维氏硬度计原理应用以及优缺点
维氏硬度计原理
维氏硬度计原理
维氏硬度计是一种常用的硬度测试仪器，可用于测量材料的硬度。
其原理是利用一定负荷作用在试验材料表面上，然后测量在给定负荷下试验材料的形变程度，从而确定其硬度。
具体原理如下：在维氏硬度计中，采用一颗钢珠或钻石锥形笔尖作用在试件表面上。
在施加一定负荷后，钢珠或钻石笔尖会在试件表面留下一个痕迹。
通过测量痕迹的直径，可以计算出试件材料的硬度值。
在进行硬度测试时，先将试件放置在硬度计的测试台上。
然后，通过旋转调节螺钉，使钢珠或钻石笔尖与试件表面接触，并施加一定的负荷。
在保持负荷作用一段时间后，我们可以观察到在试件表面留下的痕迹。
读数时，用显微镜或目镜测量痕迹的两个主要尺寸，通常是长径和短径。
然后，通过通过一定的公式计算出试件的硬度值。
具体计算方法根据维氏硬度计的类型有所不同。
需要注意的是，在使用维氏硬度计进行测试时，应预先确定试验方法和负荷大小，以保证测试的准确性。
同时，要保证试件表面的平整度和清洁度，避免对测试结果产生影响。
总之，维氏硬度计通过施加一定的负荷并观察试件表面的形变，来测量材料的硬度。
这种方法简单、快速，并且广泛应用于材料科学和工程领域。
硬度测试计的原理
硬度测试计的原理硬度测试计的原理是通过施加一定的力量或压力在材料表面上产生被测物体印痕，然后通过测量印痕的大小来确定材料的硬度。
硬度是一个物质抵抗划伤、穿透或压缩等形式的表面变形能力的指标。
硬度测试计广泛应用于材料科学、机械加工、金属加工、制造工业等领域，用于评估材料的强度、耐久性以及产品的质量。
硬度测试计有多种类型，包括洛氏硬度计、维氏硬度计、巴氏硬度计、布氏硬度计等。
本篇将主要介绍常用的维氏硬度计和洛氏硬度计。
1. 维氏硬度计原理维氏硬度计是最早使用的一种硬度测试方法，它使用一块钢球或钻石锥作为强度量规，在物体表面产生一个压痕。
测试时，以一定的力度将钢球或钻石锥压入试样表面，压痕的直径或长度被用作硬度的指标，较小的压痕表明材料较硬。
维氏硬度计主要用于测量金属材料的硬度。
具体而言，维氏硬度计的原理是利用弹性变形和塑性变形之间的关系来计算硬度。
硬度测试时，大约以0.01mm/s的速度施加在被测材料上的负荷，当压痕稳定出现后，逐渐卸载负荷，测量压痕的长径和短径或者压痕的直径(黏度差)。
使用维氏硬度计进行测试时，将被测材料放在一个硬度测试装置上，然后由操作人员逐渐施加压力，使其与被测物体表面发生接触，形成微小压痕。
通过测量被压痕的直径或长度，可以根据已知公式计算出硬度值。
在维氏硬度计中，最常见的是HV（Vickers硬度）和HK（Knoop硬度）。
维氏硬度计测试有以下优点: 硬度值准确，硬度范围广，适用于多种材料类型，如金属、陶瓷、玻璃等。
2. 洛氏硬度计原理洛氏硬度计是基于通过金刚石做测试头进行测试的一种硬度测量方法。
金刚石是自然界中最硬、最坚固的物质之一，它的硬度为10。
因此，洛氏硬度计主要用于对硬度较高的材料进行测试，如陶瓷、混凝土、玻璃、石材等。
在洛氏硬度计测试中，一定负荷的压力被施加到金刚石测试头上，然后测试头与试样表面直接接触，并施加一定的负荷。
随着负荷的增加，金刚石测试头开始在试样表面上产生一个压痕。
维氏硬度试验
维氏硬度试验试验标准GB/T4043-1999《金属维氏硬度试验》，标准按三个试验力范围规定了测定金属维氏硬度的方法。
并规定维氏硬度试验对角线的长度范围 为0.020-1.400 mm 表5-5硬度试验采用的压头是两相对面间夹角为136º的金刚石正四棱锥体。
压头在选定的试验力F 作用下，压入试样表面，经规定保持时间后，卸除试验力。
在试样表面压出一个正四棱锥形的压痕，测量压痕对角线长度d ，用压痕对角线平均值计算压痕的表面积。
