关于显微硬度计

jixiangruyi

什么是显微硬度计？
如何进行分类？　　　我只知道维氏是显微硬度　　还有那些
是否能赐教一些？

[ 本帖最后由 stigershu 于 2008-1-23 21:50 编辑 ]

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显微硬度计通常指加载负荷不大于１Ｋｇ的维氏硬度计，测量压痕对角线长度是在显微镜下．显微硬度是维氏硬度的一种．同常我们说维氏硬度计是指加载负荷大于１Ｋｇ的维氏硬度计．

cezjk

通常所指的显微硬度计.是总载负荷不大于１Ｋｇ的维氏硬度计，用目镜测量压痕对角线长度.换算HV硬度.

tdragonfu

显微硬度是一种压入硬度，反映被测物体对抗另一硬物体压入的能力。测量的仪器是显微硬度计，它实际上是一台设有加负荷装置带有目镜测微器的显微镜。测定之前，先要将待测磨料制成反光磨片试样，置于显微硬度计的载物台上，通过加负荷装置对四棱锥形的金刚石压头加压。负荷的大小可根据待测材料的硬度不同而增减。金刚石压头压入试样后，在试样表面上产生一个凹坑。把显微镜十字丝对准凹坑，用目镜测微器测量凹坑对角线长度。根据所加负荷及凹坑对角线长度就可计算出所测物质的显微硬度值。
由于所用金刚石压头的形状不同，显微硬度又分为维氏（Vickers）显微硬度和努普（Knoop）显微硬度两种。
维氏显微硬度是用对象为130°的金刚石四棱锥作压入头，其值按下式计算：
HV＝18.18·P/d2
式中：HV－维氏硬度，Mpa； P－荷重，kg；
d－凹坑对角线长度，mm。
努普硬度是用对棱角为170°30′和130°的金刚石四棱锥作压入头，其值按下式计算：
HK=139.54·P/L2
式中：HK－努普硬度，Mpa；P－荷重，kg；
L－凹坑对角线长度，mm。
我国和欧洲各国采用维氏硬度，美国则采用努普硬度。兆帕（MPa）是显微硬度的法定计量单位，而kg/mm2是以前常用的硬度计算单位。它们之间的换算公式为1kg/mm2=9.80665Mpa

华银硬度计

显微硬度试验原理与维氏硬度试验法相同，一般试验负荷在5公斤力以上的称维氏硬度试验，负荷在5公斤至1公斤力之间的称小负荷维氏硬度，1公斤力以下直至25克力者称显微硬度试验，简称显微硬度。至于一些负荷力小于25克的也有超微小硬度试验之称。目前国处有些硬度计最低负荷可达0.1克力。若以所测定的硬度范围来区分，维氏硬度所测定的是多晶结构材料的硬度，较大较厚的试样或零件；小负荷维氏硬度一般是测定结晶集合体硬度，较小较薄的试样或零件；而显微硬度所测定的一般是单晶体硬度，都是较薄的微小试样和零件。
试验特点

1．显微硬度试验具有负荷小之特点。一般作定量测定的常用负荷有50，100，200，300，500和1000克力。50克以下的负荷力多用作定性分析。
2．压痕极小。对试样完全无损坏。
3．具有多种形状压头，可对特殊材料和形状的试件进行测定。
4．可测定其它试验法无法测定的小零件、薄件及镀层；测定脆性材料或单晶及金相组织的硬度。

试验原理

基原理与维氏硬度试验法相同，也是将具有一定形状的金刚石压头，在一定的负荷作用下压入被测试件表面，负荷按规定保持一段时间后卸除，然后，测量所得压痕对角线长度，根据对角线之长度查表或代入公式求得硬度值。由于显微硬度具有多种形状的压头，故所用计算公式和根据公式计算出的专用表格也不同。
1．维氏显微硬度。即采用两对面夹角136?的正四棱角锥体为压头的，其计算公式为：

HV = 1854.4 *   F/ d?  (公斤/毫米?)
   
式中： HV——维氏显微硬度符号（公斤/毫米?）；
F ——施加在试样上的负荷（克力）；
d ——压痕对角线长度（微米）。
这种压头是最常用的，一般所谓的显微硬度试验即针对此种压头而言。主要用于测定金属材料、小零件、薄件以及镀层、渗碳层或晶体硬度。
2．努普（Knoop）硬度，即采用金刚石长棱形压头，如图5.1所示，两长棱夹角为172?30′，两短棱夹角为130?，其硬度值为所用负荷与所得压痕投影面积之比，即单位投影面积上所承受的负荷，按下式计算：

HK =F/S = 14.23*F/ d?  

