顯微硬度的測定

1、M S EM S EM S EM S E實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：http:/http:/http:/西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阂?、?shí)驗(yàn)?zāi)康模?.1.1. 了解顯微硬度測試的意義。了解顯微硬度測試的意義。了解顯微硬度測試的意義。2. 2. 2. 了解影響顯微硬度的因素。了解影響顯微硬度的因素。了解影響顯微硬度的因素。3. 3. 3. 學(xué)習(xí)顯微硬度測試的原理與方法。學(xué)習(xí)顯微硬度測試的原理與方法。學(xué)習(xí)顯微硬度測試的原理與方法。http:/http:/http:/西

2、南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院二、顯微硬度測定原理二、顯微硬度測定原理 ： 一般硬度測試的基本原理是：在一定時(shí)間間隔里，施一般硬度測試的基本原理是：在一定時(shí)間間隔里，施一般硬度測試的基本原理是：在一定時(shí)間間隔里，施加一定比例的負(fù)荷，把一定形狀的硬質(zhì)壓頭壓入所測材料加一定比例的負(fù)荷，把一定形狀的硬質(zhì)壓頭壓入所測材料加一定比例的負(fù)荷，把一定形狀的硬質(zhì)壓頭壓入所測材料表面，然后，測量壓痕的深度或大小。表面，然后，測量壓痕的深度或大小。表面，然后，測量壓痕的深度或大小。 習(xí)慣上把

3、硬度試驗(yàn)分為兩類：宏觀硬度和顯微硬度。習(xí)慣上把硬度試驗(yàn)分為兩類：宏觀硬度和顯微硬度。習(xí)慣上把硬度試驗(yàn)分為兩類：宏觀硬度和顯微硬度。宏觀硬度是指采用宏觀硬度是指采用宏觀硬度是指采用1 Kgf(9.81 N)1 Kgf(9.81 N)1 Kgf(9.81 N)以上負(fù)荷進(jìn)行的硬度試驗(yàn)。以上負(fù)荷進(jìn)行的硬度試驗(yàn)。以上負(fù)荷進(jìn)行的硬度試驗(yàn)。顯微硬度是指采用顯微硬度是指采用顯微硬度是指采用1Kgf(9.81 N)1Kgf(9.81 N)1Kgf(9.81 N)或小于或小于或小于1 Kgf(9.81 N)1 Kgf(9.81 N)1 Kgf(9.81 N)負(fù)荷負(fù)荷負(fù)荷進(jìn)行的硬度試驗(yàn)進(jìn)行的硬度試驗(yàn)進(jìn)行的硬度試驗(yàn)

4、。顯微硬度測試是用努氏金剛石角錐壓頭或維氏金剛石壓頭顯微硬度測試是用努氏金剛石角錐壓頭或維氏金剛石壓頭顯微硬度測試是用努氏金剛石角錐壓頭或維氏金剛石壓頭來測量材料表面的硬度。來測量材料表面的硬度。來測量材料表面的硬度。http:/http:/http:/西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 1. 1. 1. 1. 1. 1. 努氏金剛石壓頭是一個(gè)對面角分別為努氏金剛石壓頭是一個(gè)對面角分別為努氏金剛石壓頭是一個(gè)對面角分別為172o30172o30172o30和和和1313130

5、o,0o,0o,頂端橫刃不大于頂端橫刃不大于頂端橫刃不大于1 1 1 mmm的菱形四面錐體，在規(guī)定的荷重下的菱形四面錐體，在規(guī)定的荷重下的菱形四面錐體，在規(guī)定的荷重下（一般為（一般為（一般為0.1 0.1 0.1 kgfkgfkgf = 0.981 N = 0.981 N = 0.981 N），在壓頭接觸試樣前開始，），在壓頭接觸試樣前開始，），在壓頭接觸試樣前開始，以以以00.05 mm/min0.05 mm/min0.05 mm/min的低速壓人試樣表面，并使壓頭與試的低速壓人試樣表面，并使壓頭與試的低速壓人試樣表面，并使壓頭與試樣保持接觸樣保持接觸樣保持接觸2020

