维氏硬度辅导讲义

2.3.3金属材料的维氏硬度试验，2.3.3.1试验标准，中国国家标准GB/T4340.1-2009金属维氏硬度试验第1部分：试验方法国际标准ISO 6507-1 (2005)金属材料-维氏硬度试验-第1部分：试验方法国外标准ASTME 92 (2003)标准金属材料维氏硬度试验，2.3.3.2试验力范围， 试验力范围/硬度符号试验名称F49.03HV5维氏硬度试验1.961 F 49.03 HV 0.2 HV5小力值维氏硬度试验0.09807 F 1.961 HV 0.01 HV 0.2微维氏硬度试验维氏硬度试验方法规定压痕对角线的长度范围为0.020 mm 1.400 mm，维氏硬度试验原则2.3.3。 维氏硬度测试原理是根据压痕单位面积承受的测试力来计算硬度值。维氏硬度试验中使用的压头是一个菱形正四棱锥，两个面之间的夹角为136。在测试过程中，以一定的测试力将正四棱锥的金刚石压头压入样品表面，金刚石压头的角度与顶部两相相反。保持一段时间后，去除测试力，测量样品表面压痕的两条对角线的长度，取平均值d，如图1所示。2.3.3.3维氏硬度试验原理，图1维氏硬度试验原理，2.3.4.3维氏硬度计算公式，计算压痕表面承受的平均应力值乘以0.102，即维氏硬度值，以HV表示。维氏硬度计计算公式：(1)正四棱锥压痕表面积：(2)将s代入公式(1): HV=(3)，F测试力，n，s-正四棱锥压痕表面积，mm2；D压痕两条对角线的平均长度，mm，2.3.4.3维氏硬度表示法，硬度值在高压前，试验条件按高压后试验力保持时间的顺序用数字表示，当试验力保持时间为10s15s时不作标记。例如，560HVl代表维氏硬度值560，通过保持9.81牛顿(1kg)的测试力10至15秒来测量。另一个例子是640HV30/20，这表明用294.2N(30kgf)测试力保持20秒所确定的维氏硬度值是640。2.3.4.4试验方法(1)术语符号和相关说明，1。硬度材料抵抗永久压痕变形的能力。2.维氏硬度一种测量材料永久压痕变形的单位，它是用一定的测试力将一个正四棱锥形的金刚石压头压入样品表面，其顶部两相的夹角为136。3.维氏硬度计维氏硬度试验机。4.压头在维氏硬度试验中，金刚石压头的136个正四棱锥排列在顶部两个相对的侧面，用于施加试验力。5.压痕维氏硬度测试中，压头在材料表面产生的压痕。2.3.1.4试验方法(1)术语、符号和相关说明，6。直接检查和确定维氏硬度计的主要部件或参数(最大应用误差、测得的压痕直径、压头的几何尺寸、测试周期和其他参数)是否在规定的公差范围内。7.间接检验：用标准块测定维氏硬度计性能的操作过程。8.标准试块用于间接检验维氏硬度计，压痕值合格，试块为标准物质。2.3.1.4试验方法(1)术语符号和相关说明，9。测试或校准测试力时应用的规定力值。10.测试力施加时间从开始向材料施加测试力到达到指定测试力的时间段。11.测试力保持时间在维氏硬度测试过程中，测试力在一段时间内保持不变，从施加指定测试力的时间到力消除的时间。12.测试周期维氏硬度测试期间，测试力的施加和移除速率以及测试力的保持时间。用于维氏硬度的符号和名称，钻石压头顶部两相对侧之间的角度(136)F，测试力n；二维压痕的两个对角线长度d1和d2的算术平均值，mm；高压维氏硬度=恒定试验力/压痕表面积，高压=，(2)适用范围：维氏硬度试验主要适用于测量硬度测得的硬度值从低到高是连续的，布氏硬度中没有F/D2的限制，也不存在不同硬度等级不能统一的问题，因为不同的硬度等级被像洛氏硬度一样的硬度所代替。由于金字塔压痕清晰，采用对角线测量，准确可靠。维氏硬度试验的缺点是硬度值测量比较麻烦，工作效率不如洛氏硬度高，不适合批量生产中的常规检验。(3)试验设备要求，图4维氏硬度计，各级试验力的误差和实测试验力的误差应在规定试验力标称值的1%以内，变化度不应超过1%。(3)试验设备要求，维氏硬度计的基本结构，维氏硬度计，由机体、转换头、试验加载机构、试验力转换机构、自动加载和卸载机构、压痕光学测量机构、工作台支撑机构等部分组成。