维氏硬度值是试验力F 除以压痕表面积所得的商，用符号HV表示。
维氏硬度计算公式；HV=常数⨯试验力压痕表面积=0.102221362sin 20.1891F F d d ≈ α——金刚石压头顶部两相对面夹角136ºF ——试验力d ——两压痕对角线长度1d 和2d 的算术平均值维氏硬度值不标注单位。
在静态力测定硬度方法中，维氏硬度试验方法是最精确的一种，这种方法测量硬度的范围较宽，可以测定目前所使用的绝大部分金属材料的硬度。
维氏硬度压头采用相对面夹角为136°的金刚石正四棱锥体，是为了在不同试验力条件下获得相同形状的压痕，使各级试验力测定的结果相同。
另外压头136°夹角，在一定范围内其硬度值与布氏硬度值非常接近，特别是布氏硬度试验中采用硬质合金球作压头时，更是如此维氏硬度用HV表示;符号之前为硬度值,符号之后按顺序排列;1.选择的试验力值;2.试验力保持时间(10-15秒不标注)示例; 640HV30/20表示在试验力为294.2N(30Kgf)下保持20秒测定的硬度值勤为640。
560HV1表示在试验力为9.81N(1Kgf)下保持10-15秒测定的硬度值勤为560。
二、试验设备及仪器根据试验力的大小，维氏硬度试验设备可分为维氏硬度计、小载荷维氏硬度计和显微维氏硬度计。
试验设备应满足以下条件：（1）维氏硬度计、小载荷维氏硬度计试验力允许误差不大于±1.0%。
金属维氏硬度
金属维氏硬度1. 硬度的概念和意义硬度是描述物质抵抗外力压入或划伤的能力的物理性质。
对于金属材料而言，硬度是其重要的力学性能之一，对于材料选择、加工和使用具有重要意义。
2. 维氏硬度的定义维氏硬度是一种常用的测量金属硬度的方法。
它以维氏硬度计为工具，在一定试验条件下，通过在被测材料表面施加规定荷载，然后测量钻头在材料表面产生的印痕直径或深度，从而确定材料的硬度值。
3. 维氏硬度计原理及结构维氏硬度计由一个带有标尺的压力盘、一个压头和一个可调节荷载机构组成。
在测试时，先将压头按下到预定高度，并通过调节荷载机构施加一定荷载。
然后将压力盘与压头接触到被测材料表面上，并使其保持一定时间。
最后，测量钻头在材料表面产生的印痕直径或深度。
4. 维氏硬度计使用方法使用维氏硬度计进行硬度测试需要以下步骤：•准备工作：校准维氏硬度计，确保其准确性。
•清洁材料表面：将被测材料的表面清洁干净，以确保测试结果的准确性。
•施加荷载：通过调节荷载机构，施加一定的荷载到压头上。
•进行测试：将压力盘与压头接触到被测材料表面上，并保持一定时间。
•测量印痕：使用显微镜等工具测量钻头在材料表面产生的印痕直径或深度。
•计算硬度值：根据维氏硬度计的标定曲线或公式，将测得的印痕直径或深度转换为对应的维氏硬度值。
5. 维氏硬度与材料性能之间的关系维氏硬度通常被认为是描述金属材料抗划伤能力的指标。
较高的维氏硬度值通常意味着材料具有较好的耐磨性和抗划伤能力。
因此，在材料的选择和设计中，维氏硬度值是一个重要的考虑因素。
维氏硬度还与材料的强度、塑性等力学性能密切相关。
一般来说，硬度较高的金属材料往往具有较高的强度和较低的塑性。
这意味着在一些特定应用中，需要根据具体需求权衡硬度和其他力学性能之间的关系。
6. 维氏硬度测试的优缺点维氏硬度测试方法具有以下优点：•测试简便：维氏硬度计操作简单，测试过程快速。
•结果准确：通过测量印痕直径或深度，可以得到相对准确的维氏硬度值。
维氏硬度试验原理
维氏硬度试验原理
维氏硬度试验是一种常见的材料硬度测试方法，通常用于金属材料的硬度测试。
它是由美国人乔治·F·维氏在20世纪初提出的，是一种间接测量材料硬度的方法。
维氏硬度试验可以测量材料的表面硬度，通过对试验结果的分析，可以推断出材料的力学性能，如强度、韧性等。
