顯微硬度的測定方法與設(shè)備

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1、實驗八顯微硬度的測定方法與設(shè)備一．實驗?zāi)康氖煜わ@微硬度試驗方法和顯微硬度計的使用方法二．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法的本質(zhì)，適用于機(jī)械式的硬度試驗法，但仍不適用于電磁或超聲波硬度試驗法?！坝捕取边@一術(shù)語，并不代表固體材料的一個確定的物理量，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，只存在著實驗后所得到的對照關(guān)系。“顯微硬度”是相對“宏觀硬度

2、”而言的一種人為的劃分。目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”中規(guī)定“負(fù)荷小于0.2kgf（1.961N）維氏顯微硬度試驗”及我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB4342-84“金屬顯微維氏硬度試驗方法”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）的靜力壓入被試驗樣品的試驗稱為顯微硬度試驗。以實施顯微硬度試驗為主，負(fù)荷在0.01~1kgf（9.907×10-3~9.807N）范圍內(nèi)的硬度計稱為顯微硬度計。顯微硬度的測試原理是采用一定錐體形狀的金剛

3、石壓頭，施以幾克到幾百克質(zhì)量所產(chǎn)生的重力（壓力）壓入試驗材料表面，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．顯微硬度試驗方法顯微硬度測試采用壓入法，壓頭是一個極小的金剛石錐體，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）

4、。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，其每單位面積所承受力的大小即為維氏硬度。維氏硬度計算公式：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）。

5、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，每單位面積所承受的作用力的大小即為努普硬度。努普硬度計算公式：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努普硬度試驗法相對維氏硬度試驗法的優(yōu)缺點1．優(yōu)點a.努普硬度適用于測定脆性材料。努普硬度試驗法比維氏硬度

6、試驗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，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，努普硬度試驗要比維氏硬度試驗的測量誤差小。c.壓入深度淺。努普硬度試驗較之維氏硬度試驗更適用于薄件及表面層的硬度試驗。d.當(dāng)努普壓頭測定硬度時，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a.努普壓頭制造困難，因為努普壓頭的二相對棱夾角（尤其是第一對棱夾角172?30?）的誤差對硬度值的影

7、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，其硬度隨壓頭相對于材料的方向不同而有差異。因為努普硬度試驗中只測量壓痕的長對角線長，而維氏硬度試驗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.努普硬度試驗中對試樣表面光潔度要求更高。因為在壓痕頂端產(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.努普硬度試驗時，對壓頭相對于度樣表面的垂直度要求比維氏硬度試驗要高。3.4顯微硬度測試要點顯微

8、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