(jīng)的鋼球壓頭不同直經(jīng)的鋼球壓頭產(chǎn)生在幾何上相似的壓頭產(chǎn)生在幾何上相似的壓頭 2/sin2nndP DAAD推倒得出推倒得出: 只要使只要使P/DP/D2 2為一常數(shù)，就可使保持不變，從而保為一常數(shù)，就可使保持不變，從而保持了幾何形狀相似的壓痕。持了幾何形狀相似的壓痕。 只要滿(mǎn)足

15、只要滿(mǎn)足P/DP/D2 2為常數(shù)，則同一材料測(cè)得的為常數(shù)，則同一材料測(cè)得的HBHB值是值是相同的。且不同材料測(cè)得的相同的。且不同材料測(cè)得的HBHB值也可進(jìn)行比較。值也可進(jìn)行比較。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定P/DP/D2 2的比值為的比值為3030、1010、5 5三種。三種。 實(shí)驗(yàn)規(guī)范見(jiàn)表實(shí)驗(yàn)規(guī)范見(jiàn)表2 2式中:A為常數(shù)表表2 2 布氏硬度的實(shí)驗(yàn)規(guī)范布氏硬度的實(shí)驗(yàn)規(guī)范金屬類(lèi)型布氏硬度范圍HB試件厚度mm載荷P與壓頭直徑D的關(guān)系鋼球直徑D,mm載荷P,kg載荷保持時(shí)間，s黑色金=30D2105.02.53000750187.51066313063432P=30D2105

16、.02.53000750187.530361309-363663175175Rm0.343HBRm0.343HB10MN/m10MN/m2 2Rm0.362HBRm0.362HB10MN/m10MN/m2 2鑄鋁合金鑄鋁合金 Rm0.26HBRm0.26HB10MN/m10MN/m2 2退火黃銅、青銅退火黃銅、青銅 Rm0.55HBRm0.55HB10MN/m10MN/m2 2冷加工后黃銅、青銅冷加工后黃銅、青銅 Rm0.40HBRm0.40HB10MN/m10MN/m2 2表表3. 3. 布氏硬度與抗拉強(qiáng)度的關(guān)系布氏硬度與抗拉強(qiáng)度的關(guān)系 l缺點(diǎn)缺點(diǎn) 由于壓痕大由于壓痕大, ,只宜測(cè)半成品只宜

17、測(cè)半成品; ; 不宜測(cè)太薄，太軟、太硬不宜測(cè)太薄，太軟、太硬（0.25Dd0.6D）的材料；的材料； 對(duì)不同材料和厚度的試樣需更換壓頭和對(duì)不同材料和厚度的試樣需更換壓頭和試驗(yàn)力，測(cè)壓痕直徑費(fèi)時(shí)，還得查表，試驗(yàn)力，測(cè)壓痕直徑費(fèi)時(shí)，還得查表，所以效率低。所以效率低。3.4 3.4 設(shè)備操作設(shè)備操作l 設(shè)備名稱(chēng)：設(shè)備名稱(chēng)：KB3000BVRZKB3000BVRZ萬(wàn)能硬度計(jì)萬(wàn)能硬度計(jì): :配備了布氏、維氏與洛氏硬度測(cè)量配備了布氏、維氏與洛氏硬度測(cè)量模塊。主要用于不同載荷范圍的布氏硬度測(cè)定。模塊。主要用于不同載荷范圍的布氏硬度測(cè)定。l 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：GB 231.1GB 231.12002 200

18、2 金屬布氏硬度試驗(yàn)金屬布氏硬度試驗(yàn) 第第1 1部分：試驗(yàn)方法。部分：試驗(yàn)方法。l 設(shè)備操作設(shè)備操作試樣準(zhǔn)備；試樣準(zhǔn)備；下移載物臺(tái)預(yù)留足夠安全空間，完成自檢后按下移載物臺(tái)預(yù)留足夠安全空間，完成自檢后按EnterEnter或或F1F1進(jìn)入測(cè)試界面；進(jìn)入測(cè)試界面；選擇載荷、壓頭直徑、壓痕觀測(cè)物鏡；選擇載荷、壓頭直徑、壓痕觀測(cè)物鏡；調(diào)物鏡得清晰像；按壓調(diào)物鏡得清晰像；按壓OPTICOPTIC切換至壓頭；切換至壓頭；按壓按壓StartStart加載保荷。加載保荷。顯示硬度測(cè)量值。顯示硬度測(cè)量值。 3.5 3.5 測(cè)量注意事項(xiàng)測(cè)量注意事項(xiàng): : d d的范圍應(yīng)為的范圍應(yīng)為0.25Dd0.6D0.25Dd

