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維氏硬度計原理

維氏

 

硬度計

GB/T4340.1

1999

  

維氏

 

硬度計

原理

 

 

 

采用正四棱錐體金剛石壓頭(tou),

在(zai)試驗力作用下(xia)壓入試樣(yang)表(biao)面,

保持規定時間

后,卸(xie)除(chu)試驗力,測量(liang)試樣表面壓痕對角線長度。

 

 

 

試驗力除以壓痕表面積的商就是維(wei)氏硬度值。

維氏硬度值按式

(3-1)

算:

 

 

 

HV = 

常數×試驗力

/

壓痕表面積

 

≈0.1891 F/

d

2

 

…………(

3

1

 

 

 

式中:

HV 

 

————

 

 

維氏硬度符號;

 

 

 

      F 

 

――――

 

 

試驗力,

N

 

 

 

      d 

 

————

 

 

壓痕兩對角線

d

1

d

2

的算術平均值,

mm 

 

 

實用中是根據對(dui)角線長度

d

通過查表得到維氏(shi)硬度(du)值。

 

 

 

國家(jia)標準(zhun)規(gui)定(ding)維氏(shi)硬(ying)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(qian)面的數值(zhi)為硬(ying)度值(zhi),后面為試驗力

值。標準的試(shi)驗保持時間(jian)為

10

15S

。如果(guo)選用的(de)時間(jian)超出這一范圍,在力值后

面還要(yao)注上保持時間。例(li)如(ru):

 

 

 

600HV30

—表示采用

294.2N

30kg

)的試(shi)驗力(li),保持時間(jian)

10

15S

時得到的

硬度值為

600

 

 

 

600HV30/20

—表示采用

294.2N

30kg

)的試驗力(li),保(bao)持(chi)時間

20S

時得到的

硬度值為

600

 

 

 

3.3 

維氏硬度試驗的分類和試驗力選(xuan)擇(ze)

 

 

 

維(wei)氏硬度(du)(du)試驗按試驗力大(da)小的不同,細分為三(san)種試驗,即:維(wei)氏硬度(du)(du)試驗、

小負荷(he)維(wei)氏硬度(du)試驗(yan)和(he)顯微(wei)維(wei)氏硬度(du)試驗(yan)。見表

3-1 

3-1

維氏(shi)硬度試(shi)驗的三種(zhong)方法

 

 

試驗力范圍

/N  

硬度符號

  

試驗名稱

  

F≥49

.03 

≥HV5

 

維氏硬度試驗

  

1.961≤F<49.03

 

HV0.2

<HV5 

小負荷維氏硬度試驗

  

0.09807≤F<1.961

 

HV0.01

<HV0.2 

顯微維氏硬度試驗

  

維氏硬度試驗可(ke)選用的試驗力(li)值很多,見表

3-2

 

3-2

推薦(jian)的維氏硬度試驗力(li)

 

 

維氏硬度試驗

  

小負荷維氏試驗試驗

  

顯微維氏硬度試驗

  

硬度符號

  

試驗力

/N 

硬度符號

  

試驗力

/N 

硬度符號

  

試驗力

/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.

維氏硬度(du)試驗可(ke)使用大(da)于

980.7N

的試驗力;

  

2.

顯(xian)微維氏試驗(yan)力為推薦(jian)值。

  

 

 

試(shi)驗力的選擇要根據試(shi)樣(yang)種類、

試樣(yang)厚度和預期的硬度范圍而定。

標準規定,

試樣(yang)或試驗層(ceng)的(de)厚度至少為壓痕對角線長(chang)度的(de)

1.5

倍。

試驗后試樣背面不應出現

可見的變形痕跡。

 

維氏硬度試驗的優點

 

 

 

維氏(shi)硬(ying)度試(shi)驗的壓(ya)痕是正方形(xing),輕廓清(qing)晰,對角(jiao)線測量準確,因(yin)此,維氏(shi)硬(ying)

度試驗是常用硬度試驗方法中精度*高的(de),

同時它的重復性也很好,

這一點比布

硬度計

優越。

 

 

 

維(wei)氏硬度試驗測量范圍寬廣,

可以測量目前工業上(shang)所用到(dao)的幾乎全部金屬材(cai)

料,從很(hen)軟的材(cai)料(幾個維氏硬度單位)到很(hen)硬的材(cai)料(

3000

個維氏硬度單位)

都可測量。

 

 

 

維氏硬(ying)度試(shi)驗*大的(de)優(you)點在于其硬(ying)度值與試(shi)驗力的(de)大小無關(guan),

只要是硬度均

勻的材料,

可以任意選(xuan)擇(ze)試驗力,

其硬度值不變。

這就相當于(yu)在(zai)一個很寬廣(guang)的硬

度范圍內具有(you)一個統一的標尺。這(zhe)一點又(you)比洛氏硬(ying)度試驗來得(de)優越(yue)。

 

 

 

在中、

低硬度值范圍內,

在同一均勻材料上,

維氏(shi)(shi)硬(ying)度試(shi)驗和布(bu)氏(shi)(shi)硬(ying)度試(shi)驗

結果會得(de)到(dao)近似(si)的(de)硬(ying)度(du)值(zhi)。例如,當硬(ying)度(du)值(zhi)為

400

以下時,HV≈HB,如圖

3-2

所示。

 

 

 

維氏硬度(du)試驗(yan)(yan)的試驗(yan)(yan)力可(ke)以小(xiao)到

10gF

,壓痕非常小(xiao),特(te)別適合(he)測試薄小(xiao)材(cai)

料。

 

維氏硬度試驗的缺點

 

 

 

維氏硬度試驗(yan)效率低(di),

要求較高的試驗技術,

對于試樣表面的光潔度(du)要求(qiu)較

高,通(tong)常(chang)需(xu)要制作(zuo)專門(men)的試(shi)樣,操作(zuo)麻(ma)煩(fan)費時,通(tong)常(chang)只(zhi)在實驗室中(zhong)使用。

 

 

維氏

硬度計

的應用

 

 

 

維(wei)氏硬(ying)(ying)度試(shi)(shi)驗(yan)主要(yao)用于(yu)材料研(yan)究和科(ke)學試(shi)(shi)驗(yan)方(fang)面小負荷維(wei)氏硬(ying)(ying)度試(shi)(shi)驗(yan)主要(yao)

用于測試小型精密零件的硬度,

表面(mian)硬化層(ceng)硬度和有效硬化層(ceng)深(shen)度,

鍍層的表面

 

硬(ying)度(du),薄片材料和細(xi)線材的硬(ying)度(du),刀刃附近的硬(ying)度(du),牙科材料的硬(ying)度(du)等,由于(yu)試

驗力很小,

壓痕也很小,

試樣外(wai)觀和(he)使用性(xing)能都(dou)可以(yi)不受影響(xiang)。

顯微維氏硬氏試

驗主

 

要用(yong)于(yu)金(jin)屬(shu)學和(he)金(jin)相(xiang)學研究。用(yong)于(yu)測定金(jin)屬(shu)組織中各組成相(xiang)的(de)硬度,用(yong)于(yu)

研究難(nan)熔化合物脆(cui)性等(deng)。

顯微維(wei)氏硬度試驗還(huan)用(yong)于極小或極薄零件(jian)的測試,

零件

厚度可薄至

 

μ

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