显微硬度的测定
显微硬度测试标准
显微硬度测试标准一、测试原理显微硬度测试是一种通过在显微镜下对材料表面或内部进行硬度测试的方法。
它通过在试样表面施加一定压力，测量试样在该压力下的变形量，从而确定试样的硬度。
显微硬度测试通常采用维氏硬度或努氏硬度标准进行测量。
二、测试设备1.显微镜：用于观察试样表面，确保测试位置准确。
2.硬度计：用于施加压力并测量试样的变形量。
3.试样夹具：用于固定试样，确保测试过程中试样不移动。
三、试样制备1.试样尺寸：根据测试要求，确定试样的尺寸和形状。
2.试样表面处理：确保试样表面平整、无杂质，必要时进行抛光处理。
3.试样标识：在试样表面标注测试位置和方向。
四、硬度计校准在进行显微硬度测试前，需要对硬度计进行校准，以确保测试结果的准确性。
校准可以采用标准硬度块或与已知硬度的材料进行比较。
五、硬度测试1.选择合适的载荷和保持时间，确保施加压力和测量变形量准确。
2.在显微镜下观察试样表面，选择合适的测试位置。
3.施加压力，记录变形量，并计算硬度值。
4.对于同一试样，在不同位置进行多次测试，以获得更准确的硬度分布情况。
六、测试结果解读根据测定的硬度值，可以判断材料的硬度等级、分布情况以及与其他材料的差异。
同时，还可以结合其他性能指标，如韧性、耐磨性等，对材料性能进行综合评估。
七、测试精度与误差显微硬度测试的精度和误差受到多种因素的影响，如载荷选择、保持时间、试样制备、硬度计校准等。
为提高测试精度和减小误差，应采用高精度的载荷和保持时间，严格控制试样制备和硬度计校准过程。
同时，对于同一试样在不同时间或不同设备上进行多次测试的结果进行比较和分析，以获得更准确的硬度值。
八、测试报告格式与内容显微硬度测试报告应包括以下内容：1.测试目的：明确本次测试的目的和要求。
2.试样信息：包括试样的名称、编号、尺寸、制备方法等。
3.测试设备：描述使用的显微镜、硬度计、试样夹具等设备的信息。
4.测试条件：包括载荷选择、保持时间、测量位置等。
(完整版)显微硬度的测定方法.
显微硬度的测定方法与设备一．显微硬度的基本概念“硬度”是指固体材料受到其它物体的力的作用，在其受侵入时所呈现的抵抗弹性变形、塑性变形及破裂的综合能力。
这种说法较接近于硬度试验法的本质，适用于机械式的硬度试验法，但仍不适用于电磁或超声波硬度试验法。
“硬度”这一术语，并不代表固体材料的一个确定的物理量，而是材料一种重要的机械性能，它不仅取决于所研究的材料本身的性质，而且也决定于测量条件和试验法。
因此，各种硬度值之间并不存在着数学上的换算关系，只存在着实验后所得到的对照关系。
“显微硬度”是相对“宏观硬度”而言的一种人为的划分。
目前这一概念参照国际标准ISO6507/1-82“金属材料维氏硬度试验”中规定“负荷小于0.2kgf（1.961N）维氏显微硬度试验”及我国国家标准GB4342-84“金属显微维氏硬度试验方法”中规定“显微维氏硬度”负荷范围为“0.01~0.2kgf（98.07×10-3~1.961N）”而确定的。
负荷≤0.2kgf（≤1.961N）的静力压入被试验样品的试验称为显微硬度试验。
以实施显微硬度试验为主，负荷在0.01~1kgf（9.907×10-3~9.807N）范围内的硬度计称为显微硬度计。
显微硬度的测试原理是采用一定锥体形状的金刚石压头，施以几克到几百克质量所产生的重力（压力）压入试验材料表面，然后测量其压痕的两对角线长度。
由于压痕尺度极小，必须在显微镜中测量。
二．显微硬度试验方法显微硬度测试采用压入法，压头是一个极小的金刚石锥体，按几何形状分为两种类型，一种是锥面夹角为136˚的正方锥体压头，又称维氏（Vickers）压头，另一种是棱面锥体压头，又称努普（knoop）压头。