19、2%2%者，需要在硬度值后面注明。者，需要在硬度值后面注明。 維氏硬度表示法維氏硬度表示法 640 HV 30640 HV 30表示用表示用136136金剛石壓頭在金剛石壓頭在294.2N294.2N試驗(yàn)力作用下保持試驗(yàn)力作用下保持10101515秒測(cè)得秒測(cè)得的維氏硬度值為的維氏硬度值為640640。 640 HV 30/20640 HV 30/20表示用表示用136136金剛石壓頭金剛石壓頭在在294.2N294.2N試驗(yàn)力作用下保持試驗(yàn)力作用下保持2020秒測(cè)得的秒測(cè)得的維氏硬度值為維氏硬度值為640640。4.3 4.3 對(duì)試樣的要求對(duì)試樣的要求 要求試樣經(jīng)過(guò)拋光，試樣硬度至少是壓要求試

20、樣經(jīng)過(guò)拋光，試樣硬度至少是壓痕深度的痕深度的1010倍或者不小于壓痕對(duì)角線(xiàn)的倍或者不小于壓痕對(duì)角線(xiàn)的1.51.5倍，在滿(mǎn)足這個(gè)條件的情況下盡可能倍，在滿(mǎn)足這個(gè)條件的情況下盡可能選用較大載荷，可減少測(cè)量誤差。選用較大載荷，可減少測(cè)量誤差。4.4 優(yōu)缺點(diǎn)及注意事項(xiàng)優(yōu)缺點(diǎn)及注意事項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 可測(cè)定從極軟到極硬各種金屬材料的硬度可測(cè)定從極軟到極硬各種金屬材料的硬度,且不同載荷且不同載荷下的維氏硬度值可以進(jìn)行比較。下的維氏硬度值可以進(jìn)行比較。 維氏硬度值測(cè)量精確可靠，在材料科學(xué)研究中被廣泛維氏硬度值測(cè)量精確可靠，在材料科學(xué)研究中被廣泛應(yīng)用。應(yīng)用。缺點(diǎn)缺點(diǎn) 維氏硬度需測(cè)量對(duì)角線(xiàn)的長(zhǎng)度，然后通過(guò)計(jì)算或查表維

21、氏硬度需測(cè)量對(duì)角線(xiàn)的長(zhǎng)度，然后通過(guò)計(jì)算或查表才能得到硬度值。測(cè)量過(guò)程繁瑣，工作效率低。在測(cè)才能得到硬度值。測(cè)量過(guò)程繁瑣，工作效率低。在測(cè)量過(guò)程中，采用計(jì)算機(jī)控制測(cè)量過(guò)程，采集和處理數(shù)量過(guò)程中，采用計(jì)算機(jī)控制測(cè)量過(guò)程，采集和處理數(shù)據(jù)，可能克服上述缺點(diǎn)并大大提高工作效率。據(jù)，可能克服上述缺點(diǎn)并大大提高工作效率。注意注意 維氏硬度兩相鄰壓痕中心之間的距離，維氏硬度兩相鄰壓痕中心之間的距離，對(duì)于鋼、銅及銅合金至少應(yīng)為壓痕對(duì)角對(duì)于鋼、銅及銅合金至少應(yīng)為壓痕對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度的線(xiàn)長(zhǎng)度的3 3倍；對(duì)于輕金屬、鉛、錫及合倍；對(duì)于輕金屬、鉛、錫及合金至少應(yīng)為壓痕對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度的金至少應(yīng)為壓痕對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度的6 6倍。如果倍。如