式中：   HK——努普硬度表示符号（公斤力/毫米?）；
           S ——压痕投影面积；
         F ——施加在压头上的负荷（公斤力）；
         d ——压痕长对角线长度（毫米）。
此种压头主要用于测定较硬、较脆的试件，它可以使所得压痕对角线增长。在同样负荷下正四棱角锥体压头和努普压头所得的压痕深度，后者要双前者小得多，约为前者的80%，而压痛对角线长度约为前者的3倍。所以，此种压头宜于测定薄镀层和脆性材料，如玻璃、玛瑙、碳化物等非金属材料。

3．三角形锥体压头，又名别尔阔维契压头。此种压头是为清除顶端横刃而提出的。
棱与棱之间夹角为76?54′，计算公式如下：

                                                           
                HV⊿ =  2.092F /  α?    =1.569F/ l?

                                                                           
式中：   F ——施加在压头上的负荷（公斤力）；
         α——压痕边长（毫米）；
         l ——压痕顶点到对边的距离（毫米）。l=0.866α
此种压头用于测定高硬度材料。

4．双锥形压头，又名坎特?哥拉得金斯克(KentGrodzinski)压头。在测定高硬度材料时，使用金刚石角锥体压头往往顶端由于应力集中，有可能崩裂。1950年哥拉得金斯克提出由同轴圆锥体组成的金刚石压头。锥底半径r为2±0.1毫米，圆锥角2α=154?±1?。如图5.3所示。所得压痕呈船形，长度之比为22：1。其深度是长度的八十分之一。硬度值按下式计算：

                                         HV双锥 = c*F/  l?


                       式中：   F ——负荷（公斤力）；
         l ——压痕长度（毫米）；
         c ——常数，其单位为长度单位。
               c =6r×ctgα；对于标准压头 c =2.770。
这种压头对试样表面破坏程度最小，压入深度最浅。如果压头有损伤，金刚石锥体可以转动一定角度后继续使用。但该压头也具有很大缺陷，即不符合相似定律。而且硬度示值与压头的几何尺寸有很大关联，对试件的表面光洁度要求也是较高。
5．船底形压头，又名阿其给尔压头。
这种压头用来测定直径小于1毫米的圆柱形试件，如钟表轴或导线等。这些试件若经过磨平后才测定硬度，其金相组织有可能变化而影响硬度值。若用这种压头就不需磨平试样，而直接测定硬度。
压头两棱机夹角为100?，试验时负荷范围通常为50—1000克力。测定时要使压头的棱线垂直于试样的轴线，要通过试验后在对数计算纸上画出的负荷与压痕长度的关系曲线上选定以压痕长度l=R/2时的负荷F，式中R为试样半径，然后按下式计算：

                                          HV船 = c *    F/ R?（公斤力/毫米）
                  
式中：   c——常数，c =48cosα≌30.85 (α=100?/2=50?)
6．双柱形压头。这种压头是由两个半径R为2毫米的圆柱体相交而成。两柱体轴线在同一平面上，其夹角为136?±10′，相交后形成弧BOC，见图5.5。此种压头与双锥形压头相比，便于制作和检验。该压头主要用于测定极薄试件，试验负荷多小于50克力。硬度值按下式计算：

                                          HV双柱 =4.17×1000000* F/ l?（公斤力/毫米?）


                                      
式中：   F——负荷（克力）；
            l——压痕长度（毫米）。

华银硬度计

显微硬度的应用



显微硬度试验由于具有负荷小、灵敏度高等特点，广泛地应用于生产和科研。不仅是工艺检验的手段，同时是金相组织研究和材料科学研究方面不可缺少的手段。显微硬度试验不仅用于对金属材料的测定，同时也可对非金属材料进行测定。

1．用于工艺检验方面。主要测定小件、薄件硬度，如轴尖、薄片等零件。也要测定镀层、强化层等硬度。可用以研究加式硬化的影响，研究由于摩擦或磨损而引起的材料表面性质的变化等等。可检验氧化、氮化、渗炭、氰化等工艺处理的效果。

2．用于金相学和金属物理学方面。研究金属结构，相的分辨以及晶体特性的测定。通过对压痕形状的观察可以研究金属各组成相的塑性和脆性。

3．用于材料科学方面。研究新合成材料组成成分之特性。为研究新材料和合金提供条件。研究高温或低温下材料之特性。

4．对非金属材料的测定。如对玻璃、玛瑙、磨料、矿物、陶瓷器以及其它一些脆性材料硬度的测定。这是其它硬度试验法难以解决的测定项目。



负荷的选择



显微硬度一般常用负荷为25，50，100，200，300，500和1000克力。对于特殊细微的试件需选用更小负荷，如10和5克力。一些专用的超微小硬度计，其负荷可达到0.1克力。这多用于对特殊试件或定性鉴别测定。

