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在特殊領(lǐng)域里的硬度,尤其是維氏硬度及克氏硬度作為代用特性,以代替其它材料特性。

常用來度量材料中各個(gè)相或金屬表面極薄層(如電鍍層、氮化層)等的硬度。其值可用莫氏硬度HM、維氏硬度HV或努普硬度HK來表示。測(cè)定時(shí)試樣須磨平拋光制成光亮的平面,經(jīng)過侵蝕,使顯微組織暴露,然后在顯微硬度計(jì)下進(jìn)行試驗(yàn)和觀察。

工作條件

顯微硬度計(jì)應(yīng)工作在溫度20℃±8℃范圍內(nèi),濕度應(yīng)保持在≤70%范圍內(nèi),嚴(yán)禁在滴水或者塵土的環(huán)境中使用,更不能在腐蝕氣體和輻射的環(huán)境中使用。

顯微硬度計(jì)應(yīng)固定在固定位置,不適宜經(jīng)常搬運(yùn)或攜帶使用。

器件組成

顯微硬度計(jì)由主機(jī)、測(cè)微目鏡、各種試臺(tái)、標(biāo)準(zhǔn)硬度塊、各種壓頭、物鏡、調(diào)平角等構(gòu)成。

測(cè)微目鏡是用來觀察金相或顯微組織,確定測(cè)試部位,測(cè)量對(duì)角線長(zhǎng)度,數(shù)據(jù)的采集等;硬度計(jì)主機(jī)則是完成目鏡與壓頭的切換,在確定的測(cè)試部位進(jìn)行施加載荷,完成平臺(tái)的移動(dòng)尋找像點(diǎn)等;相關(guān)附件主要是為了試件的夾持穩(wěn)固等。

在細(xì)微部分進(jìn)行精密定位的多點(diǎn)測(cè)量,壓痕的深層測(cè)試與分析,滲鍍層測(cè)試與分析,硬度梯度的測(cè)試,金相組織結(jié)構(gòu)的觀察與研究,涂鍍層厚度的測(cè)量與分析等。

是實(shí)驗(yàn)室質(zhì)檢部門、計(jì)量院所質(zhì)量控制、材料研究的必備檢測(cè)儀器。

這種試驗(yàn)原理是一種簡(jiǎn)化后的試驗(yàn)操作過程,真正顯微硬度是試驗(yàn)力除以壓痕錐形表面積所得的商,壓痕錐形表面積可由壓頭錐角和壓痕直徑計(jì)算得出,最后得到顯微硬度計(jì)算公式:

式中:HV一顯微硬度值,F一試驗(yàn)力,d一壓痕直徑。

壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度與顯微硬度計(jì)值的對(duì)應(yīng)表就是由公式計(jì)算出來的。

顯微硬度計(jì)和維氏硬度計(jì)所用的載荷分別為:1kg、2kg、3kg、5kg、10kg、20kg、30kg、50kg、100kg、120kg等,常用的為1kg、2kg、5kg、10kg、30kg、50kg。

載荷的大小主要取決于試件的厚度。

測(cè)試的最終硬度是通過壓痕單位面積上所能承受的載荷來表示的。將選定的固定實(shí)驗(yàn)力(載荷)壓入試樣表面,并經(jīng)過規(guī)定的保持時(shí)間(保荷),然后卸除實(shí)驗(yàn)力(卸荷)后,在試樣表面殘留出一個(gè)底面為正方形的正四棱錐或克努普壓痕,通過測(cè)微目鏡測(cè)量其對(duì)角線的長(zhǎng)度,得到壓痕的面積,顯微硬度值就是實(shí)驗(yàn)力與壓痕表面積的比值。

由于顯微硬度計(jì)是采用小負(fù)荷(1kgf 以下)試驗(yàn),又受到儀器空間容量的限制,因此在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)顯微硬度計(jì)的力值測(cè)定未能得到較好的解決,從而影響顯微硬度試驗(yàn)的可靠性和正確性,也影響顯微硬度計(jì)的制造質(zhì)量。

顯微硬度計(jì)的檢定規(guī)程中明確規(guī)定:硬度計(jì)的負(fù)荷誤差,對(duì)等于和小于100gf的負(fù)荷,允許在±1.5%以內(nèi),大于100gf 的負(fù)荷誤差應(yīng)小于±1.0%,其變動(dòng)度分別不大干1.5%和1.0%。

目前,國內(nèi)還沒有小量程測(cè)力計(jì),所以測(cè)定顯微硬度計(jì)的負(fù)荷時(shí),必須對(duì)現(xiàn)有儀器進(jìn)行改裝或自行設(shè)計(jì)。

以往所用的顯微硬度計(jì)的測(cè)力裝置主要有以下三種:

1、光學(xué)測(cè)力計(jì)

2、改裝機(jī)械天平

3、電阻應(yīng)變式傳感器測(cè)力裝置

上述三種測(cè)力裝置曾先后用于顯微硬度計(jì)的負(fù)荷測(cè)定, 但都還存在著較多問題。光學(xué)測(cè)力計(jì)和改裝機(jī)械天平雖然能用來測(cè)定加荷主軸采用摩擦支承的顯微硬度計(jì)(如BHX-1 型基堆顯微硬度計(jì))。

但由于體積較大,使用極不方便。尤其對(duì)加荷主軸采用彈性支承的顯微硬度計(jì),由于存在著" 零位" 要求, 更是無法使用。

電阻應(yīng)變式傳感器測(cè)力裝置雖比前兩種好些,但要廣泛用于顯微硬度計(jì)的生產(chǎn)和檢定中仍有較多缺點(diǎn),如:裝置復(fù)雜、體積大、費(fèi)用貴、不易維修、工作效率低、受顯微硬度計(jì)空間容量的限制、對(duì)不同負(fù)荷需調(diào)整工作臺(tái)等。