維氏硬度原理

1、硬度測量儀原理維氏硬度 簡單介紹 英文詞條名：Vickers-hardness 表示材料硬度的一種標準。由英國科學(xué)家維克斯首先提出。以49.03980.7N的負荷,將相對面夾角為136的方錐形金剛石壓入器壓材料表面,保持規(guī)定時間后，用測量壓痕對角線長度，再按公式來計算硬度的大小。它適用于較大工件和較深表面層的硬度測定。維氏硬度尚有小負荷維氏硬度，試驗負荷1.96149.03N，它適用于較薄工件、工具表面或鍍層的硬度測定；顯微維氏硬度，試驗負荷1.961N，適用于金屬箔、極薄表面層的硬度測定。維氏硬度 維氏硬度試驗是壓入硬度試驗之一種，其測量值用HV表示。維氏硬度試驗最初于20世紀20年代初被提

2、出，比起其他硬度試驗其優(yōu)點有：硬度值與壓頭大小、負荷值無關(guān)；無需根據(jù)材料軟硬變換壓頭；正方形的壓痕輪廓邊緣清晰，便于測量。維氏硬度被應(yīng)用于所有金屬，并是應(yīng)用最廣泛的硬度標準之一。只要被測材料質(zhì)地均勻，維氏硬度試驗可以用低負荷和小壓痕得到可靠的硬度值，這樣能減少材料破壞，或用于薄小的試驗材料。這一點上維氏硬度要優(yōu)于布氏硬度。另外，在硬度不高（硬度值400以下）的同一均勻材料上，維氏和布氏硬度試驗得出的數(shù)值近似。維氏硬度 HV-適用于顯微鏡分析。維氏硬度(HV) 以120kg以內(nèi)的載荷和頂角為136的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用載荷值除以材料壓痕凹坑的表面積，即為維氏硬度值(HV)。測量設(shè)備

3、 硬度測量儀計算方法 計算公式為： HV=0.102*（F/S）=0.102*（ 2Fsin （ /2）/d*d） F = 負荷 (牛頓) S = 壓痕表面積 (平方毫米) = 壓頭相對面夾角=136 d = 平均壓痕對角線長度(毫米)。 報告維氏硬度值的標準格式為xHVy。例如185HV5中，185是維氏硬度值，5指的是測量所用的負荷值（單位：千克力）。凹痕 測試結(jié)果測量范圍 維氏硬度計測量范圍寬廣，可以測量目前工業(yè)上所用到的幾乎全部金屬材料，從很軟的材料（幾個維氏硬度單位）到很硬的材料（3000個維氏硬度單位）都可測量。硬度表示 HV前面的數(shù)值為硬度值，后面則為試驗力，如果試驗力保持時間不

4、是通常的10-15秒，還需在試驗力值后標注保持時間。 如：600HV30/20-采用30千克力的試驗力，保持20秒，得到硬度值為600.樣品要求雖然維氏硬度既可以測量較軟的材料，又可以測量較硬的材料，但它對試樣同樣有著自己的要求。只有選擇合適的試樣，才能避免由此帶來的誤差，得到準確的維氏硬度值。維氏硬度測試樣品的要求大致如下：試樣外表要求試樣外表要求：維氏硬度試樣表面應(yīng)光滑平整，不能有氧化皮及雜物，不能有油污。一般的，維氏硬度試樣表面粗糙度參數(shù)Ra不少于0.40m，小負荷維氏硬度試樣不少于0.20m，顯微維氏硬度試樣不少于0.10m。（m是表面粗糙度參數(shù)Ra的單位。）試樣制備的要求試樣制備的要

5、求維氏硬度試樣制備過程中，應(yīng)盡量減少過熱或者冷作硬化等因素對表面硬度的影響。此外，對于小截面或者外形不規(guī)則的試樣，如球形、錐形，需要對試樣進行鑲嵌或者使用專用平臺。 維氏硬度 HV也就是維氏硬度，HRC 是洛氏硬度，也可以表示硬度。比如：HV=289對應(yīng)HRC=30。他們的區(qū)別主要在硬度實驗時，壓痕形狀不一樣。 Hvabbr.1.=high voltage高電壓 2.=high velocity 高速度 hv=HV洛氏硬度硬度是材料抵抗外物刺入的一種能力。 試驗鋼鐵硬度的最普通方法是用銼刀在工件邊緣上銼擦，由其表面所呈現(xiàn)的擦痕深淺以判定其硬度的高低。這種方法稱為銼試法，這種方法不太科學(xué)。 用硬

6、度試驗器來試驗極為準確，是現(xiàn)代試驗硬度常用的方法。 最常用的試驗法有洛氏硬度試驗。洛氏硬度試驗機利用金剛石沖入金屬的深度來測定金屬的硬度，沖入深度愈大，硬度愈小。洛氏硬度（Rockwellhardness），這是由洛克威爾（S.P.Rockwell）在1921年提出來的，是使用洛氏硬度計所測定的金屬材料的硬度值。該值沒有單位，只用代號“HR”表示。洛氏硬度中HRA、HRB、HRC中的A、B、C為三種不同的標準。稱為標尺A、標尺B、標尺C。HRA是采用60Kg載荷和120金剛石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料。例如：硬質(zhì)合金。HRB是采用100Kg載荷和直徑1.59mm淬硬的鋼球求得的硬度

7、，用于硬度中等的材料。例如：退火鋼、 鑄鐵等。HRC是采用150Kg載荷和120金剛石錐壓入器求得的硬度，用于硬度極高的材料。例如：淬火鋼等洛氏硬度其測量方法是，在規(guī)定的外加載荷下，將鋼球或金剛石壓頭垂直壓入待試材料的表面，產(chǎn)生凹痕，根據(jù)載荷解除后的凹痕深度，利用洛氏硬度計算公式HR=（K-H）/C便可以計算出洛氏硬度。洛氏硬度值顯示在硬度計的表盤上，可以直接讀取。上述公式中，K為常數(shù)，金剛石壓頭時K=0.2MM，淬火鋼球壓頭時K=0.26MM；H為主載荷解除后試件的壓痕深度；C也為常數(shù)，一般情況下C=0.002MM。由此可以看出，壓痕越淺，HR值越大，材料硬度越高。對于硬度較高的制刀材料，制

8、刀界通用HRC來表示刀鋒硬度，比如60HRC，即代表在試驗載荷為1471.1N、使用頂角為120的金剛石圓錐壓頭時，被試材料的壓痕深度為0.08MM。一般而言，硬度越高，抗磨損能力越高，但脆性也越大。一般高速鋼的硬度在6266HRC，高性能高速鋼6370HRC，硬質(zhì)合金刀具7075HRC。HV的優(yōu)勢 HV測量 金剛石涂層是非常薄的表層，用HV可以測量，HRC和HRA則不適用。HRC和HRA的壓頭形狀是120圓錐，頂端為球面；而HV的壓頭則是4個球面相交的尖銳四棱錐。雖然兩種硬度的測量方法都是以壓頭壓入材料的深度來判斷，壓入越淺，則材料的硬度越大。但因為壓頭形狀的緣故，HRC和HRA必須用較大的力量才能將壓頭壓入材料（兩種方法的預(yù)壓力都是10，總壓力則各為60和150）。對于非常硬的材