6、20505050秒鐘，卸載后，測量壓痕的長對角線長。秒鐘，卸載后，測量壓痕的長對角線長。秒鐘，卸載后，測量壓痕的長對角線長。努氏硬度（努氏硬度（努氏硬度（KHNKHNKHN）值）值）值是所施加的負(fù)荷是所施加的負(fù)荷是所施加的負(fù)荷P P P與永久壓痕的投影面積與永久壓痕的投影面積與永久壓痕的投影面積S S S之比。即：之比。即：之比。即： 式中：式中：式中：P P P 所施加的負(fù)荷（所施加的負(fù)荷（所施加的負(fù)荷（kg fkg fkg f） ； p p p 所施加的負(fù)荷（所施加的負(fù)荷（所施加的負(fù)荷（N N N） ； 2o2o2o2o2o2http:/http:/http:/西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西

7、南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 S S S 永久壓痕的面積（永久壓痕的面積（永久壓痕的面積（mm2 mm2 mm2 ） ； L L L 壓痕長對角線的長度（壓痕長對角線的長度（壓痕長對角線的長度（mmmmmm） C 1/2C 1/2C 1/2（ctgctgctg A/2 A/2 A/2tg B/2tg B/2tg B/2）= 0.07028= 0.07028= 0.07028 A A A 縱向菱邊夾角（縱向菱邊夾角（縱向菱邊夾角（172030172030172030555） B B B 橫向菱邊夾

8、角（橫向菱邊夾角（橫向菱邊夾角（130013001300303030） 由于努氏壓頭具有的特異形狀，壓痕為一長短對角由于努氏壓頭具有的特異形狀，壓痕為一長短對角由于努氏壓頭具有的特異形狀，壓痕為一長短對角線近似為線近似為線近似為1 1 1：7 7 7的菱形。根據(jù)壓頭的幾何形狀可知，使用的菱形。根據(jù)壓頭的幾何形狀可知，使用的菱形。根據(jù)壓頭的幾何形狀可知，使用較輕的負(fù)荷就能壓印出一個(gè)能清晰測量的菱形壓痕。因較輕的負(fù)荷就能壓印出一個(gè)能清晰測量的菱形壓痕。因較輕的負(fù)荷就能壓印出一個(gè)能清晰測量的菱形壓痕。因此，不管是硬質(zhì)材料還是易碎材料的硬度試驗(yàn)，均可采此，不管是硬質(zhì)材料還是易碎材料的硬度試驗(yàn)，均可采此

9、，不管是硬質(zhì)材料還是易碎材料的硬度試驗(yàn)，均可采用努氏壓頭。努氏壓頭測試材料硬度的壓痕深度約為其用努氏壓頭。努氏壓頭測試材料硬度的壓痕深度約為其用努氏壓頭。努氏壓頭測試材料硬度的壓痕深度約為其長對角線長度的長對角線長度的長對角線長度的1/30 1/30 1/30 。 http:/http:/http:/西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 2. 2. 2.維氏金剛石壓頭是將壓頭磨成正四棱錐體，其相維氏金剛石壓頭是將壓頭磨成正四棱錐體，其相維氏金剛石壓頭是將壓頭磨成正四棱錐體，其

10、相對兩面夾角為對兩面夾角為對兩面夾角為136136136 0 0 0 。維氏顯微硬度值是所施加的負(fù)荷（。維氏顯微硬度值是所施加的負(fù)荷（。維氏顯微硬度值是所施加的負(fù)荷（k k kg fg fg f）除以壓痕的表面積（）除以壓痕的表面積（）除以壓痕的表面積（mmmmmm2 2 2 ）。）。）。采用維氏金剛石壓頭時(shí)，其壓痕深度約為對角線長度采用維氏金剛石壓頭時(shí)，其壓痕深度約為對角線長度采用維氏金剛石壓頭時(shí)，其壓痕深度約為對角線長度的的的1/71/71/7。維氏硬度的計(jì)算公式如下：。維氏硬度的計(jì)算公式如下：。維氏硬度的計(jì)算公式如下：lPllSinPHV22281. 91854P18542/2式中：式中