下面将介绍维氏硬度试验的原理。
维氏硬度试验的原理是利用试验针头对材料表面施加一定压力，然后测量针头在材料表面留下的凹痕的长径和短径，从而计算出材料的硬度。
试验时，需要先将试验针头置于预定位置，然后用一个标准压力下压至材料表面，保持一定的时间，然后松开压力，测量试验针头在材料表面留下的凹痕的长径和短径。
根据维氏硬度试验原理，针头施加的压力越大，留下的凹痕越深，材料的硬度就越大。
维氏硬度试验的优点是简单易行，准确性高，可以对各种材料进行测试。
但它也存在一些缺点，如只能测试材料表面硬度，无法测量材料内部的硬度；试验过程中需要施加一定的压力，容易对材料表面造成损伤；试验结果受试验条件的影响较大，需要在标准条件下进行测试，否则可能会出现误差。
维氏硬度试验可以通过硬度计进行测试，硬度计通常由硬度计架、试验针头和读数装置组成。
在测试过程中，需要先将试验针头放置在材料表面，然后用硬度计架施加一定的压力，使试验针头压入材
料表面一定深度，然后读取试验针头在材料表面留下的凹痕的长径和短径，并根据一定的公式计算出材料的硬度值。
维氏硬度试验是一种常用的材料硬度测试方法，它可以测量材料表面的硬度，对于金属材料的测试特别有效。
通过了解维氏硬度试验的原理，可以更好地理解这种测试方法的应用范围和测试过程，从而更好地应用它来评估材料的力学性能。
维氏硬度计的测量原理
维氏硬度计的测量原理
1. 弹性变形原理，维氏硬度计利用物体表面受力后的弹性变形程度来测量硬度。
测量时，维氏硬度计的钻头或球形压头施加在待测物体表面上，产生一个标准化的压痕。
根据物体表面的弹性变形程度，可以推断物体的硬度。
2. 压头形状，维氏硬度计常用的压头形状有钻头和球形压头。
钻头适用于测量金属材料的硬度，球形压头适用于测量非金属材料的硬度。
压头的形状对于测量结果的准确性有一定影响。
3. 压头施加力，维氏硬度计通过调节压头施加的力来进行硬度测量。
压头施加的力与硬度之间存在一定的关系，通过测量压头施加的力以及压痕的尺寸，可以计算出物体的硬度值。
4. 压痕尺寸测量，在维氏硬度计中，测量压痕的尺寸是确定硬度值的重要步骤。
通常使用显微镜或光学设备来测量压痕的直径或对角线长度。
根据压痕的尺寸和压头施加力，可以利用标准化的硬度公式计算出物体的硬度值。
5. 硬度计算：根据维氏硬度计的测量原理，可以通过以下公式
计算物体的硬度值：
维氏硬度值 = 压头施加力 / 压痕的表面积。
综上所述，维氏硬度计的测量原理基于物体表面的弹性变形程度，通过施加标准化的压头形状和力，并测量压痕的尺寸来计算物体的硬度值。
这种测量原理在工程、材料科学等领域中得到广泛应用。
维氏硬度计硬度测试简介
维氏硬度计硬度测试简介维氏硬度计是一种常用于测量材料硬度的仪器，在工业制造和材料研究领域被广泛使用。
它以其可靠、精准和快速的测试结果而著名，可以测量各种金属和非金属材料的硬度。
本文将对维氏硬度计进行简要介绍，并介绍如何使用维氏硬度计进行硬度测试。
维氏硬度计简介维氏硬度计是一种压痕式硬度计，采用一定负荷下金刚石或硬质合金压头将样品压入硬化钢的表面，再通过量具测量压头压入的深度来计算材料的硬度值。
其测试控制方法和技术规范由ISO5807、ASTME92、瑞士仪器标准和德国DIN规范等颁布，可以满足各种材料测试要求。
维氏硬度计分为Vickers硬度计和Knoop硬度计两种。
Vickers硬度计适用于比较均匀和相对厚的材料，硬度值精度高，常用于金属材料硬度测试。
而Knoop硬度计适用于硬度超过Vickers硬度计测试范围的细长或脆性材料，其测试方法类似于Vickers硬度计，但是计算公式和硬度测量方法略有不同。
