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維氏硬度計(jì)原理應(yīng)用以及優(yōu)缺點(diǎn)
日期：2025-05-10 06:48
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摘要：
維氏硬度計(jì)原理
采用正四棱錐體金剛石壓頭，在試驗(yàn)力作用下壓入試樣表面，保持規(guī)定時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，測(cè)量試樣表面壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度。
試驗(yàn)力除以壓痕表面積的商就是維氏硬度值。維氏硬度值按式（３－１）計(jì)算：
HV = 常數(shù) × 試驗(yàn)力 / 壓痕表面積 ≈0.1891 F ／ d2 ………… （ 3 － 1 ）
式中： HV ———— 維氏硬度符號(hào)；
F ―――― 試驗(yàn)力， N ；
d ———— 壓痕兩對(duì)角線 d1 、 d2 的算術(shù)平均值， mm
實(shí)用中是根據(jù)對(duì)角線長(zhǎng)度 d 通過(guò)查表得到維氏硬度值。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定維氏硬度壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度范圍為 0.020 ～ 1.400mm
3.2 維氏硬度的表示方法
維氏硬度表示為 HV ，維氏硬度符號(hào) HV 前面的數(shù)值為硬度值，后面為試驗(yàn)力值。標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)保持時(shí)間為 10 ～ 15S 。如果選用的時(shí)間超出這一范圍，在力值后面還要注上保持時(shí)間。例如：
600HV30— 表示采用 294.2N （ 30kg ）的試驗(yàn)力，保持時(shí)間 10 ～ 15S 時(shí)得到的硬度值為 600 。
600HV30/20— 表示采用 294.2N （ 30kg ）的試驗(yàn)力，保持時(shí)間 20S 時(shí)得到的硬度值為 600 。
3.3 維氏硬度試驗(yàn)的分類和試驗(yàn)力選擇
維氏硬度試驗(yàn)按試驗(yàn)力大小的不同，細(xì)分為三種試驗(yàn)，即：維氏硬度試驗(yàn)、小負(fù)荷維氏硬度試驗(yàn)和顯微維氏硬度試驗(yàn)。
表 3-1 維氏硬度試驗(yàn)的三種方法
維氏硬度試驗(yàn)可選用的試驗(yàn)力值很多，見(jiàn)表 3-2 。
表 3-2 推薦的維氏硬度試驗(yàn)力
試驗(yàn)力的選擇要根據(jù)試樣種類、試樣厚度和預(yù)期的硬度范圍而定。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，試樣或 試驗(yàn)層的厚度至少為壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度的 1.5 倍。試驗(yàn)后試樣背面不應(yīng)出現(xiàn)可見(jiàn)的變形痕跡。
維氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)
維氏硬度試驗(yàn)的壓痕是正方形，輕廓清晰，對(duì)角線測(cè)量準(zhǔn)確，因此，維氏硬度試驗(yàn)是常用硬度試驗(yàn)方法中精度*高的，同時(shí)它的重復(fù)性也很好，這一點(diǎn)比布氏硬度計(jì)優(yōu)越。
維氏硬度試驗(yàn)測(cè)量范圍寬廣，可以測(cè)量目前工業(yè)上所用到的幾乎全部金屬材料，從很軟的材料（幾個(gè)維氏硬度單位）到很硬的材料（ 3000 個(gè)維氏硬度單位）都可測(cè)量。
維氏硬度試驗(yàn)*大的優(yōu)點(diǎn)在于其硬度值與試驗(yàn)力的大小無(wú)關(guān)，只要是硬度均勻的材料，可以任意選擇試驗(yàn)力，其硬度值不變。這就相當(dāng)于在一個(gè)很寬廣的硬度范圍內(nèi)具有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)尺。這一點(diǎn)又比洛氏硬度試驗(yàn)來(lái)得優(yōu)越。
在中、低硬度值范圍內(nèi)，在同一均勻材料上，維氏硬度試驗(yàn)和布氏硬度試驗(yàn)結(jié)果會(huì)得到近似的硬度值。例如，當(dāng)硬度值為 400 以下時(shí)， HV≈HB ，如圖 3-2 所示。
維氏硬度試驗(yàn)的試驗(yàn)力可以小到 10gF ，壓痕非常小，特別適合測(cè)試薄小材料。
維氏硬度試驗(yàn)的缺點(diǎn)
維氏硬度試驗(yàn)效率低，要求較高的試驗(yàn)技術(shù)，對(duì)于試樣表面的光潔度要求較高，通常需要制作專門的試樣，操作麻煩費(fèi)時(shí)，通常只在實(shí)驗(yàn)室中使用。
維氏硬度計(jì)的應(yīng)用
維氏硬度試驗(yàn)主要用于材料研究和科學(xué)試驗(yàn)方面小負(fù)荷維氏硬度試驗(yàn)主要用于測(cè)試小型精密零件的硬度，表面硬化層硬度和有效硬化層深度，鍍層的表面硬度，薄片材料和細(xì)線材的硬度，刀刃附近的硬度，牙科材料的硬度等，由于試驗(yàn)力很小，壓痕也很小，試樣外觀和使用性能都可以不受影響。顯微維氏硬氏試驗(yàn)主要用于金屬學(xué)和金相學(xué)研究。用于測(cè)定金屬組織中各組成相的硬度，用于研究難熔化合物脆性等。顯微維氏硬度試驗(yàn)還用于極小或極薄零件的測(cè)試，零件厚度可薄至３ μm 。
