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技术文章

维氏硬度计的基本原理和特点


点击次数:149 发布时间:2021-01-30
 

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维氏硬度计的基本原理和特点

       

维氏硬度试验方法是英国史密斯(R.L.Smith)和塞德兰德(C.E.Sandland)于1925年提出的。英国的维克斯—阿姆斯特朗(Vickers-Armstrong)公司试制了一台以此方法进行试验的硬度计。因此该试验方法被称为维氏(Vickers)硬度试验方法,进行此种硬度试验的硬度计被称为维氏硬度计。 
维氏硬度试验的试验力向小的方向延伸,就出现了小负荷维氏和显微维氏硬度试验。通常将维氏硬度按试验力大小分为以下三种: 
维氏 :F≥49.03N (HV5以上)
小负荷维氏:1.961N≤F≤49.03N (HV0.2至HV3)
显微维氏:F≤1.961N (HV0.2以下) 
----在实际使用中,特别是维氏硬度计的设计时,往往根据使用方便,试验力相互交叉,划分并不十分严格。以下非特别注明时,统称为:维氏硬度试验

 

维氏硬度试验基本原理

维氏硬度试验原理基本上和布氏硬度相同,所不同的是压头用金刚石正四棱锥压头。正四棱锥两对面的夹角为136°,底面为正方形,如图2.2-1所示。 
维氏硬度试验基本原理是将两相对面夹角为136°(两相对棱夹角为148°6’42’’)的金刚石正四棱锥压头,在一定的试验力作用下压入试样表面,保持一定的时间后,卸除试验力,测量压痕对角线长度,如图2.2-2所示,以试验力除以压痕锥形表面积所得的商表示维氏硬度值。 
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图2.2-1 维氏金刚石棱锥压头-图2.2-2 维氏硬度试验基本原理图 
则维氏硬度的计算公式为: 
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式中: 
HV—— 维氏硬度值(kgf/ mm2) 
F—— 试验力(kgf) 
S—— 压痕锥形表面积(mm2) 
d—— 压痕对角线平均长度(mm) 
Θ—— 压头两相对面夹角(136°) 
当试验力的单位为N时,维氏硬度值可由下面的公式得出: 
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 维氏硬度值的表示

将HV作为维氏硬度值单位的表示符号。由于硬度值与试验条件相关,因此在HV后要标注主要的试验条件。HV前的数字表示硬度值,HV后第1个数字表示试验力(kgf),第2个数字表示不同于10~15s的保荷时间(10~15s是标准试验力保荷时间)。例如: 
440HV10表示:在10kgf试验力作用下保持10~15s测得的维氏硬度值为440。 
440HV10/30表示:在10kgf试验力作用下保持30s测得的维氏硬度值为440。

 

维氏硬度试验的特点和应用范围

  1. 和布氏、洛氏硬度试验相比,维氏硬度试验测量范围较宽,从较软材料到超硬材料,几乎涵盖各种材料;
  2. 维氏硬度试验具有相似性,使得试验力的选取具有较大的灵活性;
  3. 由于压痕轮廓较清晰,测量对角线长度时,具有较高的对线度,因而硬度的测量度较高;
  4. 显微维氏硬度试验的试验力很小,因而可对特别细小的试件进行硬度测定。
维氏硬度试验特别适应于精密仪表中的薄件、小件以及镀层、渗碳、渗氮层等的硬度测定。显微维氏硬度试验因其试验力比较小,更能进行材料金相组织及脆性材料的硬度测量。
 
 
 
 
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