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國標維氏硬度測量方法

閱讀:17發布時間:2025-7-16

?國標維氏硬度測量方法

一、原理與定義

維氏硬度測量方法是一種基于壓痕原理的硬度測試技術,用于評估材料的硬度特性。該方法通過使用一個相對面間夾角為136°的金剛石正四棱錐體壓頭,在規定的試驗力作用下壓入試樣表面,保持一定時間后卸除試驗力,然后測量壓痕對角線的長度,進而計算出材料的維氏硬度值。維氏硬度值(HV)定義為試驗力除以壓痕表面積的商,其計算公式為:HV = 常數×試驗力/壓痕表面積 ≈ 0.1891F/d2,其中F為試驗力(單位:N),d為壓痕兩對角線長度的算術平均值(單位:mm)。

 

二、試驗設備與材料

1. 試驗設備:維氏硬度計,包括硬度計主機、壓頭、顯微鏡(用于測量壓痕對角線長度)、標準硬度塊等。

2. 試樣材料:根據測試需求選擇合適的試樣,試樣表面應光滑平整,無氧化皮、油污及雜物,且粗糙度需滿足標準要求(如一般維氏硬度試樣Ra不大于0.40μm)。

 

三、試驗步驟

1. 準備工作:打開維氏硬度計,檢查儀器是否正常工作,并選擇合適的標準硬度塊進行調零校準。

2. 試樣放置:將試樣放置在硬度計的測試臺上,確保試樣表面平整且無明顯缺陷。

3. 施加試驗力:根據試樣材料和預期的硬度范圍選擇合適的試驗力,將壓頭安裝在硬度計上,并確保壓頭與試樣表面垂直。然后施加試驗力,并保持規定的時間(通常為10~15秒)。

4. 卸載試驗力:達到保持時間后,自動或手動卸載試驗力,并觀察壓痕。

5. 測量壓痕對角線長度:使用顯微鏡或硬度計的測量裝置,測量壓痕的對角線長度d1和d2,并計算其算術平均值d。

6. 計算硬度值:根據壓痕對角線長度d和試驗力F,使用維氏硬度計算公式計算出硬度值HV。

 

四、試驗條件與參數

1. 溫度與濕度:實驗室環境應保持穩定,溫度和濕度需控制在合適的范圍內,以避免對試驗結果造成影響。

2. 試驗力選擇:根據試樣種類、試樣厚度和預期的硬度范圍選擇合適的試驗力。標準規定試樣或試驗層的厚度至少為壓痕對角線長度的1.5倍。

3. 保持時間:標準規定保持時間為10~15秒,若選用的時間超出此范圍,應在力值后面注明保持時間。

 

五、精度與重復性

維氏硬度試驗因其壓痕形狀規則、對角線測量準確而具有較高的精度和重復性。在實際應用中,應注意避免外界干擾,確保測試環境的穩定性,以提高測試結果的準確性和可靠性。

 

六、報告編寫

試驗結束后,應編寫詳細的試驗報告,包括試驗目的、試驗設備、試樣材料、試驗條件與參數、試驗步驟、測量數據、計算結果及結論等內容。報告中應明確標注維氏硬度值及其對應的試驗力值和保持時間,如“600HV30"表示采用294.2N(30kg)的試驗力,保持時間10~15秒時得到的硬度值為600。

 

七、附加試驗與修正

在特殊情況下,可能需要進行附加試驗以驗證或修正試驗結果。例如,對于表面層較薄或硬度分布不均勻的試樣,可能需要采用更小的試驗力或進行多次測量以獲取更準確的硬度值。

 

八、標準引用與遵循

維氏硬度測量應嚴格遵循相關國家標準和行業規范,如GB/T 4340.1-2009《金屬材料 維氏硬度試驗 第1部分:試驗方法》等。在引用標準時,應明確標注標準的編號、名稱及發布日期等信息,以確保試驗結果的準確性和可比性。


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