显微硬度的测定
采用显微硬度压痕法测量微区残余应力
采用显微硬度压痕法测量微区残余应力陈超,潘春旭,傅强(武汉大学物理科学与技术学院,声光材料与器件教育部重点实验室,湖北武汉430072)摘 要:测量材料微区残余应力的大小和分布,对于研究微观断裂机制具有非常重要的意义,一直是研究的热点和难点。
尝试利用常规的维氏显微硬度压痕法研究和测量了材料中微米级微区的残余应力,推导出了残余应力与压痕面积比之间的理论公式,并选取低碳钢、紫铜和铝合金等三种具有不同性能的薄板材料,利用“三点弯曲”人为“原位”引入应力,通过试验测量对该方法进行了验证,并与原有的理论和方法进行了对比。
结果表明:该测量方法测量准确。
关键词:残余应力;显微硬度;压痕;弯曲中图分类号:TB302.5 文献标识码:A 文章编号:100023738(2007)0120008204Micro2residual Stress Measurement Using Vickers Micro2indentationCHEN Chao,PAN Chun2xu,FU Q iang(Wuhan University,Wuhan430072,China)Abstract:The measurement of the value and distribution for micro2residual stress in materials was crucial and difficult for micro2f racture theory.A regular Vickers micro2indentation for evaluating the micro2residual stress in micron2range was introduced.Three common metals including mild steel,copper and aluminum alloy were used in the experiment,and residual stresses were induced“in2situ”by using three2point bending.The results show that the present measurement is accurate.K ey w ords:residual stress;micro2hardness;indentation;bending0 引 言残余应力的传统测量技术一般分为具有一定损伤性的机械释放测量法和非破坏性无损伤的物理测量法[1],其中又以盲孔法和X射线衍射法较为成熟。
显微维氏硬度块
显微维氏硬度块维氏硬度（Vickers hardness）是一种常用的硬度测试方法，通过在材料表面施加压力，从而测量材料的硬度。
而显微维氏硬度块是用于校准和检验显微维氏硬度仪的硬度块。
显微维氏硬度块由硬质合金或陶瓷制成，具有非常高的硬度和稳定性。
其表面经过精密的加工和抛光处理，确保硬度值的准确性和可靠性。
显微维氏硬度块通常具有不同硬度等级，用于校准仪器和检验材料的硬度。
显微维氏硬度块的硬度值是通过国家标准或国际标准进行认证的，确保了其硬度值的准确性和可比性。
常见的显微维氏硬度块硬度等级有HV0.2、HV0.3、HV0.5等，分别对应不同的硬度范围。
硬度块的硬度值与其材料的硬度成正比，因此可以通过硬度块的硬度值来校准和比较不同材料的硬度。
显微维氏硬度块的使用方法相对简单，首先将硬度块放置在显微维氏硬度仪的试验台上，然后通过仪器施加一定的压力到硬度块表面。
仪器会根据压痕的大小和长度来计算材料的硬度值。
在使用显微维氏硬度块进行校准时，需要根据仪器的要求选择相应的硬度等级的硬度块进行校准。
显微维氏硬度块的使用寿命较长，但仍需定期进行校准和检验，以确保其硬度值的准确性。
在使用过程中，应注意避免硬度块与其他硬物碰撞，以免损坏其表面的抛光层。
另外，还应定期进行清洁和防锈处理，以保持硬度块的良好状态。
显微维氏硬度块在实际应用中具有广泛的用途。
它可以用于校准各种硬度测试仪器，如显微维氏硬度仪、万能硬度计等。
此外，显微维氏硬度块还可以用于检验材料的硬度，了解材料的性能和质量。
在材料科学、机械制造、金属加工等领域，显微维氏硬度块都扮演着重要的角色。
显微维氏硬度块是一种用于校准和检验显微维氏硬度仪的硬度块。
它具有高硬度、稳定性好的特点，能够准确测量材料的硬度。
显微维氏硬度块的使用方法简单，但需要定期校准和检验，以确保其准确性。
在实际应用中，显微维氏硬度块有着广泛的用途，在材料科学和工程领域起着重要的作用。
HV-1000型显微硬度计操作指导书
文件制修订记录1.0目的：规范操作方法,正确使用及保养测试设备、避免损坏、增加测试准度性。