22、果相鄰兩壓痕大小不同，應(yīng)以較大壓痕確相鄰兩壓痕大小不同，應(yīng)以較大壓痕確定壓痕間距。定壓痕間距。 金屬維氏硬度試驗(yàn)執(zhí)行的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)為：金屬維氏硬度試驗(yàn)執(zhí)行的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)為： GB/T 4340.11999 金屬維氏硬度試驗(yàn)金屬維氏硬度試驗(yàn) 第第1部分：試驗(yàn)方法。部分：試驗(yàn)方法。 5.5.顯顯 微微 硬硬 度度 測(cè)測(cè) 試試 法法5.15.1顯微硬度的測(cè)量原理顯微硬度的測(cè)量原理顯微硬度的測(cè)量原理與維氏硬度一樣，顯微硬度的測(cè)量原理與維氏硬度一樣，也是用壓痕單位面積上所承受的載荷來(lái)也是用壓痕單位面積上所承受的載荷來(lái)表示的。表示的。只是試樣需要拋光腐蝕制成金相顯微試只是試樣需要拋光腐蝕制成金相顯微試樣，以便測(cè)量

23、顯微組織中各相的硬度。樣，以便測(cè)量顯微組織中各相的硬度。顯微硬度一般用顯微硬度一般用HMHM表示。表示。 5.1.1 5.1.1 顯微硬度測(cè)試用的壓頭有兩種：顯微硬度測(cè)試用的壓頭有兩種：一種是和維氏硬度壓頭一樣的兩面之間的夾角一種是和維氏硬度壓頭一樣的兩面之間的夾角為為136136的金剛石正四棱錐壓頭的金剛石正四棱錐壓頭; ;另一種顯微硬度壓頭。這種壓頭叫克努普另一種顯微硬度壓頭。這種壓頭叫克努普(Knoop(Knoop) )金剛石壓頭。它的壓痕長(zhǎng)對(duì)角線(xiàn)與短金剛石壓頭。它的壓痕長(zhǎng)對(duì)角線(xiàn)與短對(duì)角線(xiàn)的長(zhǎng)度之比為對(duì)角線(xiàn)的長(zhǎng)度之比為7.117.11。 如圖如圖5 5所示所示: :維氏金剛石棱錐壓頭維氏

24、金剛石棱錐壓頭 努氏金剛石棱錐壓頭努氏金剛石棱錐壓頭 圖圖5 5維氏硬度壓頭維氏硬度壓頭5.1.2 5.1.2 硬度計(jì)算公式硬度計(jì)算公式n 兩面之間的夾角為兩面之間的夾角為136136的金剛石正四棱錐壓頭時(shí)的金剛石正四棱錐壓頭時(shí), ,顯顯微硬度的計(jì)算公式為：微硬度的計(jì)算公式為： HV=P/F=1.8544P/dHV=P/F=1.8544P/d2 2kg/mmkg/mm2 2 式中：式中：P P載荷載荷(g)(g)； d d壓痕對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度壓痕對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度(m(m) )。 顯微硬度值與維氏硬度完全一致，計(jì)算公式差別只是顯微硬度值與維氏硬度完全一致，計(jì)算公式差別只是測(cè)量時(shí)用的載荷和壓痕對(duì)角線(xiàn)的單位不同

25、造成的。測(cè)量時(shí)用的載荷和壓痕對(duì)角線(xiàn)的單位不同造成的。n 壓頭叫克努普壓頭叫克努普(Knoop)金剛石壓頭時(shí)金剛石壓頭時(shí), 顯微硬度顯微硬度值為：值為： HK=P/A=14229P/L2kg/mm2 式中：式中：P載荷載荷(g)； L壓痕對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度壓痕對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度(m)。 顯微硬度如用顯微硬度如用kg/mmkg/mm2 2為單位時(shí)，可以將為單位時(shí)，可以將單位省去，例如單位省去，例如HM300HM300，表示其顯微硬度，表示其顯微硬度為為300kg/mm300kg/mm2 2 5.2 5.2 設(shè)備簡(jiǎn)介設(shè)備簡(jiǎn)介l設(shè)備名稱(chēng)：維氏顯微硬度計(jì) l儀器組成：照明系統(tǒng)、物鏡系統(tǒng)、目鏡系統(tǒng)、調(diào)焦裝置、硬度值測(cè)量系

