显微硬度计测量的操作技术

3.1显微硬度计的操作技术

硬度是重要的机械性能指标，可以反映材料弹性和塑性变形的特征指标。测量硬度时样品制备简单，样品基本无损伤，接近无损检测。在不同大小和形状的样品上进行测量时，操作简单，测量速度快，并且硬度和强度之间具有相似的转换关系。根据硬度值，可以获得近似的强度极限值。硬度测试是使用标准形状和尺寸的较硬物体在一定压力下接触材料表面，以确定变形过程中材料的电阻，这称为硬度测试。通过施加不同载荷的方法获得的硬度是材料抵抗塑性变形的能力，肖氏硬度表明材料抵抗弹性变形的能力。每天我们将载荷大于1kg的试验力称为宏观硬度，主要用于较大的试样，希望硬度试验能反映材料的宏观性能。小于1kg试验力的载荷称为显微硬度，主要用于小而薄的试样，并希望在小范围内反映材料的性能，例如组织的相硬度和材料的表面硬度。

显微硬度计的测试原理与维氏硬度测试基本相同。所不同的是，压头使用方形金字塔形金刚石压头，该压头具有两个相对的面，其角度为136º，底面为方形。钻石锥形压头是努氏钻石压头（如下图所示）。显微硬度计和维氏硬度计使用的负载为：1kg，2kg，3kg，5kg，10kg，20kg，30kg，50kg，100kg，120kg等。常用的是1kg，2kg，5kg，10kg， 30公斤，50公斤。负载的大小主要取决于试件的厚度。测试的ZZ硬度由压痕每单位面积的载荷表示。将选定的固定测试力（负载）按入样品表面，并在指定的保持时间（保持负载）后，再取下测试力（卸载），在样品表面上留下一个方形底部。对于金字塔或努氏压痕，请通过千分尺目镜测量其对角线的长度，以获得压痕区域。显微硬度值是实验力与压痕表面积的比值。

具有方形金字塔的金刚石压头的计算公式如下：

其中：F =施加的载荷，单位为N；

S =样品上压痕的表面积;

是压痕的两个对角线的长度；

HV =显微维氏硬度值。

公式的推导：

，其中：F单位：g; d单位：um。

选择φ136°的角度，以使维氏硬度获得与较低硬度下的布氏硬度成正比且基本一致的硬度值。 0.25

使用努氏金刚石压头的计算公式如下：

此时，压痕的长对角线与短对角线的长度之比为7.11。硬度值为：

F公式中F的单位：N

d是长对角线，单位：mm

公式的推导：

其中：F单位：g; L单位：um。

3.2显微硬度计的结构特征

显微硬度计由硬度计主机，千分尺目镜和相关附件组成。千分尺目镜用于观察金相或显微组织，确定测试位置，测量对角线长度并收集数据等；硬度测试仪的主机是完成目镜和压头之间的切换，并在确定的测试位置上施加负载，完成平台的移动以找到像点等。相关附件主要是为了夹持和稳定测试件。