维氏硬度测试步骤使用维氏硬度计进行硬度测试需要经过以下步骤：1. 样品制备将要测试的样品制备成一定的尺寸和形状。
样品表面应平坦、无划痕、无气泡和其他缺陷。
2. 选择压头根据材料和硬度范围选择适当的硬度压头，Vickers硬度计常用的压头规格为1、2、5、10、20、30、50和100kgf，而Knoop硬度计则常用规格为0.1、0.2、0.3、0.5、1、2、5和10kgf。
3. 调整负荷和光学系统将选定的压头和负荷插入硬度计，调整光学系统并预热维氏硬度计。
4. 压痕将样品放在测试平台上，使其表面平行于压头，进行压痕操作，压头施力时间不应过长。
Knoop硬度计和Vickers硬度计压入深度的计算方法不同，需要依照所使用的压头进行相应的计算。
5. 测试结果用显微镜观察和测量压痕的对角线长度，然后根据所使用的压头规格和公式计算出材料的硬度值。
维氏硬度测试的优缺点维氏硬度测试具有以下优点：1.精度高，相对误差小；2.适用范围广，可以测试各种材料；3.结果可靠，其测试控制方法和技术规范明确。
维氏硬度计的原理和试验方法
维氏硬度计的原理和试验方法维氏硬度计的原理：采用正四棱锥体金刚石压头，在试验力作用下压入试样表面，保持规定时间后，卸除试验力，测量试样表面压痕对角线长度。
试验力除以压痕表面积的商就是维氏硬度值。
维氏硬度值按式（3－1）计算：HV = 常数×试验力/压痕表面积≈0.1891 F／d2…………（3－1）式中：HV ————维氏硬度符号；F ――――试验力，N；d ————压痕两对角线d1、d2的算术平均值，mm实用中是根据对角线长度d通过查表得到维氏硬度值。
国家标准规定维氏硬度压痕对角线长度范围为0.020～1.400mm维氏硬度的表示方法维氏硬度表示为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。
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：600HV30—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600。
600HV30/20—表示采用294.2N（30kg）的试验力，保持时间20S时得到的硬度值为600。
维氏硬度试验的分类和试验力选择维氏硬度试验按试验力大小的不同，细分为三种试验，即：维氏硬度试验、小负荷维氏硬度试验和显微维氏硬度试验。
见表表维氏硬度试验的三种方法维氏硬度试验可选用的试验力值很多，见表表推荐的维氏硬度试验力试验力的选择要根据试样种类、试样厚度和预期的硬度范围而定。
标准规定，试样或试验层的厚度至少为压痕对角线长度的1.5倍。
试验后试样背面不应出现可见的变形痕迹。
维氏硬度试验的优点维氏硬度试验的压痕是正方形，轻廓清晰，对角线测量准确，因此，维氏硬度试验是常用硬度试验方法中精度最高的，同时它的重复性也很好，这一点比布氏硬度计优越。
维氏硬度试验测量范围宽广，可以测量目前工业上所用到的几乎全部金属材料，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。
维氏硬度试验最大的优点在于其硬度值与试验力的大小无关，只要是硬度均匀的材料，可以任意选择试验力，其硬度值不变。
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维氏硬度计原理应用以及优缺点
维氏硬度计（GB/T4340.1—1999）相关硬度计介绍:HV-5型数显小负荷维氏硬度计
维氏硬度计原理
采用正四棱锥体金刚石压头，在试验力作用下压入试样表面，保持规定时间后，卸除试验力，测量试样表面压痕对角线长度。
试验力除以压痕表面积的商就是维氏硬度值。