26、統(tǒng)。l應(yīng)用：測(cè)量各種組成相的硬度及滲層的硬度變化梯度等。l 試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作：試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作：接通電源，試樣壓平后固定在載物臺(tái)上；接通電源，試樣壓平后固定在載物臺(tái)上；將物鏡轉(zhuǎn)如光路并固定；將物鏡轉(zhuǎn)如光路并固定；旋轉(zhuǎn)目鏡使計(jì)測(cè)線(xiàn)邊緣聚焦；旋轉(zhuǎn)目鏡使計(jì)測(cè)線(xiàn)邊緣聚焦；調(diào)好后復(fù)零：調(diào)好后復(fù)零：D1D1顯示顯示“0.0”0.0” 5.3 5.3 顯微硬度的測(cè)試方法顯微硬度的測(cè)試方法l 硬度測(cè)試：硬度測(cè)試： 安裝物鏡；安裝物鏡； 試樣聚焦（聚焦前試樣表面與鏡頭距離不少于試樣聚焦（聚焦前試樣表面與鏡頭距離不少于0.4mm0.4mm）測(cè)試位置置于中心；測(cè)試位置置于中心； 壓頭置于光路；壓頭置于光路； 設(shè)置測(cè)

27、試載荷（設(shè)置測(cè)試載荷（H H、L L兩檔）；兩檔）； 加載（確認(rèn)物鏡不在光路中）；加載（確認(rèn)物鏡不在光路中）； 物鏡轉(zhuǎn)入光路；物鏡轉(zhuǎn)入光路； 調(diào)目鏡測(cè)對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度；調(diào)目鏡測(cè)對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度； 硬度顯示。硬度顯示。壓痕對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度的測(cè)定：壓痕對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度的測(cè)定： 旋轉(zhuǎn)目鏡左右旋鈕，使左計(jì)測(cè)線(xiàn)內(nèi)側(cè)邊緣與壓痕旋轉(zhuǎn)目鏡左右旋鈕，使左計(jì)測(cè)線(xiàn)內(nèi)側(cè)邊緣與壓痕左側(cè)尖端相切，右計(jì)測(cè)線(xiàn)內(nèi)側(cè)邊緣與壓痕右側(cè)尖左側(cè)尖端相切，右計(jì)測(cè)線(xiàn)內(nèi)側(cè)邊緣與壓痕右側(cè)尖端相切，按端相切，按“數(shù)值輸入數(shù)值輸入”鍵，壓痕對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度在鍵，壓痕對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度在D1D1位置顯示；位置顯示； 將測(cè)微目鏡逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)將測(cè)微目鏡逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)9090度后重復(fù)上述操作，測(cè)度后

28、重復(fù)上述操作，測(cè)量壓痕豎直方向?qū)蔷€(xiàn)長(zhǎng)度，按量壓痕豎直方向?qū)蔷€(xiàn)長(zhǎng)度，按“數(shù)值輸入數(shù)值輸入”鍵，鍵，壓痕對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度在壓痕對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度在D2D2位置顯示。位置顯示。5.4 影響顯微硬度值的因素 1)試樣制備 制備試樣時(shí)，因磨削使表面塑性變形引起加工硬化，這會(huì)對(duì)顯微硬度值有很大的影響(有時(shí)誤差可達(dá)50%)，低載荷下更為明顯。 因此要盡量減少表面變形層，特別對(duì)軟材料，最好采用電解拋光。2) 2) 載荷載荷 根據(jù)試樣的實(shí)際情況，選擇適當(dāng)?shù)暮奢d，允許時(shí)盡量根據(jù)試樣的實(shí)際情況，選擇適當(dāng)?shù)暮奢d，允許時(shí)盡量選擇較大的載荷，以得到盡可能大的壓痕。選擇較大的載荷，以得到盡可能大的壓痕。 任意大小的壓痕其彈性回復(fù)量幾

29、乎一樣，壓痕越小彈任意大小的壓痕其彈性回復(fù)量幾乎一樣，壓痕越小彈性回復(fù)量占的比例就越大，顯微硬度值也就越高。性回復(fù)量占的比例就越大，顯微硬度值也就越高。 在同一試樣中，選用不同的載荷測(cè)試得出的結(jié)果不完在同一試樣中，選用不同的載荷測(cè)試得出的結(jié)果不完全相同，一般載荷越小，硬度值波動(dòng)越大。全相同，一般載荷越小，硬度值波動(dòng)越大。 對(duì)于同一試驗(yàn)最好始終選相同的載荷，以減少載荷變對(duì)于同一試驗(yàn)最好始終選相同的載荷，以減少載荷變化對(duì)硬度值的影響?；瘜?duì)硬度值的影響。 布科提出了下列四類(lèi)加載范圍，可供參考：布科提出了下列四類(lèi)加載范圍，可供參考： 鋁合金鋁合金:1-5g; :1-5g; 軟鐵鎳軟鐵鎳:5-15g;:

