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轶诺|金属、陶瓷、玻璃等材料常用的维氏硬度测试方法

来源:荷兰轶诺   2022年07月20日 13:13  
材料硬度定义

硬度是金属材料力学性能中常用的性能指标,常被认为是:材料对压入塑性变形、划痕、磨损或切削等的抗力,以及材料在一定条件下抵抗另一本身不发生残余变形物体压人的能力。硬度决定于所研究材料本身的宏观与微观条件(如宏观的变形程度,冷热加工条件,微观的金属晶体点阵类型、晶格常数和原子间的结合力等),以及测试的特征和条件量。对于被检测的材料而言,硬度是代表着在一定的压头和力的作用下所反映出的弹性、塑性、塑性形变强化率、强度、韧性以及抗摩擦性能等一系列不同物理量的综合性能指标。

硬度检测能成为力学性能试验常用的一种方法,是因为硬度检测的结果在一定条件下能敏感地反映出材料在化学成分、组织结构和处理工艺上的差异。这种方法在检查原材料、监督热处理工艺正确性以及在研究固态相变过程和研究新材料、新合金中被广泛地加以利用。

轶诺硬度计

常用的布、洛、维硬度测试方法

检测金属、硬质塑料、硬质橡胶等材料的硬度时常用的布、洛、维硬度测试方法中,试验方法不同,硬度值的物理含义也不相同。例如布氏硬度试验,是比较不同材料单位面积上所受抗力的大小,而洛氏硬度是在使用同一标尺条件下,以数值的大小来比较硬度值的高低。

维氏硬度检测是在使用布氏和洛氏检测法的基础上发展起来的。维氏法从压头设计和压头材料的选择上进行了改进,采用正四棱锥金刚石压头,选一定的面角“α”,这时,一定硬度材料的F/d 是一常数。当检测力改变时,压痕的面积A与压痕对角线长度 d成正比关系。因此,在维氏硬度检测时对于硬度均匀的材料可以任意选择检测力,其硬度

维氏法中与洛氏法比较,有一个统一的标尺,可适用于较大范围变化的硬度测试,如某一种金属材料,经过各种处理,硬度从低到高变化很大,都可以以一种标尺来反映其硬度变化情况。

维氏硬度检测原理

维氏硬度检测法是1924 年由史密斯(R.LSmith)和桑德兰德(G.E.Sandlnd)合作首先提出的。以后由英国维克斯-阿姆斯特朗(Vickers-Armstrongs)公司于1925年第一个制造出这种硬度计,因而习惯称为维氏硬度检测方法。

维氏硬度检测法是用面角为136°的正四棱锥体金刚石压头,在一定的静检测力作用下压入试样的表面,保持规定时间后,卸除检测力,测量试样表面压痕对角线长度。并据此计算出维氏硬度值。

维氏硬度表示方法

维氏硬度计表示为HV,维氏硬度符号HV前面的数值为硬度值,后面为试验力值。标准的试验保持时间为10~15s。但对于有色金属则不能小于30s,如果选用的时间超出这一范围,在力值后面还要注上保持时间。例如:

300HV30—表示采用294.2N(30kg)的试验力,保持时间10~15s时得到的硬度值为300。

450HV30/30—表示采用294.2N(30kg)的试验力,保持时间30s时得到的硬度值为450。

维氏硬度计产品分类

显微维氏硬度计,力值:10gf-2kgf;

小负荷维氏硬度计,力值:200gf-5kgf;

维氏硬度计,力值:大于5kgf;

维氏硬度检测法应用及其特点

维氏硬度检测方法广泛应用于材料检测和材料科学研究工作中。维氏硬度计试验测量范围宽广,从很软的材料(几个维氏硬度单位)到很硬的材料(3000个维氏硬度单位)都可测量。维氏硬度试验方法除特别小和薄试验层的样品外,测量范围可覆盖所有金属。适用范围:热处理、碳化、淬火硬化层,表面覆层,钢,有色金属和微小及薄形零件等。配备努氏压头后能测定玻璃、陶瓷、玛瑙、人造宝石等较脆而又硬材料的努氏硬度。

显微维氏硬度检测

由于试验力很小,压痕也很小,试样外观和使用性能都可以不受影响。显微维氏硬度适用于测定表面硬化层硬度和有效硬化层深度,镀层的表面硬度,薄片材料和细线材的硬度,刀刃附近的硬度,牙科材料的硬度等。薄材料和细小零件的硬度,如钟表、仪器、仪表中的零件等,在集成电路板及通讯仪器材料特性检验方面也多应用显微硬度检测法,例如一些贵金属接点振动板的铝、钛、镁、钼、铬等箔片,磁头垫衬用钽、不锈钢,微型电机转换开关用的金铜合金板,接线柱用的铍铜、磷青铜、金、银、铂等复合材料,以及镀有金、银、铂的箔片元件等。 显微硬度检测常被用来测定金属组织中组成相的硬度,借以鉴定合金相的类别和属性。

轶诺INNOVATEST显微维氏硬度计、维氏硬度计有多种机型,均采用轶诺闭环传感器力反馈系统。对于手动/电动工作台、摄像系统、工作台全景摄像头、光学元器件及软件等附件,既可一次性选择全部配置,也可以后续升级更新。满足不同硬度测试需求。

轶诺维氏硬度计


综上所述, 和布氏、洛氏法比较,维氏硬度测试所获得的压痕不受检测力影响,并具有相似几何形状,对任一性质相同的材料在变换检测力后得到的硬度值是相同或相近的。压痕具有清晰轮廓的正方形,对角线的测量精度高,这对保证硬度测量精确度有利。维氏硬度检测方法广泛应用于测定微小、薄形试件、表面渗镀层等试件的显微硬度和测定玻璃、陶瓷、玛瑙、人造宝石等较脆而又硬的材料的努氏硬度,是科研机构、工厂及质监部门进行材料研究和检测的理想硬度测试仪器。


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