维氏硬度值按式（3－1）计算：
HV = 常数×试验力/压痕表面积≈0.1891 F／d2 …………（3－1）式中：HV ————维氏硬度符号；
F ―――― 试验力，N；
d ————压痕两对角线d1、d2的算术平均值，mm
实用中是根据对角线长度d通过查表得到维氏硬度值。
国家标准规定维氏硬度压痕对角线长度范围为0.020～1.400mm
3.2 维氏硬度的表示方法
维氏硬度表示为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。
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：
600HV30—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600。
600HV30/20—表示采用294.2N（30kg）的试验力，保持时间20S
时得到的硬度值为600。
3.3 维氏硬度试验的分类和试验力选择
维氏硬度试验按试验力大小的不同，细分为三种试验，即：维氏硬度试验、小负荷维氏硬度试验和显微维氏硬度试验。
表3-1维氏硬度试验的三种方法
维氏硬度试验可选用的试验力值很多，见表3-2。
表3-2推荐的维氏硬度试验力
试验力的选择要根据试样种类、试样厚度和预期的硬度范围而定。
标准规定，试样或试验层的厚度至少为压痕对角线长度的1.5倍。
试验后试样背面不应出现可见的变形痕迹。
维氏硬度试验的优点
维氏硬度试验的压痕是正方形，轻廓清晰，对角线测量准确，因此，维氏硬度试验是常用硬度试验方法中精度最高的，同时它的重复性也很好，这一点比布氏硬度计优越。
维氏硬度试验测量范围宽广，可以测量目前工业上所用到的几乎全部金属材料，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。
维氏硬度试验最大的优点在于其硬度值与试验力的大小无关，只要是硬度均匀的材料，可以任意选择试验力，其硬度值不变。
这就相当于在一个很宽广的硬度范围内具有一个统一的标尺。
这一点又比洛氏硬度试验来得优越。
在中、低硬度值范围内，在同一均匀材料上，维氏硬度试验和布氏硬
度试验结果会得到近似的硬度值。
例如，当硬度值为400以下时，HV≈HB，如图3-2所示。
维氏硬度试验的试验力可以小到10gF，压痕非常小，特别适合测试薄小材料。
维氏硬度试验的缺点
维氏硬度试验效率低，要求较高的试验技术，对于试样表面的光洁度要求较高，通常需要制作专门的试样，操作麻烦费时，通常只在实验室中使用。
维氏硬度计的应用
维氏硬度试验主要用于材料研究和科学试验方面小负荷维氏硬度试验主要用于测试小型精密零件的硬度，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，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。
显微维氏硬氏试验主要用于金属学和金相学研究。
用于测定金属组织中各组成相的硬度，用于研究难熔化合物脆性等。
显微维氏硬度试验还用于极小或极薄零件的测试，零件厚度可薄至3μm。
维氏硬度计的测量原
理
维氏硬度计是用一定的试验力将一个面夹角为136的金刚石四棱锥压头压入试样的被试表面，试验力经过一定时间（保荷时间）的保持后卸除。
压头会在试样表面压出棱形凹陷（称为压痕），压痕通过正面观察为一正方形。
通过测量压痕的对角线长可以计算出压痕的表面积，试验力与压痕的表面积相除得到的商就是维氏硬度值。
经过数学推导得出维氏硬度计算公式：
式中：F - 试验力（式1中F的单位为kgf，式2中F的单位为N）；d - 压痕对角线长（mm）。