这两种压头分别示于图8-1a和图8-1b中。
图8-1a 维氏压头图8-1b 努氏压头2.1 维氏（Vickers ）硬度试验法1．维氏压头二相对棱面间的夹角为136˚金刚石正方四棱角锥体，即为维氏压头（图8-1a ）。
实验九、材料的维氏显微硬度测量实验
硬质合金维氏硬度试验方法、GB10420-89 碳化钨钢结硬质合金洛氏硬度（C 和 A）的测定、 GB2654-89 焊接接头及堆焊金属硬度试验方法、GB4675.5-84 焊接性试验焊接热影响区最高 硬度试验方法、GB8640-88 金属热喷漆涂层表面洛氏硬度试验方法等，还有一些尚未纳标的 试验方法，例如里氏硬度试验以及锤击硬度试验和划痕试验（莫氏、马氏、李氏……）。
图 1-1 维氏金刚石棱锥压头维氏硬度试验基本原理图
维氏硬度用 HV 表示，则维氏硬度的计算公式为：
d d1－d 2 2
式中：
HV——
维氏硬度值（kgf/ mm2 ）
F——
试验力（kgf ）
ห้องสมุดไป่ตู้
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°）
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
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。显微维氏硬度试验主 要用于金属学和金相学研
选择哪种硬度是至关重要的！若选择错了，尽管操作及仪器无误，其结果仍是没有价值 的。应该结合实际多作分析，重要的结论可以同时结合别的试验，根据经验和标准要求来推 断、证实试验结果的有效性，凭借一两个硬度值来决定问题往往会导致错误的结论。
2、维氏硬度的原理： 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（Vickers-Armstrong ）公司试制了第一台以此方法进行 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。 其原理是将一个相对面夹角为 136°的正四棱锥体金刚石压头以选定的试验力压入被 测材料表面经保持规定时间后（试验力保持时间为 10～15 秒），卸除试验力，用读数显微镜 测量压痕两对角线长度 d1 和 d2，取其算术平均值，查表或代入公式计算出维氏度值。
HV-1000显微硬度计的操作规程
HV-1000型显微硬度计的操作规程1.打开电源开关，指示灯及光源灯亮。
2.转动物镜、压头转换手柄，使40x物镜处于主体前方位置。
（光学系统总放大倍数为400x，处于测量状态。
）3.将标准试块或试样安放在试台上，转动旋轮使试台上升，眼睛接近测微目镜观察。
当试样或试块离物镜下端2~3mm时，在目镜的视场中心出现明亮光斑，说明聚焦面即将来到，此时应缓慢微量上升，直至在目镜中观察到试块或试样表面的清晰成像。
这时聚焦过程完成。
4.如果在目镜中观察到的成像呈模糊状或一半清晰一半模糊，则说明光源中心偏离系统光路中心，需调节灯泡的中心位置。
如果视场太暗或太亮可通过操作面板上的软键调节光源强弱。
5.如果想观察试块或试样上的较大视场范围，可将物镜压头转换手柄逆时针转至主体前方，此时，光学系统总放大倍率为100x，处于观察状态。
注：当转换10x和40x物镜时聚焦面有微量变化，可微调升降丝杆，聚焦时建议在40x物镜下进行。
6.将转换手柄逆时针转动，使压头主轴处于主体前方，此时压头顶尖与聚焦好的平面之间间隙约为0.4~0.5mm。
当测量不规则的试样时，要小心，防止压头碰及试样，损坏压头。
