?國標(biāo)維氏硬度測量方法

一、原理與定義

維氏硬度測量方法是一種基于壓痕原理的硬度測試技術(shù)，用于評(píng)估材料的硬度特性。該方法通過使用一個(gè)相對(duì)面間夾角為136°的金剛石正四棱錐體壓頭，在規(guī)定的試驗(yàn)力作用下壓入試樣表面，保持一定時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，然后測量壓痕對(duì)角線的長度，進(jìn)而計(jì)算出材料的維氏硬度值。維氏硬度值（HV）定義為試驗(yàn)力除以壓痕表面積的商，其計(jì)算公式為：HV = 常數(shù)×試驗(yàn)力/壓痕表面積 ≈ 0.1891F/d2，其中F為試驗(yàn)力（單位：N），d為壓痕兩對(duì)角線長度的算術(shù)平均值（單位：mm）。

二、試驗(yàn)設(shè)備與材料

1. 試驗(yàn)設(shè)備：維氏硬度計(jì)，包括硬度計(jì)主機(jī)、壓頭、顯微鏡（用于測量壓痕對(duì)角線長度）、標(biāo)準(zhǔn)硬度塊等。

2. 試樣材料：根據(jù)測試需求選擇合適的試樣，試樣表面應(yīng)光滑平整，無氧化皮、油污及雜物，且粗糙度需滿足標(biāo)準(zhǔn)要求（如一般維氏硬度試樣Ra不大于0.40μm）。

三、試驗(yàn)步驟

1. 準(zhǔn)備工作：打開維氏硬度計(jì)，檢查儀器是否正常工作，并選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)硬度塊進(jìn)行調(diào)零校準(zhǔn)。

2. 試樣放置：將試樣放置在硬度計(jì)的測試臺(tái)上，確保試樣表面平整且無明顯缺陷。

3. 施加試驗(yàn)力：根據(jù)試樣材料和預(yù)期的硬度范圍選擇合適的試驗(yàn)力，將壓頭安裝在硬度計(jì)上，并確保壓頭與試樣表面垂直。然后施加試驗(yàn)力，并保持規(guī)定的時(shí)間（通常為10~15秒）。

4. 卸載試驗(yàn)力：達(dá)到保持時(shí)間后，自動(dòng)或手動(dòng)卸載試驗(yàn)力，并觀察壓痕。

5. 測量壓痕對(duì)角線長度：使用顯微鏡或硬度計(jì)的測量裝置，測量壓痕的對(duì)角線長度d1和d2，并計(jì)算其算術(shù)平均值d。

6. 計(jì)算硬度值：根據(jù)壓痕對(duì)角線長度d和試驗(yàn)力F，使用維氏硬度計(jì)算公式計(jì)算出硬度值HV。

四、試驗(yàn)條件與參數(shù)

1. 溫度與濕度：實(shí)驗(yàn)室環(huán)境應(yīng)保持穩(wěn)定，溫度和濕度需控制在合適的范圍內(nèi)，以避免對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成影響。

2. 試驗(yàn)力選擇：根據(jù)試樣種類、試樣厚度和預(yù)期的硬度范圍選擇合適的試驗(yàn)力。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試樣或試驗(yàn)層的厚度至少為壓痕對(duì)角線長度的1.5倍。

3. 保持時(shí)間：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定保持時(shí)間為10~15秒，若選用的時(shí)間超出此范圍，應(yīng)在力值后面注明保持時(shí)間。

五、精度與重復(fù)性

維氏硬度試驗(yàn)因其壓痕形狀規(guī)則、對(duì)角線測量準(zhǔn)確而具有較高的精度和重復(fù)性。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)注意避免外界干擾，確保測試環(huán)境的穩(wěn)定性，以提高測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

六、報(bào)告編寫

試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)編寫詳細(xì)的試驗(yàn)報(bào)告，包括試驗(yàn)?zāi)康?、試?yàn)設(shè)備、試樣材料、試驗(yàn)條件與參數(shù)、試驗(yàn)步驟、測量數(shù)據(jù)、計(jì)算結(jié)果及結(jié)論等內(nèi)容。報(bào)告中應(yīng)明確標(biāo)注維氏硬度值及其對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)力值和保持時(shí)間，如“600HV30”表示采用294.2N（30kg）的試驗(yàn)力，保持時(shí)間10~15秒時(shí)得到的硬度值為600。

七、附加試驗(yàn)與修正

在特殊情況下，可能需要進(jìn)行附加試驗(yàn)以驗(yàn)證或修正試驗(yàn)結(jié)果。例如，對(duì)于表面層較薄或硬度分布不均勻的試樣，可能需要采用更小的試驗(yàn)力或進(jìn)行多次測量以獲取更準(zhǔn)確的硬度值。

八、標(biāo)準(zhǔn)引用與遵循

維氏硬度測量應(yīng)嚴(yán)格遵循相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范，如GB/T 4340.1-2009《金屬材料 維氏硬度試驗(yàn) 第1部分：試驗(yàn)方法》等。在引用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)明確標(biāo)注標(biāo)準(zhǔn)的編號(hào)、名稱及發(fā)布日期等信息，以確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可比性。