顯微硬度的測定方法與設(shè)備

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1、實(shí)驗(yàn)八顯微硬度的測定方法與設(shè)備一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜わ@微硬度試驗(yàn)方法和顯微硬度計(jì)的使用方法二．顯微硬度的基本概念“硬度”是指固體材料受到其它物體的力的作用，在其受侵入時(shí)所呈現(xiàn)的抵抗彈性變形、塑性變形及破裂的綜合能力。這種說法較接近于硬度試驗(yàn)法的本質(zhì)，適用于機(jī)械式的硬度試驗(yàn)法，但仍不適用于電磁或超聲波硬度試驗(yàn)法?！坝捕取边@一術(shù)語，并不代表固體材料的一個(gè)確定的物理量，而是材料一種重要的機(jī)械性能，它不僅取決于所研究的材料本身的性質(zhì)，而且也決定于測量條件和試驗(yàn)法。因此，各種硬度值之間并不存在著數(shù)學(xué)上的換算關(guān)系，只存在著實(shí)驗(yàn)后所得到的對照關(guān)系?！帮@微硬度”是相對“宏觀硬度”而言的一種人為的劃分。目

2、前這一概念參照國際標(biāo)準(zhǔn)ISO6507/1-82“金屬材料維氏硬度試驗(yàn)”中規(guī)定“負(fù)荷小于0.2kgf（1.961N）維氏顯微硬度試驗(yàn)”及我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB4342-84“金屬顯微維氏硬度試驗(yàn)方法”中規(guī)定“顯微維氏硬度”負(fù)荷范圍為“0.01~0.2kgf（98.07×10-3~1.961N）”而確定的。負(fù)荷≤0.2kgf（≤1.961N）的靜力壓入被試驗(yàn)樣品的試驗(yàn)稱為顯微硬度試驗(yàn)。以實(shí)施顯微硬度試驗(yàn)為主，負(fù)荷在0.01~1kgf（9.907×10-3~9.807N）范圍內(nèi)的硬度計(jì)稱為顯微硬度計(jì)。顯微硬度的測試原理是采用一定錐體形狀的金剛石壓頭，施以幾克到幾百克質(zhì)量所產(chǎn)生的重力（壓力）壓入

3、試驗(yàn)材料表面，然后測量其壓痕的兩對角線長度。由于壓痕尺度極小，必須在顯微鏡中測量。三．顯微硬度試驗(yàn)方法顯微硬度測試采用壓入法，壓頭是一個(gè)極小的金剛石錐體，按幾何形狀分為兩種類型，一種是錐面夾角為136?的正方錐體壓頭，又稱維氏（Vickers）壓頭，另一種是棱面錐體壓頭，又稱努普（knoop）壓頭。這兩種壓頭分別示于圖8-1a和圖8-1b中。25圖8-1a維氏壓頭圖8-1b努氏壓頭3.1維氏（Vickers）硬度試驗(yàn)法1．維氏壓頭二相對棱面間的夾角為136?金剛石正方四棱角錐體，即為維氏壓頭（圖8-1a）。2．維氏硬度維氏壓頭在一定的負(fù)荷作用下，垂直壓入被測樣品的表面產(chǎn)生凹痕，其每

4、單位面積所承受力的大小即為維氏硬度。維氏硬度計(jì)算公式：式中：Hv—維氏硬度（kgf/mm2）；P—負(fù)荷（kgf）；S—壓痕面積（mm2）；d—壓痕對角線長度（mm2）;α—壓頭二相對棱面的夾角（136?）在顯微硬度試驗(yàn)中，此公式表示為：HV=1854.4P/d2式中：HV—維氏硬度（gf/mm2）P－負(fù)荷（gf）d—壓痕對角線長度（μm）253.2努普（Knoop）硬度試驗(yàn)法1．努普壓頭二相對棱邊的夾角分別為172?30?和130?的四棱金剛石角錐體，即為努普壓頭（圖8-1b）。2．努普硬度努普壓頭在一定的負(fù)荷作用下，垂直壓入被測物體的表面所產(chǎn)生的凹痕在其表面的投影，每單位面積所承

5、受的作用力的大小即為努普硬度。努普硬度計(jì)算公式：式中：HK—努普硬度（kgf/mm2）；P—負(fù)荷（kgf）S投—壓痕的投影面積（mm2）α—壓頭的第一棱夾角（172?30?）?—壓頭的第二棱夾角（130?）在顯微硬度試驗(yàn)中此公式表示為：HK=14228.9P/d2式中：HK—努普硬度（gf/mm2）；P—負(fù)荷（gf）d—壓痕的長對角線長度（μm）3.3努普硬度試驗(yàn)法相對維氏硬度試驗(yàn)法的優(yōu)缺點(diǎn)1．優(yōu)點(diǎn)a.努普硬度適用于測定脆性材料。努普硬度試驗(yàn)法比維氏硬度試驗(yàn)法更適用于測定琺瑯、玻璃、瑪瑙、紅寶石等脆性材料的硬度，壓痕不易產(chǎn)生碎裂。b.25測量誤差較小。當(dāng)操作人員的人為瞄準(zhǔn)精度一定時(shí)

6、，壓痕對角線越長，則由此瞄準(zhǔn)誤差所引起的測量誤差越小。因此在采用相同負(fù)荷或保持相同的壓入深度時(shí)，努普硬度試驗(yàn)要比維氏硬度試驗(yàn)的測量誤差小。c.壓入深度淺。努普硬度試驗(yàn)較之維氏硬度試驗(yàn)更適用于薄件及表面層的硬度試驗(yàn)。d.當(dāng)努普壓頭測定硬度時(shí)，其壓痕邊緣由擠壓而引起的凸緣比維氏壓痕淺，因而由此類凸緣產(chǎn)生的不精確性可大大減小。2、缺點(diǎn)a.努普壓頭制造困難，因?yàn)榕諌侯^的二相對棱夾角（尤其是第一對棱夾角172?30?）的誤差對硬度值的影響要比維氏壓頭的二相對棱夾角的誤差對硬度值的影響大得多。所以努普壓頭的二相對棱夾角的制造精度要求很高。b.用努普壓頭測定某些材料（如各向異性的材料）的硬度時(shí)

7、，其硬度隨壓頭相對于材料的方向不同而有差異。因?yàn)榕沼捕仍囼?yàn)中只測量壓痕的長對角線長，而維氏硬度試驗(yàn)中常測量壓痕的二條對角線長度，取其平均值以消除二垂直方向?qū)蔷€長度不一致而帶來的硬度值誤差。c.努普硬度試驗(yàn)中對試樣表面光潔度要求更高。因?yàn)樵趬汉垌敹水a(chǎn)生的起伏不平對壓痕對角線長度產(chǎn)生的誤差比維氏壓痕更敏感。d.努普硬度試驗(yàn)時(shí)，對壓頭相對于度樣表面的垂直度要求比維氏硬度試驗(yàn)要高。3.4顯微硬度測試要點(diǎn)顯微硬度測量的準(zhǔn)確程度與金相樣品的表面質(zhì)量有關(guān)，需經(jīng)過磨光、拋光、浸蝕