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维氏硬度计原理

维氏

 

硬度计

GB/T4340.1

1999

  

维氏

 

硬度计

原理

 

 

 

采用正四棱锥体金刚石压头,

在试验力作用下压入试样表面,

保持规定时间

后,卸除试验力,测量试样表面压痕对角线长度。

 

 

 

试验力除以压痕表面积的商就是维氏硬度值。

维氏硬度值按式

(3-1)

算:

 

 

 

HV = 

常数×试验力

/

压痕表面积

 

≈0.1891 F/

d

2

 

…………(

3

1

 

 

 

式中:

HV 

 

————

 

 

维氏硬度符号;

 

 

 

      F 

 

――――

 

 

试验力,

N

 

 

 

      d 

 

————

 

 

压痕两对角线

d

1

d

2

的算术平均值,

mm 

 

 

实用中是根据对角线长度

d

通过查表得到维氏硬度值。

 

 

 

国家标准规定维氏硬度压痕对角线长度范围为

0.020

1.400mm 

 

 

3.2 

维氏硬度的表示方法

 

 

 

维氏硬度表示为

HV

,维氏硬度符号

HV

前面的数值为硬度值,后面为试验力

值。标准的试验保持时间为

10

15S

。如果选用的时间超出这一范围,在力值后

面还要注上保持时间。例如:

 

 

 

600HV30

—表示采用

294.2N

30kg

)的试验力,保持时间

10

15S

时得到的

硬度值为

600

 

 

 

600HV30/20

—表示采用

294.2N

30kg

)的试验力,保持时间

20S

时得到的

硬度值为

600

 

 

 

3.3 

维氏硬度试验的分类和试验力选择

 

 

 

维氏硬度试验按试验力大小的不同,细分为三种试验,即:维氏硬度试验、

小负荷维氏硬度试验和显微维氏硬度试验。见表

3-1 

3-1

维氏硬度试验的三种方法

 

 

试验力范围

/N  

硬度符号

  

试验名称

  

F≥49

.03 

≥HV5

 

维氏硬度试验

  

1.961≤F<49.03

 

HV0.2

<HV5 

小负荷维氏硬度试验

  

0.09807≤F<1.961

 

HV0.01

<HV0.2 

显微维氏硬度试验

  

维氏硬度试验可选用的试验力值很多,见表

3-2

 

3-2

推荐的维氏硬度试验力

 

 

维氏硬度试验

  

小负荷维氏试验试验

  

显微维氏硬度试验

  

硬度符号

  

试验力

/N 

硬度符号

  

试验力

/N 

硬度符号

  

试验力

/N 

HV5 

49.03 

HV0.2 

1.961 

HV0.01 

0.09807 

HV10 

98.07 

HV0.3 

2.942 

HV0.015 

0.1471 

HV20 

196.1 

HV0.5 

4.903 

HV0.02 

0.1961 

HV30 

294.2 

HV1 

9.807 

HV0.025 

0.2452 

HV50 

490.3 

HV2 

19.61 

HV0.05 

0.4903 

 

HV100 

980.7 

HV3 

29.42 

HV0.1 

 
 

0.9807 

注:

1.

维氏硬度试验可使用大于

980.7N

的试验力;

  

2.

显微维氏试验力为推荐值。

  

 

 

试验力的选择要根据试样种类、

试样厚度和预期的硬度范围而定。

标准规定,

试样或试验层的厚度至少为压痕对角线长度的

1.5

倍。

试验后试样背面不应出现

可见的变形痕迹。

 

维氏硬度试验的优点

 

 

 

维氏硬度试验的压痕是正方形,轻廓清晰,对角线测量准确,因此,维氏硬

度试验是常用硬度试验方法中精度蕞高的,

同时它的重复性也很好,

这一点比布

硬度计

优越。

 

 

 

维氏硬度试验测量范围宽广,

可以测量目前工业上所用到的几乎全部金属材

料,从很软的材料(几个维氏硬度单位)到很硬的材料(

3000

个维氏硬度单位)

都可测量。

 

 

 

维氏硬度试验蕞大的优点在于其硬度值与试验力的大小无关,

只要是硬度均

匀的材料,

可以任意选择试验力,

其硬度值不变。

这就相当于在一个很宽广的硬

度范围内具有一个统一的标尺。这一点又比洛氏硬度试验来得优越。

 

 

 

在中、

低硬度值范围内,

在同一均匀材料上,

维氏硬度试验和布氏硬度试验

结果会得到近似的硬度值。例如,当硬度值为

400

以下时,HV≈HB,如图

3-2

所示。

 

 

 

维氏硬度试验的试验力可以小到

10gF

,压痕非常小,特别适合测试薄小材

料。

 

维氏硬度试验的缺点

 

 

 

维氏硬度试验效率低,

要求较高的试验技术,

对于试样表面的光洁度要求较

高,通常需要制作专门的试样,操作麻烦费时,通常只在实验室中使用。

 

 

维氏

硬度计

的应用

 

 

 

维氏硬度试验主要用于材料研究和科学试验方面小负荷维氏硬度试验主要

用于测试小型精密零件的硬度,

表面硬化层硬度和有效硬化层深度,

镀层的表面

 

硬度,薄片材料和细线材的硬度,刀刃附近的硬度,牙科材料的硬度等,由于试

验力很小,

压痕也很小,

试样外观和使用性能都可以不受影响。

显微维氏硬氏试

验主

 

要用于金属学和金相学研究。用于测定金属组织中各组成相的硬度,用于

研究难熔化合物脆性等。

显微维氏硬度试验还用于极小或极薄零件的测试,

零件

厚度可薄至

 

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