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维氏硬度计的原理及选型

维氏硬度计的原理及选型

维氏硬度计的原理
显微硬度计所用的载荷很小,大致在100gf-500gf范围,维氏硬度计所用的压头有两种:一种是维氏压头,和宏观的维氏硬度压头—样,只是在金刚石四方锥的制造上和测量上要更加严格;另一种是努氏压头(knoop indenter),它是一菱形的金刚锥体,其形貌如。在纵向上锥体的顶角为,,横向上锥体的顶角为130°,压痕的长短对角线长度之比约7:1,压痕的深度约为其长度的1/30。努氏硬度按以下公式计算

维氏硬度计试验法开始于1925年。维氏硬度计的测定原理和布氏硬度相同,也是根据单位压痕陷凹面积上承受的负荷,即应力值作为硬度值的计量指标。所不同的是维氏硬度采用锥面夹角为136°的四方角锥体,由金钢石制成。维氏硬度计之所以采用四方角锥,是针对布氏硬度的负荷P和钢球直径D之间必须遵循P/D2为定值的这一制约关系的缺点而提出来的。维氏硬度计采用了四方角锥,当负荷改变时压人角不变,因此负荷可以任意选择,这是维氏硬度试验最主要的特点,也是最大的优点。四方角锥之所以选取136°,是为了所测数据与HB值能得到最好的配合。因为一般布氏硬度试验时,压痕直径d多半在0.25D到0.5D之间,通过此压痕直径作钢球的切线,切线的夹角正好等于136°,如图1-22所示。所以通过维氏硬度试验所得到的硬度值和通过布氏硬度试验所得到的硬度值能完全相等,这是维氏硬度试验的第二个特点。
此外,采用四方角锥后,压痕为一具有清晰轮廓的正方形在测量压痕对角线长度d时误差小,这点比用布氏硬度测量圆形的压痕直径d要方便得多。还有,采用金钢石制压头可适用于试验任何硬质的材料。
和布氏、洛氏硬度试验比较起来,维氏硬度试验具有许多优点。维氏硬度计不存在布氏那种负荷P和压头直径D的规定条件的约束,以及压头变形问题;也不存在洛氏那种硬度值无法统一的问题。而它和洛氏一样可以试验任何软硬的材料,并且比洛氏能更好地测试极薄件(或薄层)的硬度,这点只有洛氏表面硬度级才能做到。但即使在这样的条件下,也只能在该洛氏级内进行比较,和其它硬度级统一不起来。此外洛氏由于是以压痕深度为计量指标,而压痕深度总比压痕宽度要小些,故其相对误差也越大些。因此,洛氏硬度数据不如布氏、维氏稳定,当然更不如维氏精确。
总的来说,维氏硬度计试验具有另外两种试验的优点而摒弃了它们的缺点,此外还有它本身突出的特点——负荷大小可任意选择。维氏硬度计唯一缺点是硬度值需通过测量对角线后才能计算(或查表)出来,因此生产效率没有洛氏高。

总的来说,维氏硬度计是用来测量尺寸很小或很薄零件的硬度,或者是用来测量各种显 微组织的硬度。但是,努氏与维氏显微硬度比较,有些突出的优点,例如:
(1)在测量渗碳(或氮化)淬硬层的硬度分布时,努氏压痕的排列与分布较维氏更紧凑;
(2)在相同的对角线长度下(努氏压痕以长对角线计),努氏压痕的深度与面积只有维氏压痕的15%,这对测量薄层硬度,例如电镀层特别适宜,而在测量脆性材料如玻璃,陶瓷的硬度时,在压痕周围不容易碎裂,因为断裂倾向是和受应力材料的体积成正比的,所以努氏硬度在—些特定的场合下使用时更方便。

HV-5小负荷维氏硬度计
HV-5维氏硬度计测量范围:5-3000HV
试验力:1.961、2.942、4.903、9.807、19.61、24.52、29.42、49.03牛顿
(0.2、0.3、0.5、1、2、2.5、3、5公斤力)
试样允许最大高度:130毫米
压头中心至机壁距离:100毫米
测量显微镜放大倍数:500倍,125倍
最小检测单位:0.25微米
电源:交流220伏
外形尺寸:438 x 376 x 685 毫米
重量:约50千克

HVS-5数显小负荷维氏硬度计
HVS-5维氏硬度计采用高精度的无摩擦主轴结构和优质的光学成像系统,试验力稳定、测试精度高
HVS-5维氏硬度计采用角位移传感技术和微机技术,实现了试验过程自动化
数显维氏硬度计 HVS-5 的技术参数:
HVS-5数显小负荷维氏硬度计测量范围:5-3000HV
试验力:1.961、2.942、4.903、9.807、19.61、24.52、29.42、49.03牛顿
(0.2、0.3、0.5、1、2、2.5、3、5公斤力)
测量显微镜放大倍率:500倍、125倍
最小检测单位:0.025微米
试件允许最大高度:130毫米
压头中心至机壁距离:100毫米
电源:交流220伏,50赫兹
外形尺寸:438 x 376 x 685毫米
重量:约50千克
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