2.0使用范围：适用于测定微小、薄形、表面渗镀层试件的显微硬度和一些较脆而又硬材料的努普硬度。
3.0操作步骤：1．插上电源，打开电源开关，屏幕上出现界面，这时可以修改数据。
2．HV、9.800N、10S为默认值,如要测试努氏硬度HK时可按↑/↓键，以光标为准。
3．显示屏上的试验力与手轮上的试验力保持一致，如不一致测量出的硬度值会有差错，则按返回键使显示屏退回到前一界面按F+或F–进行修改，然后再按返回键重新测量（如试验力保持时间，可按键T+或T–,视场光源太暗或太亮，可按键L+或L–）.4．转动手柄，使40×物镜处于前方位置，将标准试块或试样在十字试台上，转动旋轮使试台上升，当试样离物镜下端约1mm时（不要碰到物镜），用眼靠近测微目镜观察，此时应缓微量上升或下降试台，直至表面清晰成像，这时聚焦观察过程完成。
5．将压头转至前方位置，要感觉到转盘已被定位，再按启动键，同时面板上指示灯亮（屏幕上出现LOAD表示加试验力，DWELL表示保持试验力），当指示灯暗时，表示电机工作结束，屏幕上出现D1:0等待测量。
6.40×物镜转至前方，在测微目镜中测量压痕对角线长度，在测量压痕对角线时，先转动测微目镜左边的鼓轮，先对准左边压痕的顶点；然后转动右边鼓轮，使另一条刻线对准右边的顶点。
量完后，将第一条压痕的对角线所量的值按数字键输入，再按“确认”键，再将另一条压痕的对角线所量的值按数字键输入，再按“确认”键,然后就可在屏幕上出现显微硬度值（如数字按错，则按清零键，再重新按数字键）。
7．详尽操作方法，请参照《HV-1000型显微硬度计操作说明书》。
4.0注意事项及维修保养：1．本仪器试验力正在加载或试验力未卸除的情况下严禁转动压头，否则会造成仪器损坏。
只能等待试验力卸除后指示灯暗，才能转动压头。
2．仪器在测量状态下，请不要施加试验力，如不小心按启动键，这时不能转动压头，只有等待试验力施加完毕后，才能转动压头。
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。
【测试】硬度测试实验报告
【关键字】测试硬度测试实验报告篇一：硬度测量实验报告硬度测量实验报告一、实验目的1. 了解常用硬度测量原理及方法；2. 了解布氏和洛氏硬度的测量范围及其测量步骤和方法；二、实验设备洛氏硬度计、布洛维硬度计、轴承、试块三、实验原理1. 硬度是表示材料性能的指标之一，通常指的是一种材料抵抗另一较硬的具有一定形状和尺寸的物体（金刚石压头或钢球）压入其表面的阻力。
由于硬度试验简单易行，又无损于零件，因此在生产和科研中应用十分广泛。
常用的硬度试验方法有：洛氏硬度计，主要用于金属材料热处理后的产品性能检验。
布氏硬度计，应用于黑色、有色金属材料检验，也可测一般退火、正火后试件的硬度。
2. 洛氏硬度洛氏硬度测量法是最常用的硬度试验方法之一。
它是用压头(金刚石圆锥或淬火钢球)在载荷(包括预载荷和主载荷)作用下，压入材料的塑性变形浓度来表示的。
通常压入材料的深度越大，材料越软；压入的浓度越小，材料越硬。
下图表示了洛氏硬度的测量原理。
图：未加载荷，压头未接触试件时的位置。
2-1：压头在预载荷P0(98.1N)作用下压入试件深度为h0时的位置。
h0包括预载所相起的弹形变形和塑性变形。
2-2：加主载荷P1后，压头在总载荷P= P0+ P1的作用下压入试件的位置。
2-3：去除主载荷P1后但仍保留预载荷P0时压头的位置，压头压入试样的深度为h1。
由于P1所产生的弹性变形被消除，所以压头位置提高了h，此时压头受主载荷作用实际压入的浓度为h= h1- h0。
实际代表主载P1造成的塑性变形深度。
h值越大，说明试件越软，h值越小，说明试件越硬。
为了适应人们习惯上数值越大硬度越高的概念，人为规定，用一常数K减去压痕深度h的数值来表示硬度的高低。
并规定0.002mm为一个洛氏硬度单位，用符号HR表示，则洛氏硬度值为：HR?k-h0.0023.布氏硬度布氏硬度的测定原理是用一定大小的试验力F(N)把直径为D（mm）的淬火钢球或硬质合金球压入被测金属的表面，保持规定时间后卸除试验力，用读数显微镜测出压痕平均直径d(mm)，然后按公式求出布氏硬度HB值，或者根据d从已备好的布氏硬度表中查出HB值。
显微维氏硬度计HV
显微维氏硬度计HV-1000使用方法一简介：HV-1000型显微硬度计是光机电一体化的高新技术产品，该机器造型新颖，具有良好的可靠性，可操作性和直观性，是采用精密机械技术和光电技术的新型显微维氏和努普硬度测试仪器。
该机采用计算机软件编程，光学测量系统。
通过软键输入，可选择维氏和努氏硬度的测量、能调节测量光源的强弱，能选择保荷时间，在LCD显示屏上能显示试验方法、试验力，通过面板输入测量压痕对角线长度、屏幕直接读出硬度值，简便了查表的繁琐。
使用方便，测量精度高。