试验所选用的负荷要视试样或镀层的厚度与硬度范围而定。在试样厚度允许的范围内尽量采用较大负荷，以便获得较大尺寸的压痕，从而减小测量的相对误差。但对于过硬的物质，如硬质合金钢、玛瑙等高硬度材料不宜采用过大负荷，以免损坏压头。然而也不宜采用使所获得压痕之对角线小于10微米的负荷。特殊试样和镀层例外。压痕过小，相对测量误差大，而导致硬度示值的偏差就大。例如，若压痕对角线的测量精度为±0.15微米，对于对角线为5微米的压痕，其测量精度为±3%；而对于对角线为20微米的压痕，其测量精度为±0.75%。选取试验负荷时要针对材料硬度范围而定。例如，对铝试样一般采用10克或20克负荷。相对应得出的压痕对角线长约为30—32微米和40—45微米；对于铜试样一般采用20克或50克负荷，相对应所得压痕对角线分别为18—32微米和30—35微米。

在进行显微硬度试验时，需要指出的是，在负荷减小时，其所得压痕对角线长度与负荷之比不是常数，即不符合相似定律。例如用镍、锑、铁、岩盐分别以不同负荷进行试验时，当负荷减小，即小于50克时，硬度值剧增，如图5.6所示，也有一些利用其它材料而得到相反的结果，或者随着负荷的增大硬度值增高，增到一定值以后，又缓慢下降。这些现象多发生在小于50克的负荷时，即5—50克的时。也有些人认为显微硬度示值之间的关系，至今仍没有得到一致的全面的解释。通常是从压痕对角线小于10微米开始变化。因为10微米相当于一般晶体断层的平均距离。所以在测定材料硬度值时，要在试样厚度允许的范围内尽量使所得压痕对角线大于10微米。

由于负荷减小时，其所得压痕对角线长度与负荷比不是常数，所以在测定硬度值时一定得明确表明所得硬度值的负荷，以便于进行有效地比较。例如HV0.1480，即表示是以100克负荷所测得的维氏显微硬度值为480。

显微硬度虽不像温度、热量那样是物理量，但是，这一反塑性变形的特性与物质晶栅的能量和晶体结构有明显的关系。有些试验结果表明硬度值随着原子序数的变化而呈周期性的变化。



试样的制备



进行显微硬度试验时，试样的表面应光滑清洁、无油垢污物，试样表面应进行研磨抛光，，其表面光洁度不宜低于▽12。试件或镀层应有相应的厚度。试验后，试件背后不应有变形的痕迹，其厚度一般应不小于压痕深度的10倍。对于特小试件，应将其镶嵌在塑料或其它较软材料上，但镶嵌材料应有足够的强度，使其在试验时不产生位移。如果不是测定表面镀层或氧化层、渗炭层等的硬度时，则应将其除掉。对于天然岩石和矿物的碎裂面，金属的断裂面（要防止氧化）或是机械抛光之后在真空中或惰性气体中退火的金属表面，其光洁度达▽12的可直接测定。试件要有足够的试面，其面积直径应不小于5倍的压痕对角线。



压头



显微硬度试验所使用的压头形式虽然很多，但绝大部分是用两棱面夹角为136?的金刚石正四棱角锥体为压头。与维氏硬度试验所用压头完全一样，但压头的各个几何参量之允差不得大于±15′，标准压头不得大于±5′。横刃尺寸必须小于1微米，标准压头之横刃尺寸则不应大于0.5微米。使用努普压头时，其两长棱夹角应为172?30′±5′，短棱角应为130?±20′。无论哪种形式的压头，其顶端都应光滑无损，在50倍放大镜下不应发现有划痕崩裂等疵病，压头顶端与压头柄的不同心度应不大于0.03毫米，偏斜度应不大于20′。



负荷的施加、保持与卸除



负荷应平稳、缓慢地施加，无任何振动和冲击现象。较快的加荷速度会导致硬度值偏低，因为此时所产生的塑性变形不仅是负荷的静态压入，还有一部分动态作用力，从而产生动能，致使材料变形增大。这种影响随着负荷的减小、被测试件硬度范围的增高以及负荷机构运动部件质量的增大而增大。

加荷速度也不宜过慢，过长地延长压头压入时间，特别是在保荷时间较短的情况下，会产生负荷不能保持规定的时间，从而产生新的偏差。加荷速度过慢也容易受外界条件的干扰。一般不得大于50微米/秒。综合世界各国标准试验法的规定，加荷速度大多在15—70微米/秒的范围内。加荷速度要根据加荷的方式以及加荷机构的特点而定，有的就要以加荷手柄的搬转时间而定。无论哪种形式都应使加荷速度达到不影响压痕尺寸增大的这一必要条件。

