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測試原理

將相對面夾角為 136° 的正四棱錐形金剛石壓頭，以選定的試驗(yàn)力壓入被測材料表面，保持規(guī)定時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，測量壓痕對角線長度，再根據(jù)壓痕對角線長度和試驗(yàn)力大小，通過公式計(jì)算或查硬度表得到材料的維氏硬度值。

測試設(shè)備

維氏硬度測試主要使用維氏硬度計(jì)，其由以下部分組成：

• 壓頭：采用正四棱錐形金剛石壓頭，是硬度計(jì)的關(guān)鍵部件，其精度直接影響測試結(jié)果。

• 試驗(yàn)力施加裝置：用于精確施加選定的試驗(yàn)力，可通過砝碼、液壓或電子等方式實(shí)現(xiàn)。

• 測量系統(tǒng)：一般采用光學(xué)顯微鏡或電子成像系統(tǒng)，用于測量壓痕對角線長度，要求測量精度高。

• 硬度值顯示或計(jì)算裝置：能根據(jù)測量的壓痕對角線長度和試驗(yàn)力，自動(dòng)計(jì)算并顯示維氏硬度值，也可通過查硬度表得到相應(yīng)硬度值。

測試步驟

1. 試樣制備：將被測材料制成表面平整、光滑的試樣，試樣表面粗糙度一般要求不大于 Ra0.8μm，且厚度應(yīng)不小于壓痕對角線長度的 2.5 倍。

2. 選擇試驗(yàn)力：根據(jù)被測材料的種類、硬度范圍及試樣厚度等因素，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的試驗(yàn)力，如 GB/T 4340.1-2009 中對不同材料和應(yīng)用場景的試驗(yàn)力選擇有明確規(guī)定。

3. 安裝壓頭和試樣：將金剛石壓頭正確安裝在硬度計(jì)上，然后把制備好的試樣放置在硬度計(jì)的工作臺(tái)上，確保試樣表面與壓頭軸線垂直。

4. 施加試驗(yàn)力：通過硬度計(jì)的試驗(yàn)力施加裝置，緩慢而均勻地施加選定的試驗(yàn)力，達(dá)到規(guī)定的試驗(yàn)力后，保持一定時(shí)間，一般鋼鐵材料保持 10-15s，有色金屬材料保持 30s。

5. 測量壓痕對角線長度：卸除試驗(yàn)力后，使用硬度計(jì)的測量系統(tǒng)，分別測量壓痕兩條對角線的長度，精確到 0.01mm。

6. 計(jì)算硬度值：根據(jù)測量的壓痕對角線長度的平均值和所施加的試驗(yàn)力，通過公式$HV=0.1891F/d^2$（其中$HV$為維氏硬度值，$F$為試驗(yàn)力，單位為$N$，$d$為壓痕對角線長度的平均值，單位為$mm$）計(jì)算出維氏硬度值，也可通過查維氏硬度表得到相應(yīng)硬度值。

應(yīng)用范圍

維氏硬度測試適用于各種金屬材料、部分非金屬材料以及表面處理層等的硬度測量，尤其適用于測量薄件、小件以及顯微組織的硬度，在材料研發(fā)、質(zhì)量控制、產(chǎn)品檢驗(yàn)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

維氏硬度測試結(jié)果準(zhǔn)確、精度高，但操作要求嚴(yán)格，需按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行試驗(yàn)，以確保測試結(jié)果的可靠性和可比性。