采用正四棱錐體金剛石壓頭，在試驗(yàn)力作用下壓入試樣表面，保持規(guī)定時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，測(cè)量試樣表面壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度。
試驗(yàn)力除以壓痕表面積的商就是維氏硬度值。維氏硬度值按式（３－１）計(jì)算：
HV = 常數(shù) × 試驗(yàn)力 / 壓痕表面積 ≈0.1891 F ／ d2 ………… （ 3 － 1 ）
式中： HV ———— 維氏硬度符號(hào)；
F ―――― 試驗(yàn)力， N ；
d ———— 壓痕兩對(duì)角線 d1 、 d2 的算術(shù)平均值， mm
實(shí)用中是根據(jù)對(duì)角線長(zhǎng)度 d 通過(guò)查表得到維氏硬度值。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定維氏硬度壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度范圍為 0.020 ～ 1.400mm
3.2 維氏硬度的表示方法
維氏硬度表示為 HV ，維氏硬度符號(hào) HV 前面的數(shù)值為硬度值，后面為試驗(yàn)力值。標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)保持時(shí)間為 10 ～ 15S 。如果選用的時(shí)間超出這一范圍，在力值后面還要注上保持時(shí)間。例如：
600HV30— 表示采用 294.2N （ 30kg ）的試驗(yàn)力，保持時(shí)間 10 ～ 15S 時(shí)得到的硬度值為 600 。
600HV30/20— 表示采用 294.2N （ 30kg ）的試驗(yàn)力，保持時(shí)間 20S 時(shí)得到的硬度值為 600 。
3.3 維氏硬度試驗(yàn)的分類和試驗(yàn)力選擇
維氏硬度試驗(yàn)按試驗(yàn)力大小的不同，細(xì)分為三種試驗(yàn)，即：維氏硬度試驗(yàn)、小負(fù)荷維氏硬度試驗(yàn)和顯微維氏硬度試驗(yàn)。
表 3-1 維氏硬度試驗(yàn)的三種方法
維氏硬度試驗(yàn)可選用的試驗(yàn)力值很多，見(jiàn)表 3-2 。
表 3-2 推薦的維氏硬度試驗(yàn)力
試驗(yàn)力的選擇要根據(jù)試樣種類、試樣厚度和預(yù)期的硬度范圍而定。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，試樣或 試驗(yàn)層的厚度至少為壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度的 1.5 倍。試驗(yàn)后試樣背面不應(yīng)出現(xiàn)可見(jiàn)的變形痕跡。
維氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)
維氏硬度試驗(yàn)的壓痕是正方形，輕廓清晰，對(duì)角線測(cè)量準(zhǔn)確，因此，維氏硬度試驗(yàn)是常用硬度試驗(yàn)方法中精度*高的，同時(shí)它的重復(fù)性也很好，這一點(diǎn)比布氏硬度計(jì)優(yōu)越。
維氏硬度試驗(yàn)測(cè)量范圍寬廣，可以測(cè)量目前工業(yè)上所用到的幾乎全部金屬材料，從很軟的材料（幾個(gè)維氏硬度單位）到很硬的材料（ 3000 個(gè)維氏硬度單位）都可測(cè)量。
維氏硬度試驗(yàn)*大的優(yōu)點(diǎn)在于其硬度值與試驗(yàn)力的大小無(wú)關(guān)，只要是硬度均勻的材料，可以任意選擇試驗(yàn)力，其硬度值不變。這就相當(dāng)于在一個(gè)很寬廣的硬度范圍內(nèi)具有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)尺。這一點(diǎn)又比洛氏硬度試驗(yàn)來(lái)得優(yōu)越。
在中、低硬度值范圍內(nèi)，在同一均勻材料上，維氏硬度試驗(yàn)和布氏硬度試驗(yàn)結(jié)果會(huì)得到近似的硬度值。例如，當(dāng)硬度值為 400 以下時(shí)， HV≈HB ，如圖 3-2 所示。
維氏硬度試驗(yàn)的試驗(yàn)力可以小到 10gF ，壓痕非常小，特別適合測(cè)試薄小材料。
維氏硬度試驗(yàn)的缺點(diǎn)
維氏硬度試驗(yàn)效率低，要求較高的試驗(yàn)技術(shù)，對(duì)于試樣表面的光潔度要求較高，通常需要制作專門的試樣，操作麻煩費(fèi)時(shí)，通常只在實(shí)驗(yàn)室中使用。
維氏硬度計(jì)的應(yīng)用
維氏硬度試驗(yàn)主要用于材料研究和科學(xué)試驗(yàn)方面小負(fù)荷維氏硬度試驗(yàn)主要用于測(cè)試小型精密零件的硬度，表面硬化層硬度和有效硬化層深度，鍍層的表面硬度，薄片材料和細(xì)線材的硬度，刀刃附近的硬度，牙科材料的硬度等，由于試驗(yàn)力很小，壓痕也很小，試樣外觀和使用性能都可以不受影響。顯微維氏硬氏試驗(yàn)主要用于金屬學(xué)和金相學(xué)研究。用于測(cè)定金屬組織中各組成相的硬度，用于研究難熔化合物脆性等。顯微維氏硬度試驗(yàn)還用于極小或極薄零件的測(cè)試，零件厚度可薄至３ μm 。