负荷保持时间对试验结果也有影响，保荷时间越长，材料变形越充分，硬度值就越低，保荷时间过长，容易受外界条件（振动）的干扰，同时出现蠕变现象，也影响试验结果。选取保荷时间，一定要视试件的材料特性而定。为了提高效率，也可适当缩短，但不得小于15秒，对有色金属不能小于30秒。

负荷卸除时，禁忌冲撞和振动，应平稳、匀速地卸除。一般卸荷速度较加荷速度快。



压痕测量装置



显微硬度试验的测量装置一般利用读数显微镜，因此要求显微镜要有足够的放大倍数，一般不低于400倍。视野要清晰，压痕轮廓要清楚。压痕对角线的测量方式很多，无论内读数、外读数或内外读数，其刻线都应均匀清晰。其分度值不得大于0.5微米，读数精度不得低于±0.2微米。



试验环境及其它



1．      试验应在室温为20±10?C的、干燥的、无腐蚀性气体的清洁环境中进行。附近无振源，硬度计应安装在稳固的基础上，并调至水平。

2．      硬度计应经检验合格后，方可使用。

3．      同一试件上至少要测定三点，取三点之平均值作为被测试件的硬度值。

4．      压痕中心距试件边缘以及相邻两压痕中心间的距离不得小于2.5倍的压痕对角线的长度。对于有色金属宜不小于压痕对角线长度的5倍距离。

华银硬度计

俺这些资料都是有出处的，都是国内硬度行业的泰斗人物编著的或发表的一些资料，很多都是来自中国国家计量科学研究院，俺正在不断的学习，以便于能更好的为朋友们服务。

zhouji

很专业啊  我们用的就是最普通的布-硬度

johnwu

（一）.研润 http://www.yr1718.net/硬度计产品的介绍：
1.
硬度计的分类：
按试验方法分：布氏、洛氏、维氏、肖氏硬度等。
按试验条件分：常温、高温、低温硬度。
按负荷施加分：静力硬度试验、动力硬度试验。
按安置方式分：台式、便携式……等等几十种分类方法。
其中台式静态施加负荷方式的硬度计是最常用的，也是测试精度最高的。我公司生产的硬度计产品（除HB-2锤击式布氏硬度计）都属于这种类型的产品。
布氏系列：HB-3000系列电子布氏硬度计，HBS-3000数显布氏硬度计,明年初我们还将推出HBS-3000Z型自动转塔数显布氏硬度计。
洛氏系列：我们还有HR-150A型手动洛氏硬度计、HR-150DT型电动洛氏硬度计、HRM-45型电动表面洛氏硬度计、HRS-150型数显洛氏硬度计、HRMS-45型数显表面洛氏硬度计和HRSS-150型数显双洛氏硬度计、HBRVU-187.5型布洛维光学硬度计、HD9-45型光学表面洛氏硬度计和XHR-150塑料洛氏硬度计。
维氏系列：HVS-1000型数显显维硬度计、HVS-1000P型数显显维硬度计（带打印机）、HVS-1000Z型自动转塔数显显维硬度计。HV-2显微维氏硬度计 ,HV-5型小负荷维氏硬度计、HVS-10型数显小负荷硬度计、HV-30型维氏硬度计、HVS-50型数显维氏硬度计和HVS-5、HVS-10、HVS-30、HVS-50型数显维氏硬度计。(有自动转塔,图象处理,视频测量)等系统的
www.yr1718.net专业的硬度计网站

[ 本帖最后由 johnwu 于 2009-3-4 13:19 编辑 ]

黄山老妖怪

显微硬度和宏观硬度有什么关联

liming8006

其实以上没有说到重点！！！
      维氏硬度计和显微硬度计的最大分别是：放大倍率！
     维氏硬度计一般是指总放大倍率在400X以下的！
     显微维氏硬度计一般是指总放大倍率400X及400X以上的！
一般意义上的区分就是指最大负荷在5公斤-50公斤的小维氏硬度计
http://www.hxclyq.cn
http://www.mrclyq.cn
http://www.hxclyq.com
http://www.SZ-hxclyq.com

华银硬度计

楼上真是史上最牛的硬度计专家！！！兄弟佩服的五体投地！！！

一般情况下显维硬度计适合金属材料硬化层深度、显微组织的分辨，非金属材料的性能测定等功能，维氏硬度计适合测定一般产品的维氏硬度。对于精度测量同样的产品维氏硬度计好于显微硬度计，因为压痕越小在测量压痕对角线距离的时候产生的误差就越大，而硬度数值误差也就越大。

故静态压入法的硬度计均有这样的使用原则：即能用较大试验力需用较大试验力，可有效降低检测误差。

cnj63

看名字楼上的是华银的人士吧，我刚刚买了三台华银硬度计，按照说明总算把他们调试好了，今后使用过程中有什么问题还望不吝赐教。