維氏硬度計(jì)的原理

維氏硬度計(jì) （GB/T4340.1-1999）

 采用正四棱錐體金剛石壓頭，在試驗(yàn)力作用下壓入試樣表面，保持規(guī)定時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，測量試樣表面壓痕對角線長度。  

試驗(yàn)力除以壓痕表面積的商就是維氏硬度值。維氏硬度值按式（３－１）計(jì)算：  

HV = 常數(shù)×試驗(yàn)力/壓痕表面積 ≈0.1891 F／d2 …………（3－1）  

式中：HV ———— 維氏硬度符號；         F ―――― 試驗(yàn)力，N；        

d ———— 壓痕兩對角線d1、d2的算術(shù)平均值，mm  

實(shí)用中是根據(jù)對角線長度d通過查表得到維氏硬度值。  

國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定維氏硬度壓痕對角線長度范圍為0.020～1.400mm  

3.2 維氏硬度的表示方法   維氏硬度表示為HV，維氏硬度符號HV前面的數(shù)值為硬度值，后面為試驗(yàn)力值。標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)保持時(shí)間為10～15S。如果選用的時(shí)間超出這一范圍，在力值后面還要注上保持時(shí)間。例如：   

600HV30—表示采用294.2N（30kg）的試驗(yàn)力，保持時(shí)間10～15S時(shí)得到的硬度值為600。  

600HV30/20—表示采用294.2N（30kg）的試驗(yàn)力，保持時(shí)間20S時(shí)得到的硬度值為600。   3.3 維氏硬度試驗(yàn)的分類和試驗(yàn)力選擇  

維氏硬度試驗(yàn)按試驗(yàn)力大小的不同，細(xì)分為三種試驗(yàn)，即：維氏硬度試驗(yàn)、小負(fù)荷維氏硬度試驗(yàn)和顯微維氏硬度試驗(yàn)。

見表3-1 表3-1維氏硬度試驗(yàn)的三種方法：

維氏硬度試驗(yàn)可選用的試驗(yàn)力值很多，見表3-2。

表3-2推薦的維氏硬度試驗(yàn)力

試驗(yàn)力的選擇要根據(jù)試樣種類、試樣厚度和預(yù)期的硬度范圍而定。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，試樣或試驗(yàn)層的厚度至少為壓痕對角線長度的1.5倍。試驗(yàn)后試樣背面不應(yīng)出現(xiàn)可見的變形痕跡。

維氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

維氏硬度試驗(yàn)的壓痕是正方形，輕廓清晰，對角線測量準(zhǔn)確，因此，維氏硬度試驗(yàn)是常用硬度試驗(yàn)方法中精度*高的，同時(shí)它的重復(fù)性也很好，這一點(diǎn)比布氏硬度計(jì)優(yōu)越。  

維氏硬度試驗(yàn)測量范圍寬廣，可以測量目前工業(yè)上所用到的幾乎全部金屬材料，從很軟的材料（幾個維氏硬度單位）到很硬的材料（3000個維氏硬度單位）都可測量。  

維氏硬度試驗(yàn)*大的優(yōu)點(diǎn)在于其硬度值與試驗(yàn)力的大小無關(guān)，只要是硬度均勻的材料，可以任意選擇試驗(yàn)力，其硬度值不變。這就相當(dāng)于在一個很寬廣的硬度范圍內(nèi)具有一個統(tǒng)一的標(biāo)尺。這一點(diǎn)又比洛氏硬度試驗(yàn)來得優(yōu)越。  

在中、低硬度值范圍內(nèi)，在同一均勻材料上，維氏硬度試驗(yàn)和布氏硬度試驗(yàn)結(jié)果會得到近似的硬度值。例如，當(dāng)硬度值為400以下時(shí)，HV≈HB，如圖3-2所示。  

維氏硬度試驗(yàn)的試驗(yàn)力可以小到10gF，壓痕非常小，特別適合測試薄小材料。

維氏硬度試驗(yàn)的缺點(diǎn)

   維氏硬度試驗(yàn)效率低，要求較高的試驗(yàn)技術(shù)，對于試樣表面的光潔度要求較高，通常需要制作專門的試樣，操作麻煩費(fèi)時(shí)，通常只在實(shí)驗(yàn)室中使用。    

維氏硬度計(jì)的應(yīng)用  

維氏硬度試驗(yàn)主要用于材料研究和科學(xué)試驗(yàn)方面小負(fù)荷維氏硬度試驗(yàn)主要用于測試小型精密零件的硬度，表面硬化層硬度和有效硬化層深度，鍍層的表面 硬度，薄片材料和細(xì)線材的硬度，刀刃附近的硬度，牙科材料的硬度等，由于試驗(yàn)力很小，壓痕也很小，試樣外觀和使用性能都可以不受影響。顯微維氏硬氏試驗(yàn)主 要用于金屬學(xué)和金相學(xué)研究。用于測定金屬組織中各組成相的硬度，用于研究難熔化合物脆性等。顯微維氏硬度試驗(yàn)還用于極小或極薄零件的測試，零件厚度可薄至 ３μm