7.转动试验力变换手轮，使试验力符合选择要求。
旋转试验力变换手轮时，应小心缓慢地进行，防止过快产生冲击。
8.据试验要求在操作面板上键入试验力延时保荷时间，（每键入一次为五秒，“+”为加，“-”为减）9.按下操作面板上的“启动”键，此时加试验力，LED指示灯亮。
10、实验力施加完毕，延时LED亮，数码管显示逆计数时间到，试验力开始卸除，卸试验力LED亮，在LED未灭前，不准转动物镜压头转换手柄，否则会造成仪器损坏。
11.当卸荷试验力指示灯LED灭，显示屏出现设定的时间时方可将转换手柄顺时针转动，使40x物镜处于主体前方。
这时就可在测微目镜中测量对角线长度，根据测量长度查表得到显微维氏或努氏硬度值。
测量显微镜对压痕的计算方法如下：L=n x 1式中：L——压痕对角线长度（μm）n——所测压痕的测微目镜鼓轮格数1——测微目镜鼓轮最小分度值（40x时为0.5μm）例：在9.8N试验力下测量显微维氏压痕平均对角线长度，鼓轮读数为99格：L=99x0.5=49.5（μm）查附表《试验力为0.0098N（lgf）的显微维氏硬度值表》，从表中查得压痕对角线为49.5μm时显微维氏硬度值为0.7568HV则9.8（1000gf）时显微维氏硬度值为：0.7568 x 1000 =756.8 HV12.实验结束后，关闭电源。
显微硬度的测定
由于努氏压头具有的特异形状，压痕为一长短对角 线近似为1：7的菱形。根据压头的几何形状可知，使用 较轻的负荷就能压印出一个能清晰测量的菱形压痕。因 此，不管是硬质材料还是易碎材料的硬度试验，均可采 用努氏压头。努氏压头测试材料硬度的压痕深度约为其 长对角线长度的1/30 。
西南大学材料科学与工程学院
1. 努氏金刚石压头是一个对面角分别为172o30ˊ和13 0o,顶端横刃不大于1 μ m的菱形四面锥体，在规定的荷重下 （一般为0.1 kgf = 0.981 N），在压头接触试样前开始， 以0.20±0.05 mm/min的低速压人试样表面，并使压头与试 2 样保持接触20～50秒钟，卸载后，测量压痕的长对角线长。 努氏硬度（KHN）值是所施加的负荷P与永久压痕的投影面积 S之比。即： KHN = P/S = P/C L2 = p/9.81 C L 2 式中：P ── 所施加的负荷（kg f） ； p ── 所施加的负荷（N） ；
升降丝杠、加载系统、软键显示操作面板、高倍率光学 测量系统等部分组成。通过软键输入，能调节测量光源 强弱，预置试验力保持时间，维氏和努氏试验方法切换。 在软键面板上的LCD显示屏上，能显示试验方法、测试力、 压痕长度、硬度值、试验力保持时间、测量次数等。
西南大学材料科学与工程学院
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4. 将标准硬度试块（或被测试块）安放在试样台上，转动 旋轮（20）使试样台上升，眼睛接近测微目镜观察。当 标准试块或试样离物镜下端2～3mm时，目镜的视场中 央出现明亮的光斑，说明聚焦面即将来到，此时应缓慢 微量上升，直至在目镜中观察到试块（样）表面的清晰 成像。 5. 将转换手柄逆时针转动，使压头主轴处于主体前方，此 时压头顶尖（1）与焦平面间的间隙约0.4～0.5 mm。 当测量不规则的试样时，一定要注意不要使压头碰及试 样，以免造成压头损坏。
显微硬度的测定
材料显微硬度的测定一、实验目的：1. 了解显微硬度测试的意义。
2. 了解影响显微硬度的因素。
3. 学习显微硬度测试的原理与方法。
二、显微硬度测定原理：一般硬度测试的基本原理是：在一定时间间隔里，施加一定比例的负荷，把一定形状的硬质压头压入所测材料表面，然后，测量压痕的深度或大小。