硬度计适用于测定微小、薄形、表面渗镀层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材料的努普硬度。
是科研机构、企业及质检部门进行研究和检测的理想的硬度测试仪器。
二、主要技术参数试验力： 0.01Kgf (0.098N)、0.025Kgf (0.245N)、0.05Kgf (0.49N)、0.1Kgf (0.98N)、0.2Kgf (1.96N)、0.3Kgf (2.94N)、0.5Kgf (4.90N)、1Kgf (9.80N)试验力施加方法：自动加卸试验力测量显微镜放大倍率： 100×(观察时)400×(测量时)试验力保荷时间： 0～60s（根据需要任意输入）最小检测单位每格：0.5μm试件最大高度： 85mm压头中心到外壁距离： 95mm主机重量：约25Kg电源： AC220V/50Hz外型尺寸：（长×宽×高） (405×290×480)mm三仪器的安装和调试1 硬度计的工作条件1.1在室温23±5℃的范围内。
1.2在稳固的基础上水平安装。
1.3在无震动的环境中。
1.4周围无腐蚀性介质。
1.5室内相对湿度不大于65%。
2 拆箱和安装2.1拆去外包装箱，取出硬度计主机和附件箱(图1)。
2.2将硬度计安放在专用工作台上，拆去绑在主机上的纱带。
2.3从附件箱中取出水平螺钉(2)旋在主机底部。
金属标准块显微维氏硬度检测中的不确定度评定
块的显微维 氏硬度检测 中的不确定度进行研究 。 二 概述
Ｈ Ｖ １０２ 于２Ｆｓｉｎ１３６０ ０ Ｆ
Ｈ ０ — —
１８９１
．
ｄ
１ 测量依据：ＧＢ／Ｔ ４３４０。１—２００９《金属材料维氏硬度试验 第１
式 中 ，Ｆ为试 验 力 （Ｎ），ｄ为 两 压 痕对 角 线 长度 ｄ 和 ｄ。
企业专栏
Ｃｏｍ ｐａｎｙ Ｗ ｉｎｄｏｗ
金属 标准块显微维 氏硬度检 测 中的 不 确 定 度 评 定
z z z PsgiolePfrp
＞＞杭州 富通 昭和线缆材料研 究开发 有限公司 周林平
一 前 言 进行 任何一 种测 量 ，都希望 获得 可靠 的测量 结果 。但
硬 度 范 围 （２００－３００） ＨＶＯ．０５
一
＇
ｙ的灵敏系数 Ｃ ＝ ｕ ｙ＝１
（２）试验力级数 ：０．０２５，０．０５，０．１，０．２，０．３，０．５，１ｋｇｆ
四 测量不确定度的来源及估算
（３）示 值 允许 误 差 范 围
ห้องสมุดไป่ตู้
在测量过程 中，对金属标准硬块维 氏硬度测量不确定度
现代传输 ｌ ３１
z z z PsgiolePfrp
（４）试件最大高度 ：７０ｍ
理的赋予被测量之值 的分散性与测量 结果相联 系的参数 。同
（５）测微鼓轮 最小分度值：０．２５ＩＪ ｍ
时，许 多检测实验室根据 ＩＳＯ／ＩＥＣ１７０２５：２００６标准和 《实验
４ 对象：金属标准硬度块 ，样品名Ｖ１１９—１５３
室资质认定评审准则》要求进行试验室管理 的认可及资质认
示 值 允 许 误 差 ± ５．０％
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显微硬度的测定
显微硬度测定是一个重要的材料科学分析技术，可以尺度小到微米级别，对宏观力学
性能的影响因素进行颗粒大小调控，并分析压痕或切割等行为对材料的影响。
通过测定材
料表面在压痕下的变形痕迹，从而计算出显微硬度，即材料单个晶体在宏观下的力学性
能。
显微硬度测定的原理是利用压头的形状和压头受力大小的调节，在所测材料表面形成
一个尖锐的压痕，通过显微镜观察压痕产生的程度和形状，从而推断出材料的硬度值。
常见的显微硬度测定方法有布氏硬度、维氏硬度等。
其中布氏硬度是较常用的一种测
定方法，通过压头对样品表面施加一定的荷载，观察压头在样品表面留下的压痕的直径大小，根据标准化的硬度比对表计算出样品的硬度。
1. 选择合适的压头：不同的材料选择不同的压头，一般硬度范围不同的材料需选用
不同牌号的压头。
2. 准备样品：样品应保持平整，尺寸应在压头直径的三倍之内，压痕位置应在样品
表面较为平滑无粗糙的区域。
3. 调节压头：根据样品的硬度和厚度选择合适的荷载和深度，对压头进行调节和固定。
4. 进行压痕：将压头缓慢地施加荷载，使其在样品表面形成一个尖锐的压痕。
5. 观察压痕：用显微镜观察压痕的大小和形状，测量压痕的直径。
6. 计算显微硬度：根据压头形状和标准化的硬度比对表计算出样品的显微硬度值。
需要注意的是，在进行显微硬度测定时，应充分考虑样品的厚度和硬度等因素的影响，避免测定结果的偏差。
此外，压头的选择和调节也需要十分精细，以确保测定结果的准确
性和可靠性。
综上所述，显微硬度测定是一种有效的材料分析技术，应用广泛，可以对材料的力学
性能进行准确的评估和分析，对于材料研究和工程应用具有重要的意义。