30、5-15g;硬鋼硬鋼:15-30g:15-30g 碳化物碳化物:30-120g:30-120g3)3)加載速度和保載時(shí)間加載速度和保載時(shí)間 加載速度過(guò)快，會(huì)使壓痕加大，顯微硬度值降低。加載速度過(guò)快，會(huì)使壓痕加大，顯微硬度值降低。一般載荷越小，加載速度的影響就越大。加載后一般載荷越小，加載速度的影響就越大。加載后保持載荷保持載荷3-5s3-5s即可卸載進(jìn)行測(cè)量即可卸載進(jìn)行測(cè)量。6.6.使用硬度計(jì)應(yīng)注意的事項(xiàng)使用硬度計(jì)應(yīng)注意的事項(xiàng) 除了各種硬度計(jì)使用時(shí)特殊注意事項(xiàng)外，除了各種硬度計(jì)使用時(shí)特殊注意事項(xiàng)外，還有一些共同的應(yīng)注意的問(wèn)題，現(xiàn)列舉還有一些共同的應(yīng)注意的問(wèn)題，現(xiàn)列舉如下：如下：1)1)硬度計(jì)本

31、身會(huì)產(chǎn)生兩種誤差：硬度計(jì)本身會(huì)產(chǎn)生兩種誤差：l 一是其零件的變形、移動(dòng)造成的誤差；一是其零件的變形、移動(dòng)造成的誤差；l 二是硬度參數(shù)超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)所造成的誤二是硬度參數(shù)超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)所造成的誤差。對(duì)第二種誤差，在測(cè)量前需用標(biāo)準(zhǔn)差。對(duì)第二種誤差，在測(cè)量前需用標(biāo)準(zhǔn)塊對(duì)硬度計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。塊對(duì)硬度計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。l 洛氏硬度各標(biāo)度有一事實(shí)上的適用范圍，要根洛氏硬度各標(biāo)度有一事實(shí)上的適用范圍，要根據(jù)規(guī)定正確選用。例如，硬度高于據(jù)規(guī)定正確選用。例如，硬度高于HRB100HRB100時(shí)，時(shí)，應(yīng)采用應(yīng)采用HRCHRC標(biāo)度進(jìn)行測(cè)試；硬度低于標(biāo)度進(jìn)行測(cè)試；硬度低于HRC20HRC20時(shí)應(yīng)時(shí)應(yīng)用用HRBHRB標(biāo)度進(jìn)行測(cè)試。因?yàn)槌銎湟?guī)定的測(cè)試標(biāo)度進(jìn)行測(cè)試。因?yàn)槌銎湟?guī)定的測(cè)試范圍時(shí)，硬度計(jì)的精確度及靈敏度較差，硬度范圍時(shí)，硬度計(jì)的精確度及靈敏度較差，硬度值不準(zhǔn)確，不宜使用。值不準(zhǔn)確，不宜使用。l 其他硬度測(cè)試法也都規(guī)定有相應(yīng)的校正標(biāo)準(zhǔn)。其他硬度測(cè)試法也都規(guī)定有相應(yīng)的校正標(biāo)準(zhǔn)。l 校準(zhǔn)硬度計(jì)用的標(biāo)準(zhǔn)塊不能兩面使用，因標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)硬度計(jì)用的標(biāo)準(zhǔn)塊不能兩面使用，因標(biāo)準(zhǔn)面與背面硬度不一定一致。一般規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)塊自面與背面硬度不一定一致。一般規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)塊自標(biāo)定日起一年內(nèi)有效。標(biāo)定日起一年內(nèi)有效。 2) 2) 壓頭避免撞擊壓頭避免撞擊, ,保持清潔保持清潔; ; 3) 3) 硬度計(jì)調(diào)整后，開(kāi)始測(cè)量硬度時(shí)，第硬度計(jì)調(diào)整后，