习惯上把硬度试验分为两类：宏观硬度和显微硬度。
宏观硬度是指采用1 Kgf(9.81 N)以上负荷进行的硬度试验。
显微硬度是指采用1Kgf(9.81 N)或小于1 Kgf(9.81 N)负荷进行的硬度试验。
显微硬度测试是用努氏金刚石角锥压头或维氏金刚石压头来测量材料表面的硬度。
1.努氏金刚石压头是一个对面角分别为172030ˊ和1300,顶端横刃不大于1μm的菱形四面锥体，在规定的荷重下（一般为0.1k g f=0.981N），在压头接触试样前开始，以0.20±0.05m m/m i n的低速压人试样表面，并使压头与试样保持接触20～50秒钟，卸载后，测量压痕的长对角线长。
努氏硬度（K H N）值是所施加的负荷P与永久压痕的投影面积S之比。
即：K H N=P/S=P/C L2=p/9.81C L2式中：P──所施加的负荷（k g f）；p──所施加的负荷（N）； 幻灯片5西南大学材料科学与工程学院S ──永久压痕的面积（mm2 ）；L ──压痕长对角线的长度（mm）C ── 1/2（ctg A/2×tg B/2）= 0.07028A ──纵向菱边夹角（172030′±5′）B ──横向菱边夹角（1300±30′）由于努氏压头具有的特异形状，压痕为一长短对角线近似为1：7的菱形。
根据压头的几何形状可知，使用较轻的负荷就能压印出一个能清晰测量的菱形压痕。
因此，不管是硬质材料还是易碎材料的硬度试验，均可采用努氏压头。
努氏压头测试材料硬度的压痕深度约为其长对角线长度的1/30 。
2.维氏金刚石压头是将压头磨成正四棱锥体，其相对两面夹角为136 0 。
显微硬度的应用特点
显微硬度的应用特点
显微硬度是通过显微镜观察试样表面上的压痕形态和大小来推断试样
的硬度，常用于材料的硬度测试和材料的质量控制。
其应用特点如下：
1.显微硬度测量精度高：显微硬度测试是通过显微镜对试样表面的压
痕形态和大小进行观察和测量，因此其测量精度比传统硬度测试方法更高。
2.显微硬度测试适用范围广：显微硬度测试方法适用于各种材料的硬
度测试，包括金属、陶瓷、塑料、橡胶等各种材料，且无论是粉末、薄片、块材都可以进行测试。
3.显微硬度测试不影响试样结构：显微硬度测试不会对试样的结构和
性能造成损害，且其测试过程不需要任何特殊机械切割或磨削处理，因此
不会对试样的性质和组成产生任何影响。
4.显微硬度测试快速方便：显微硬度测试不需要在试样上进行任何标记，且测试时间快速，只需要几秒钟即可完成一次测试。
5.显微硬度测试重复性好：显微硬度测试的重复性好，测试结果的误
差较小，是材料质量控制和品质评估的重要方法之一。
总之，显微硬度测试具有精度高、适用范围广、不影响试样结构、快
速方便及重复性好等特点，是目前广泛应用于材料硬度测试和质量控制的
一种重要方法。
材料实验技术显微硬度测试方法解析
材料实验技术显微硬度测试方法解析引言在材料科学和工程中，硬度是一个重要的材料性能指标，可以反映材料的抗压性能和抵抗划痕的能力。
因此，硬度测试是材料研究和开发中常用的手段之一。
本文旨在对材料实验技术中的显微硬度测试方法进行解析，以更好地理解其原理和应用。
一、宏观硬度测试方法宏观硬度测试方法主要包括洛氏硬度测试、巴氏硬度测试和维氏硬度测试等。
这些方法适用于对硬度较高的材料进行测试，如金属、陶瓷等。
1. 洛氏硬度测试洛氏硬度测试是一种通过在试样表面施加静载力后测量残余压痕的方法。
这种测试方法适用于大多数金属材料的硬度测量。
常见的洛氏硬度测试仪有洛氏硬度计和洛氏硬度显微镜。
2. 巴氏硬度测试巴氏硬度测试是一种通过测量金属材料的抵抗切削的能力来确定其硬度的方法。
该方法适用于一些粗晶体的金属材料。
