维氏硬度测试方法具体介绍

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测试原理

将相对面夹角为 136° 的正四棱锥形金刚石压头，以选定的试验力压入被测材料表面，保持规定时间后，卸除试验力，测量压痕对角线长度，再根据压痕对角线长度和试验力大小，通过公式计算或查硬度表得到材料的维氏硬度值。

测试设备

维氏硬度测试主要使用维氏硬度计，其由以下部分组成：

• 压头：采用正四棱锥形金刚石压头，是硬度计的关键部件，其精度直接影响测试结果。

• 试验力施加装置：用于精确施加选定的试验力，可通过砝码、液压或电子等方式实现。

• 测量系统：一般采用光学显微镜或电子成像系统，用于测量压痕对角线长度，要求测量精度高。

• 硬度值显示或计算装置：能根据测量的压痕对角线长度和试验力，自动计算并显示维氏硬度值，也可通过查硬度表得到相应硬度值。

测试步骤

1. 试样制备：将被测材料制成表面平整、光滑的试样，试样表面粗糙度一般要求不大于 Ra0.8μm，且厚度应不小于压痕对角线长度的 2.5 倍。

2. 选择试验力：根据被测材料的种类、硬度范围及试样厚度等因素，按照相关标准选择合适的试验力，如 GB/T 4340.1-2009 中对不同材料和应用场景的试验力选择有明确规定。

3. 安装压头和试样：将金刚石压头正确安装在硬度计上，然后把制备好的试样放置在硬度计的工作台上，确保试样表面与压头轴线垂直。

4. 施加试验力：通过硬度计的试验力施加装置，缓慢而均匀地施加选定的试验力，达到规定的试验力后，保持一定时间，一般钢铁材料保持 10-15s，有色金属材料保持 30s。

5. 测量压痕对角线长度：卸除试验力后，使用硬度计的测量系统，分别测量压痕两条对角线的长度，精确到 0.01mm。

6. 计算硬度值：根据测量的压痕对角线长度的平均值和所施加的试验力，通过公式$HV=0.1891F/d^2$（其中$HV$为维氏硬度值，$F$为试验力，单位为$N$，$d$为压痕对角线长度的平均值，单位为$mm$）计算出维氏硬度值，也可通过查维氏硬度表得到相应硬度值。

应用范围

维氏硬度测试适用于各种金属材料、部分非金属材料以及表面处理层等的硬度测量，尤其适用于测量薄件、小件以及显微组织的硬度，在材料研发、质量控制、产品检验等领域应用广泛。

维氏硬度测试结果准确、精度高，但操作要求严格，需按照标准规范进行试验，以确保测试结果的可靠性和可比性。