硬度计工作环境：硬度计工作温度10 35硬度计必须保持清洁，防止灰尘和有害蒸发。工作完成后，用清洁布清洁硬度计，并用防尘罩盖紧。硬度计应安装在干燥、干净、无腐蚀性气体和振动的房间内。安装硬度计的工作台应坚固稳定。一些硬度计在工作台上也应该有孔，丝杠可以通过这些孔上升和下降。工作台安装在螺杆上方，硬度计用水平仪调整在0.2/1000范围内。维氏硬度计检验、直接检验法和允许误差直接检验法主要用于硬度计的基本功能校准，应在23和5的温度范围内进行。如果在该温度范围之外进行检查，应在检查报告中注明。用于检验的仪器应具有中华人民共和国法定计量单位的可追溯性。直接检验包括以下内容：a)检验力；b)检查压头；c)压痕深度测量系统的检查；测试循环时间、维氏硬度测试仪和间接测试方法。间接试验应使用由GB/T4340.3校准的标准硬度块进行。检验应在23和5的温度范围内进行。如果检验在该温度范围之外进行，应记录在检验报告中。当硬度计测试使用几个测试力时，至少应选择两个力进行测试。其中一个力应该是硬度计最常用的测试力。对于每个选定的试验力，应从下面规定的不同硬度范围中选择两个不同硬度的标准试块。试验力和标准试块的选择应适当，每个硬度范围内至少应使用一个标准试块进行检验。 225 HV 400 HV 600 HV 700 HV，硬度指示器重复性试验。当被测硬度计仅使用一个测试力时，应使用三个标准试块进行测试，并从上述三个硬度范围中选择一个。对于特殊情况，硬度计只能在一个硬度值下进行测试，测试的硬度值应与待测硬度值大致相等。应在每个标准块上压制和测量五个压痕。算术平均值d1、d2，在每个标准块上测量的每个压痕的两个对角线长度的d5按照从小到大的升序排列。硬度计指示器重复性试验。在规定的试验条件下，硬度计的指示器重复性误差由以下差值决定：d5-d1直径的总平均值等于：被测硬度计的指示器重复性误差应满足表2的要求。对于压痕测量装置的校准，压痕测量装置的刻度应能估计在压痕直径的0.5%以内。测量装置的每个工作范围至少分为五个区间，在分级千分尺上测量时，最大允许误差为0.5%。测量投影面积时，其最大允许误差应为1%。硬度指示误差测试。在规定的试验条件下，硬度计的指示误差由以下差异决定：其中：H1，H2，对应于d1，d2，D5；哈德恩验证前，应根据4340.2间接验证硬度测量系统(应验证标准硬度块上的标准压痕)。测试测量的尺寸在最大允许误差范围内。见4340.2表4。如果超过，应立即检查。至少一个点的硬度值应根据4340.2在标准硬度块中测量。如果测得的硬度平均值在最大允许误差范围内，并且标准硬度块的标称值如4340.2的表4所示，则硬度计可以正常使用。如果超过，应立即进行间接验证。应保存测量数据，以便观察硬度计的再现性和稳定性。(4)样品制备。在维氏硬度试验中，如果产品满足试验要求，可直接对产品进行试验，以满足以下条件：1。产品可以稳定地放置在硬度计工作台上。上下表面平行，3。上表面粗糙度符合表2的要求。间接试验和间接试验应在(23.5)如果检验在该温度范围之外进行，应在检验报告中注明。标准试块的试验表面、支承表面和压头表面应无任何腐蚀性污物。硬度计应测试所有等级的测试力和使用的每种规格的球。对于每个试验力，至少应从以下硬度范围中选择两个： 200 hbw的标准试块。300HBW400；500HBW，样品的最小厚度和样品(或测试层)的最小厚度应满足测试要求。试验后，样品背面不应有明显的变形痕迹，从而保证试验结果的准确性和可靠性。检查薄板、薄带和表面处理样品测试层的最小厚度是否满足测试要求。样品(或测试层)的最小厚度H应为压痕深度H的10倍。根据维氏硬度压头的几何形状，可以证明压痕深度与对角线长度d之间的关系为h=(1/7) d，因此样品或测试层的厚度为H=10h=10(1/7)d1.5d，即样品或测试层的厚度至少应为压痕对角线平均长度的1.5倍。