3. 维氏硬度测试维氏硬度测试是通过在试样表面施加静载力后测量残余压痕的长度来确定硬度的方法。
该方法适用于对较硬的金属材料进行测试。
二、显微硬度测试方法显微硬度测试方法是对材料进行显微观察后进行硬度测量。
这种方法适用于硬度较低、表面粗糙或者微观组织复杂的材料。
1. 维氏显微硬度测试维氏显微硬度测试是一种通过在显微镜下观察试样表面的压痕来确定硬度的方法。
在测试过程中，通过调节静载力和测量显微镜的焦距，可以得到试样表面的硬度情况。
2. 布氏显微硬度测试布氏显微硬度测试是一种通过在显微镜下观察试样表面的压痕和测量其长宽来确定硬度的方法。
与维氏显微硬度测试相比，布氏显微硬度测试可以更准确地测量试样表面的硬度。
3. 维布氏显微硬度测试维布氏显微硬度测试是一种将维氏硬度测试和布氏硬度测试相结合的方法。
通过此种测试方法，可以更全面地了解试样表面的硬度情况。
结论通过上述对材料实验技术中显微硬度测试方法的解析，可以看出不同的测试方法适用于不同的材料和硬度范围。
宏观硬度测试方法适用于较硬的材料，而显微硬度测试方法则适用于较软、表面粗糙或者微观组织复杂的材料。
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三．实验器材
HVS—1000型数显显微硬度计由试验机主体、工作台、 升降丝杠、加载系统、软键显示操作面板、高倍率光学 测量系统等部分组成。通过软键输入，能调节测量光源 强弱，预置试验力保持时间，维氏和努氏试验方法切换。 在软键面板上的LCD显示屏上，能显示试验方法、测试力、 压痕长度、硬度值、试验力保持时间、测量次数等。
实验内容：
材料显微硬度的测定
一、实验目的：
1. 了解显微硬度测试的意义。 2. 了解影响显微硬度的因素。 3. 学习显微硬度测试的原理与方法。
二、显微硬度测定原理 ：
一般硬度测试的基本原理是：在一定时间间隔里，施 加一定比例的负荷，把一定形状的硬质压头压入所测材料 表面，然后，测量压痕的深度或大小。
6. 根据试验要求键入需要的试验力延时保荷时间。每键一
次为5
秒，“+”为加，“-”为减。
7. 按下”START”键，此时加试验力，（LOADING）LED 指示灯亮。
8. 试验力施加完毕，延时（DWELL）LED亮，LCT屏上T 按所选定时间倒计时，延时时间到，试验力卸除，卸力 指示（UNLOADING）LED亮。在LED 未灭前，不得转 动压头测量转换手柄，否则会影响压痕测量精度，甚至 损坏仪器。
21.电源指示灯
22.电源开关 23.水
平调节螺钉
24.面板式打印机
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三、实验方法和步骤：
1. 转动试验力变换手轮，选择符合要求的试验力。旋 转变换手轮时，应动作缓慢，防止动作过快产生冲 击。
2. 打开电源开关（22），LCD屏上显示试验力变换手 轮所选择的试验力，
3. 转动物镜（18）、压头转换手柄（16），使40× 物镜处于主体前方。（光学系统总放大倍率为 400×）
1.压头 2.压头螺钉
3.后盖
4.电源插头 5.主
体 6.显示操作面板
7.升降丝杆
8.10×物
镜
9.定位弹簧 10.测量照明灯座 11.数字式测微
目镜 12.上盖
13.照相接口盖 14.试验力变换手
轮
15.照相、测量转换拉杆 16.物镜、压头转换手
轮 17.转盘
18.40×物镜
19.十字试台
20.旋轮
KHN = P/S = P/C L2 = p/9.81 C L2 式中：P ── 所施加的负荷（kg f） ；
p ── 所施加的负荷（N） ；
