维氏硬度计精度因素的误差分析

维氏硬度计精度因素的误差分析
1.影响维氏硬度计精度的因素
理论分析和试验结果表明，维氏硬度值与以下因素有关：
1.试验力：硬度值与试验力的大小，试验力的方向，试验力的保持时间和施加速度有关。
2.压头：硬度值与金刚石压头的两个相对表面之间的角度，凿子边缘的表面粗糙度及其四角锥有关。当压头的顶部不是点而是线时，该线称为压头凿。
3.样品：硬度值与样品的材料，形状和表面粗糙度，压痕和样品边缘之间的距离以及样品温度有关。
2.维氏硬度计的测试误差分析
2.1-由于压痕对角线长度的测量不正确而导致的硬度测量误差
-----当测得的压痕对角线长度较大时，测得的硬度值低于真实的硬度值；相反，当测得的压痕的对角线长度小时，测得的硬度值高于真实的硬度值。压痕的对角线越长，硬度测量的相对误差越小。因此，在试验条件允许的情况下，应尽可能使用较大的试验力以获得较大的压痕并减小硬度测量的相对误差。
2.2-由于测试力偏离标准值而引起的硬度测量误差
-----当试验力大于标准值时，硬度的测量值低于硬度的真实值；相反，如果测试力小于标准值，则硬度的测量值高于硬度的真实值。
JJG151-1991《金属维氏硬度计检验规程》规定：维氏硬度计的试验力的允许误差为±1.0％。
JJG260-1991《显微硬度计检验规程》规定，≤0.9807N的试验力公差为±2.0％，> 0.9807N的试验力公差为±1.5％，≥1.961N的试验力公差为±1.0 ％。
2.3-由于测试力不垂直于样品表面而导致的硬度测量误差
-----除压头因素外，只需测量压痕的两个对角线的长度，然后取平均值即可计算出硬度值。由该因素引起的硬度测量误差非常小。
2.4由测试力保持时间偏离标准值引起的硬度测量误差
-----随着试验力保持时间的增加，硬度值减小；当测试力维持一段时间后，硬度值变化缓慢。
验证规则规定：试验力保持时间为10〜15s。
2.5-由施加测试力的速度引起的硬度测量误差
-----随着测试力速度的增加，硬度值减小。
JJG151-1991《金属维氏硬度计验证规程》规定，维氏硬度计施加的试验力按压制时间应为0.15〜0.25mm / s或2〜5s。
JJG260-1991《显微硬度计检验规程》规定，显微硬度计的速度应为0.02〜0.07mm / s。
2.6-硬度测量误差是由金刚石压头的两个相对表面之间的角度偏离标准值引起的。角度α太大，并且硬度测量值低于真实硬度值。
----- JJG334-1993《金刚石压头检验规程》规定：金刚石棱锥与两个端面之间的角度，维氏压头应为136±0.5°；小负载和微型维氏压头应为136±0.25°。
2.7-压头凿边缘引起的硬度测量误差
-----因为压头的边缘是凿子，所以压痕变成矩形，这增加了被测压痕的对角线长度并减小了硬度值，这带来了负的硬度测量误差。在显微硬度测试的范围内，压头凿边缘的影响非常大。
JJG334-1993《金刚石压头检验规程》规定：金刚石金字塔压头的顶部凿边的长度，维氏压头不应大于2um；小负载和微型维氏压头不应大于1um。
2.8-由金刚石压头的表面粗糙度引起的硬度测量误差不符合要求
-----压头的表面粗糙度增加，压头电阻增加，硬度值增加。
JJG334-1993《金刚石压头检验规程》规定：金刚石压头的表面粗糙度，RZ≤0.1um。
2.9-由不同样品材料引起的硬度测量误差维氏硬度计精度因素的误差分析
-----测试结果表明，不同的材料具有不同的压痕形状，这使得很难判断压痕对角线的真实JD，从而导致硬度测量误差。
2.10-样品表面粗糙度不符合规定引起的硬度测量误差
样品的表面粗糙度越小，压痕的边缘越清晰，压痕对角线长度的测量越稳定，因此可以获得更准确和稳定的硬度值。
2.11-样品形状不符合规定引起的硬度测量误差
-----将样品厚度减小到一定程度会降低硬度值。当样品表面不平坦时，硬度值随样品表面的直径而变化。
GB / T4340.1-1999《金属维氏硬度试验第1部分：试验方法》规定，试样或试验层的厚度应至少为压痕对角线长度的1.5倍，且试样的背面不应大于测试后可见变形痕迹；对于弯曲试样的测试结果，应使用校正系数表进行校正；对于横截面较小或形状不规则的样品，可以使用特殊的支撑台进行镶嵌或测试。
2.12-由压痕以及压痕与样品边缘之间的距离不符合要求引起的硬度测量误差
-----压痕之间的距离太近会增加硬度值；压痕与样品边缘之间的距离太近会降低硬度值。
GB / T4340.1-1999《金属维氏硬度试验第1部分：试验方法》规定：对于钢，铜和铜合金，任何压痕ZX与试样边缘之间的距离应至少为压痕对角线的2.5倍，对于轻金属，铅，锡和合金，应至少为压痕对角线长度的3倍；对于钢，铜和铜合金，两个相邻压痕ZX之间的距离应至少为压痕对角线长度。对于轻金属，铅，锡和合金，该距离应至少为压痕对角线长度的6倍。如果两个相邻压痕的大小不同，则应使用较大的压痕来确定压痕距离。