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顯微硬度計用途

日期：2025-05-07 12:04

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摘要：顯微硬度計在金屬材料的發(fā)展、研究、實際試驗和質(zhì)量管理等方面已得到廣泛應(yīng)用。在特殊領(lǐng)域里的硬度，尤其是維氏硬度及克氏硬度作為代用特性,以代替其它材料特性。 [2] 常用來度量材料中各個相或金屬表面極薄層（如電鍍層、氮化層）等的硬度。其值可用莫氏硬度HM、維氏硬度HV或努普硬度HK來表示。測定時試樣須磨平拋光制成光亮的平面，經(jīng)過侵蝕，使顯微組織暴露，然后在顯微硬度計下進(jìn)行試驗和觀察。

顯微硬度計在金屬材料的發(fā)展、研究、實際試驗和質(zhì)量管理等方面已得到廣泛應(yīng)用。

在特殊領(lǐng)域里的硬度，尤其是維氏硬度及克氏硬度作為代用特性,以代替其它材料特性。^[2]

常用來度量材料中各個相或金屬表面極薄層（如電鍍層、氮化層）等的硬度。其值可用莫氏硬度HM、維氏硬度HV或努普硬度HK來表示。測定時試樣須磨平拋光制成光亮的平面，經(jīng)過侵蝕，使顯微組織暴露，然后在顯微硬度計下進(jìn)行試驗和觀察。

工作條件

顯微硬度計應(yīng)工作在溫度20℃±8℃范圍內(nèi)，濕度應(yīng)保持在≤70%范圍內(nèi)，嚴(yán)禁在滴水或者塵土的環(huán)境中使用，更不能在腐蝕氣體和輻射的環(huán)境中使用。

顯微硬度計應(yīng)固定在固定位置，不適宜經(jīng)常搬運或攜帶使用。

器件組成

顯微硬度計由主機(jī)、測微目鏡、各種試臺、標(biāo)準(zhǔn)硬度塊、各種壓頭、物鏡、調(diào)平角等構(gòu)成。

測微目鏡是用來觀察金相或顯微組織，確定測試部位，測量對角線長度，數(shù)據(jù)的采集等；硬度計主機(jī)則是完成目鏡與壓頭的切換，在確定的測試部位進(jìn)行施加載荷，完成平臺的移動尋找像點等；相關(guān)附件主要是為了試件的夾持穩(wěn)固等。

主要用途

編輯

顯微硬度計主要用于測量微小、薄型試件、脆硬件的測試，通過選用各種附件或者升級各種結(jié)構(gòu)可廣泛的用于各種金屬（黑色金屬、有色金屬、鑄件、合金材料等）、金屬組織、金屬表面加工層、電鍍層、硬化層（氧化、各種滲層、涂鍍層）、熱處理試件、碳化試件、淬火試件、相夾雜點的微小部分，玻璃、瑪瑙、人造寶石、陶瓷等脆硬非金屬材料的測試。

普通絲杠凸輪加載顯微硬度計

在細(xì)微部分進(jìn)行精密定位的多點測量，壓痕的深層測試與分析，滲鍍層測試與分析，硬度梯度的測試，金相組織結(jié)構(gòu)的觀察與研究，涂鍍層厚度的測量與分析等。

是實驗室質(zhì)檢部門、計量院所質(zhì)量控制、材料研究的必備檢測儀器。

工作原理

編輯

顯微硬度試驗就是將兩相對面夾角為136°的金剛石四棱錐體壓頭，在一定的試驗力作用下壓入試樣表面，保持一定的時間后，卸除試驗力，測量壓痕對角線長度，然后查對角線長度與顯微硬度值對應(yīng)表，得到顯微硬度試驗值。

這種試驗原理是一種簡化后的試驗操作過程，真正顯微硬度是試驗力除以壓痕錐形表面積所得的商，壓痕錐形表面積可由壓頭錐角和壓痕直徑計算得出，*后得到顯微硬度計算公式：

式中：HV一顯微硬度值，F(xiàn)一試驗力，d一壓痕直徑。

壓痕對角線長度與顯微硬度計值的對應(yīng)表就是由公式計算出來的。

顯微硬度計

顯微硬度計和維氏硬度計所用的載荷分別為：1kg、2kg、3kg、5kg、10kg、20kg、30kg、50kg、100kg、120kg等，常用的為1kg、2kg、5kg、10kg、30kg、50kg。

載荷的大小主要取決于試件的厚度。

測試的*終硬度是通過壓痕單位面積上所能承受的載荷來表示的。將選定的固定實驗力（載荷）壓入試樣表面，并經(jīng)過規(guī)定的保持時間（保荷），然后卸除實驗力（卸荷）后，在試樣表面殘留出一個底面為正方形的正四棱錐或克努普壓痕，通過測微目鏡測量其對角線的長度，得到壓痕的面積，顯微硬度值就是實驗力與壓痕表面積的比值。

力值測定

編輯

顯微硬度計的力值正確與否，將直接影響儀器的示值精度。^[3]

由于顯微硬度計是采用小負(fù)荷（1kgf 以下）試驗，又受到儀器空間容量的限制，因此在很長時間內(nèi)顯微硬度計的力值測定未能得到較好的解決，從而影響顯微硬度試驗的可靠性和正確性，也影響顯微硬度計的制造質(zhì)量。

顯微硬度計的檢定規(guī)程中明確規(guī)定：硬度計的負(fù)荷誤差，對等于和小于100gf的負(fù)荷，允許在±1.5%以內(nèi)，大于100gf 的負(fù)荷誤差應(yīng)小于±1.0%，其變動度分別不大干1.5%和1.0%。

顯微硬度計

目前,國內(nèi)還沒有小量程測力計，所以測定顯微硬度計的負(fù)荷時，必須對現(xiàn)有儀器進(jìn)行改裝或自行設(shè)計。

以往所用的顯微硬度計的測力裝置主要有以下三種：

（1）光學(xué)測力計

（2）改裝機(jī)械天平

（3）電阻應(yīng)變式傳感器測力裝置

上述三種測力裝置曾先后用于顯微硬度計的負(fù)荷測定, 但都還存在著較多問題。光學(xué)測力計和改裝機(jī)械天平雖然能用來測定加荷主軸采用摩擦支承的顯微硬度計（如BHX-1 型基堆顯微硬度計）。

但由于體積較大，使用極不方便。尤其對加荷主軸采用彈性支承的顯微硬度計，由于存在著“ 零位” 要求，更是無法使用。

電阻應(yīng)變式傳感器測力裝置雖比前兩種好些，但要廣泛用于顯微硬度計的生產(chǎn)和檢定中仍有較多缺點，如：裝置復(fù)雜、體積大、費用貴、不易維修、工作效率低、受顯微硬度計空間容量的限制、對不同負(fù)荷需調(diào)整工作臺等

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