S ── 永久压痕的面积（mm2 ） ； L ── 压痕长对角线的长度（mm） C ── 1/2（ctg A/2×tg B/2）= 0.07028 A ── 纵向菱边夹角（172030′±5′） B ── 横向菱边夹角（1300±30′）
习惯上把硬度试验分为两类：宏观硬度和显微硬度。 宏观硬度是指采用1 Kgf(9.81 N)以上负荷进行的硬度试验。 显微硬度是指采用1Kgf(9.81 N)或小于1 Kgf(9.81 N)负荷 进行的硬度试验 。 显微硬度测试是用努氏金刚石角锥压头或维氏金刚石压头 来测量材料表面的硬度。
1. 努氏金刚石压头是一个对面角分别为172030ˊ和13 00,顶端横刃不大于1 μm的菱形四面锥体，在规定的荷重下 （一般为0.1 kgf = 0.981 N），在压头接触试样前开始， 以0.20±0.05 mm/min的低速压人试样表面，并使压头与试 样保持接触20～50秒钟，卸载后，测量压痕的长对角线长。 努氏硬度（KHN）值是所施加的负荷P与永久压痕的投影面积 S之比。即：
采用维氏金刚石压头时，其压痕深度约为对角线长度 的1/7。维氏硬度的l 计算公式如下：
H V2P•S l2 in /21l8 2 P 54 1 9.8 8lP 1 2 54
式中： l── 压痕对角线长的平均值（mm） θ ── 金刚石压头相对面的夹角（1360）
为了精确测量努氏和维氏金刚石压痕的对角线长度， 压痕必须清晰可见。压痕清晰实际上是衡量试样表面制 备质量的一个标准。一般来说，试验负荷越轻，所要求 的表面光洁度就越高。当使用100 gf（0.981 N）以下 负荷试验时，试样应进行金相抛光。同时，要求测量显 微镜所测压痕长度的误差应小于0.0005 mm.
由于努氏压头具有的特异形状，压痕为一长短对角 线近似为1：7的菱形。根据压头的几何形状可知，使用 较轻的负荷就能压印出一个能清晰测量的菱形压痕。因 此，不管是硬质材料还是易碎材料的硬度试验，均可采 用努氏压头。努氏压头测试材料硬度的压痕深度约为其 长对角线长度的1/30 。
2.维氏金刚石压头是将压头磨成正四棱锥体，其相 对两面夹角为136 0 。维氏显微硬度值是所施加的负荷（k g f）除以压痕的表面积（mm2 ）。
当刻线对准压痕对角线无误时，按下测微目镜下方的 按钮输入,并在显示屏的D1后显示。
12. 转动右侧鼓轮转动时，LCD屏上D1后的数字闪烁，表 示结果还未输入，当结果输入后，光标转入D2。按上 述方法在测试另一对角线的长度，此时，LCD屏HV值 就同时显示。在进行努氏硬度测量时，只需测试对角 线的长度，Hk硬度值就立即显示。在进行维氏硬度测 量时，为了减少误差，应在两条垂直的对角线上测量， 取其算术平均值。
9. 将转换手柄顺时针转动，使40×物镜处于主体前方，这 时可在目镜中测量压痕对角线长度。
10.在测量前，先将测微镜右边的鼓轮顺时针旋转，使目镜 内的两刻线边缘相近移动。当两刻线边缘相近时，透光
缝隙逐渐减少，当两刻线间处于无光隙的临界状态时， 按下“CL”键清零。
11. 先转动左侧鼓轮，使左边刻线对准压痕一角，在转动 右侧鼓轮，两刻线分离，使右侧刻线对准压痕另一角。
ห้องสมุดไป่ตู้
4. 将标准硬度试块（或被测试块）安放在试样台上，转动 旋轮（20）使试样台上升，眼睛接近测微目镜观察。当 标准试块或试样离物镜下端2～3mm时，目镜的视场中 央出现明亮的光斑，说明聚焦面即将来到，此时应缓慢 微量上升，直至在目镜中观察到试块（样）表面的清晰 成像。
5. 将转换手柄逆时针转动，使压头主轴处于主体前方，此 时压头顶尖（1）与焦平面间的间隙约0.4～0.5 mm。 当测量不规则的试样时，一定要注意不要使压头碰及试 样，以免造成压头损坏。