11、：式中： l 壓痕對角線長的平均值（壓痕對角線長的平均值（壓痕對角線長的平均值（mmmmmm） 金剛石壓頭相對面的夾角（金剛石壓頭相對面的夾角（金剛石壓頭相對面的夾角（1361361360 0 0 ） lhttp:/http:/http:/西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 為了精確測量努氏和維氏金剛石壓痕的對角線長度，為了精確測量努氏和維氏金剛石壓痕的對角線長度，為了精確測量努氏和維氏金剛石壓痕的對角線長度，壓痕必須清晰可見。壓痕清晰實(shí)際上是衡量試樣表面制壓痕必須清晰可見

12、。壓痕清晰實(shí)際上是衡量試樣表面制壓痕必須清晰可見。壓痕清晰實(shí)際上是衡量試樣表面制備質(zhì)量的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。一般來說，試驗(yàn)負(fù)荷越輕，所要求備質(zhì)量的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。一般來說，試驗(yàn)負(fù)荷越輕，所要求備質(zhì)量的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。一般來說，試驗(yàn)負(fù)荷越輕，所要求的表面光潔度就越高。當(dāng)使用的表面光潔度就越高。當(dāng)使用的表面光潔度就越高。當(dāng)使用100 100 100 gfgfgf（0.981 N0.981 N0.981 N）以下）以下）以下負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)，試樣應(yīng)進(jìn)行金相拋光。同時(shí)，要求測量顯負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)，試樣應(yīng)進(jìn)行金相拋光。同時(shí)，要求測量顯負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)，試樣應(yīng)進(jìn)行金相拋光。同時(shí)，要求測量顯微鏡所測壓痕長度的誤差應(yīng)小于微鏡所測壓痕長度的誤差應(yīng)小于

13、微鏡所測壓痕長度的誤差應(yīng)小于0.0005 mm. 0.0005 mm. 0.0005 mm. http:/http:/http:/西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院三實(shí)驗(yàn)器材三實(shí)驗(yàn)器材 HVS1000 HVS1000 HVS1000型數(shù)顯顯微硬度計(jì)由試驗(yàn)機(jī)主體、工作臺(tái)、型數(shù)顯顯微硬度計(jì)由試驗(yàn)機(jī)主體、工作臺(tái)、型數(shù)顯顯微硬度計(jì)由試驗(yàn)機(jī)主體、工作臺(tái)、升降絲杠、加載系統(tǒng)、軟鍵顯示操作面板、高倍率光學(xué)升降絲杠、加載系統(tǒng)、軟鍵顯示操作面板、高倍率光學(xué)升降絲杠、加載系統(tǒng)、軟鍵顯示操作面板

14、、高倍率光學(xué)測量系統(tǒng)等部分組成。通過軟鍵輸入，能調(diào)節(jié)測量光源測量系統(tǒng)等部分組成。通過軟鍵輸入，能調(diào)節(jié)測量光源測量系統(tǒng)等部分組成。通過軟鍵輸入，能調(diào)節(jié)測量光源強(qiáng)弱，預(yù)置試驗(yàn)力保持時(shí)間，維氏和努氏試驗(yàn)方法切換。強(qiáng)弱，預(yù)置試驗(yàn)力保持時(shí)間，維氏和努氏試驗(yàn)方法切換。強(qiáng)弱，預(yù)置試驗(yàn)力保持時(shí)間，維氏和努氏試驗(yàn)方法切換。在軟鍵面板上的在軟鍵面板上的在軟鍵面板上的LCDLCDLCD顯示屏上，能顯示試驗(yàn)方法、測試力、顯示屏上，能顯示試驗(yàn)方法、測試力、顯示屏上，能顯示試驗(yàn)方法、測試力、壓痕長度、硬度值、試驗(yàn)力保持時(shí)間、測量次數(shù)等。壓痕長度、硬度值、試驗(yàn)力保持時(shí)間、測量次數(shù)等。壓痕長度、硬度值、試驗(yàn)力保持時(shí)間、測量次

15、數(shù)等。http:/http:/http:/西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院http:/http:/http:/西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院1.壓頭壓頭 2.壓頭螺釘壓頭螺釘 3.后蓋后蓋 4.電源插頭電源插頭 5.主主體體 6.顯示操作面板顯示操作面板 7.升降絲桿升降絲桿 8.10物物鏡鏡 9.定位彈簧定位彈簧 10.測量照明燈座測量照明燈座