图2和图3示出了两次维氏硬度测试中的“测试力-维氏硬度值-最小厚度图”。在测试过程中，可以根据样品的预期硬度值和测试力来确定样品或测试层的最小厚度。试样的最小厚度试验力硬度图，试样的最小厚度试验力硬度图，试样的试验表面的基本要求，维氏硬度试验，特别是小力值和显微硬度试验，因为试验力小，所以压痕尺寸很小。为了确保压痕的对角线长度可以被清楚地测量，样品的表面质量要求很高。样品的测试表面应平整光滑，无氧化皮和其他污垢。建议样品的表面粗糙度符合表2的要求。试样坯的切割和加工要求，试样制备应尽量避免由于加热、冷加工等对试样表面硬度的影响。不同的加工方法在样品表面形成不同程度的硬化层，这将增加硬度值。加工方法越粗糙，材料越柔软，冲击越大。因此，应针对不同的测试材料选择合适的处理方法。(5)试验条件：试验应在室温10 35下进行。对于有高温要求的试验，室温应控制在23和5。(6)制作测试程序和测量压痕的步骤和要求。1.三种类型的维氏硬度测试被选作测试力。每种类型的测试都有多级指定测试力。对于维氏硬度测试，测试力为49.03N、98.07N、196.1N、294.2N、490.3N和980.7N6，相应的硬度符号为HV5、HV10、HV20、HV30、HV50和HV10 0 0。在维氏硬度试验中，一般认为在整个试验力范围内，同一试样的试验力可以从小到大任意选择，而不影响试验结果。但是，测试力的大小应确保压痕深度小于1/10，维氏硬度试验方法分类，维氏硬度试验硬度符号试验力/NHV 549.03高压1098.07高压20196.1高压30294.2高压50490.3高压100980.7，小力维氏硬度试验，小力值维氏硬度试验硬度符号试验力/NHV 0.21.961高压0.32.942高压0.54.903高压19.807高压219.66试验施力和维护以及压头下降速度选择，从施力到完成所有试验力的时间应在2S和8S之间，对于小力维氏硬度试验和微维氏硬度试验，施力过程不应超过10s，压头下降速度不应大于0.2毫米/秒，对于微维氏硬度试验，下降速度应在15微米/秒和70微米/秒之间。样本支持。为了获得准确的测试结果，试样的测试表面应垂直于测试力方向，以确保压痕具有规则和准确的形状。对于薄带样品，应将其平放在测试台上，测试过程中应避免翘曲。如果样品的支承面与试验不平行或具有不规则的形状，应将其牢固地放置在刚性支撑上，以确保试验过程中没有位移。对于较大的样品，可以根据样品的形状制作一个特殊的支撑台。对于较小的样品，尤其是显微维氏硬度样品，由于样品尺寸小、厚度薄或形状复杂，应使用专用夹具嵌入或夹住样品。4.应选择压痕中心和压痕中心与样品边缘之间的距离。为了避免压痕周围硬化区域对测试结果的影响，应在压痕和压痕之间以及压痕和样品边缘之间设置适当的距离。对于高硬度的钢和有色金属，两个相邻压痕之间的距离不得小于压痕对角线长度的3倍；任何压痕中心与样品边缘之间的距离不得小于压痕对角线长度的2.5倍。对于低硬度的有色金属，如铅、锡及其合金，上述距离应分别不小于6倍和3倍。如果两个相邻的压痕尺寸不同，压痕距离应该用较大的压痕来确定。5。测试力保持时间，测试力保持时间一般根据测试材料的类型或硬度来确定。对于钢材和较硬的有色金属材料，试验力保持时间为10s15s。对于较软的材料，测试力保持时间可适当延长，但其偏差应在2s以内。压痕的对角线放大倍数和压痕测量放大倍数：一般维氏硬度计目镜4倍，物镜有两个分别为10倍和100倍，整体放大倍数为40倍和400倍，有些硬度计加上电子放大倍数可以达到600 -800倍。可以根据视野选择适当的放大倍数。测量前调整零点。测试结果的计算，维氏硬度压痕测量，用两条互相垂直的对角线的测量长度，取算术平均值并代入方程(3)计算或从国家标准GB/T 4340.4-2009 金属材料维氏硬度试验方法第4部分：硬度值表中找出。在平面上测量的压痕的两条对角线长度之差不得超过对角线平均值的5%。如果超过5%，应在试验报告中注明。通常，建议报告每个