16、11.數(shù)字式測微數(shù)字式測微目鏡目鏡 12.上蓋上蓋 13.照相接口蓋照相接口蓋 14.試驗(yàn)力變換手試驗(yàn)力變換手輪輪 15.照相、測量轉(zhuǎn)換拉桿照相、測量轉(zhuǎn)換拉桿 16.物鏡、壓頭轉(zhuǎn)換手物鏡、壓頭轉(zhuǎn)換手輪輪 17.轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)盤 18.40物鏡物鏡 19.十字試臺(tái)十字試臺(tái) 20.旋輪旋輪 21.電源指示燈電源指示燈 22.電源開關(guān)電源開關(guān) 23.水水平調(diào)節(jié)螺釘平調(diào)節(jié)螺釘 24.面板式打印機(jī)面板式打印機(jī)http:/http:/http:/西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院http:/h

17、ttp:/http:/西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院三、實(shí)驗(yàn)方法和步驟：三、實(shí)驗(yàn)方法和步驟：1. 轉(zhuǎn)動(dòng)試驗(yàn)力變換手輪，選擇符合要求的試驗(yàn)力。旋轉(zhuǎn)變換手輪時(shí)，應(yīng)動(dòng)作緩慢，防止動(dòng)作過快產(chǎn)生沖擊。2. 打開電源開關(guān)（22），LCD屏上顯示試驗(yàn)力變換手輪所選擇的試驗(yàn)力，3. 轉(zhuǎn)動(dòng)物鏡（18）、壓頭轉(zhuǎn)換手柄（16），使40物鏡處于主體前方。（光學(xué)系統(tǒng)總放大倍率為400）http:/http:/http:/西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)

18、院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院4. 將標(biāo)準(zhǔn)硬度試塊（或被測試塊）安放在試樣臺(tái)上，轉(zhuǎn)動(dòng)旋輪（20）使試樣臺(tái)上升，眼睛接近測微目鏡觀察。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)試塊或試樣離物鏡下端23mm時(shí)，目鏡的視場中央出現(xiàn)明亮的光斑，說明聚焦面即將來到，此時(shí)應(yīng)緩慢微量上升，直至在目鏡中觀察到試塊（樣）表面的清晰成像。5. 將轉(zhuǎn)換手柄逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使壓頭主軸處于主體前方，此時(shí)壓頭頂尖（1）與焦平面間的間隙約0.40.5 mm。當(dāng)測量不規(guī)則的試樣時(shí)，一定要注意不要使壓頭碰及試樣，以免造成壓頭損壞。http:/http:/http:/西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院

19、西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院6. 根據(jù)試驗(yàn)要求鍵入需要的試驗(yàn)力延時(shí)保荷時(shí)間。每鍵一次為5 秒，“+”為加，“-”為減。7. 按下”START”鍵，此時(shí)加試驗(yàn)力，（LOADING）LED指示燈亮。8. 試驗(yàn)力施加完畢，延時(shí)（DWELL）LED亮，LCT屏上按所選定時(shí)間倒計(jì)時(shí)，延時(shí)時(shí)間到，試驗(yàn)力卸除，卸力指示（UNLOADING）LED亮。在LED 未滅前，不得轉(zhuǎn)動(dòng)壓頭測量轉(zhuǎn)換手柄，否則會(huì)影響壓痕測量精度，甚至損壞儀器。9. 將轉(zhuǎn)換手柄順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使40物鏡處于主體前方，這時(shí)可在目鏡中測量壓痕對角線長度。10.在測量前，先將測微鏡右邊的鼓輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使目鏡內(nèi)的兩刻線邊緣相近移動(dòng)。當(dāng)兩刻線邊緣相近時(shí)，透光縫隙逐漸減少，當(dāng)兩刻線間處于無光隙的臨界狀態(tài)時(shí)，按下“CL”鍵清零。 http:/http:/http:/西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院西南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院11.先轉(zhuǎn)動(dòng)左側(cè)鼓輪，使左邊刻線對準(zhǔn)壓痕一角，在轉(zhuǎn)動(dòng)右側(cè)鼓輪，兩刻線分離，使右側(cè)刻線對準(zhǔn)壓痕另一角。當(dāng)刻線對準(zhǔn)壓痕對角線無誤時(shí)