?國標維氏硬度測量方法

一、原理與定義

維氏硬度測量方法是一種基于壓痕原理的硬度測試技術，用于評估材料的硬度特性。該方法通過使用一個相對面間夾角為136°的金剛石正四棱錐體壓頭，在規定的試驗力作用下壓入試樣表面，保持一定時間后卸除試驗力，然后測量壓痕對角線的長度，進而計算出材料的維氏硬度值。維氏硬度值（HV）定義為試驗力除以壓痕表面積的商，其計算公式為：HV = 常數×試驗力/壓痕表面積 ≈ 0.1891F/d2，其中F為試驗力（單位：N），d為壓痕兩對角線長度的算術平均值（單位：mm）。

二、試驗設備與材料

1. 試驗設備：維氏硬度計，包括硬度計主機、壓頭、顯微鏡（用于測量壓痕對角線長度）、標準硬度塊等。

2. 試樣材料：根據測試需求選擇合適的試樣，試樣表面應光滑平整，無氧化皮、油污及雜物，且粗糙度需滿足標準要求（如一般維氏硬度試樣Ra不大于0.40μm）。

三、試驗步驟

1. 準備工作：打開維氏硬度計，檢查儀器是否正常工作，并選擇合適的標準硬度塊進行調零校準。

2. 試樣放置：將試樣放置在硬度計的測試臺上，確保試樣表面平整且無明顯缺陷。

3. 施加試驗力：根據試樣材料和預期的硬度范圍選擇合適的試驗力，將壓頭安裝在硬度計上，并確保壓頭與試樣表面垂直。然后施加試驗力，并保持規定的時間（通常為10~15秒）。

4. 卸載試驗力：達到保持時間后，自動或手動卸載試驗力，并觀察壓痕。

5. 測量壓痕對角線長度：使用顯微鏡或硬度計的測量裝置，測量壓痕的對角線長度d1和d2，并計算其算術平均值d。

6. 計算硬度值：根據壓痕對角線長度d和試驗力F，使用維氏硬度計算公式計算出硬度值HV。

四、試驗條件與參數

1. 溫度與濕度：實驗室環境應保持穩定，溫度和濕度需控制在合適的范圍內，以避免對試驗結果造成影響。

2. 試驗力選擇：根據試樣種類、試樣厚度和預期的硬度范圍選擇合適的試驗力。標準規定試樣或試驗層的厚度至少為壓痕對角線長度的1.5倍。

3. 保持時間：標準規定保持時間為10~15秒，若選用的時間超出此范圍，應在力值后面注明保持時間。

五、精度與重復性

維氏硬度試驗因其壓痕形狀規則、對角線測量準確而具有較高的精度和重復性。在實際應用中，應注意避免外界干擾，確保測試環境的穩定性，以提高測試結果的準確性和可靠性。

六、報告編寫

試驗結束后，應編寫詳細的試驗報告，包括試驗目的、試驗設備、試樣材料、試驗條件與參數、試驗步驟、測量數據、計算結果及結論等內容。報告中應明確標注維氏硬度值及其對應的試驗力值和保持時間，如“600HV30”表示采用294.2N（30kg）的試驗力，保持時間10~15秒時得到的硬度值為600。

七、附加試驗與修正

在特殊情況下，可能需要進行附加試驗以驗證或修正試驗結果。例如，對于表面層較薄或硬度分布不均勻的試樣，可能需要采用更小的試驗力或進行多次測量以獲取更準確的硬度值。

八、標準引用與遵循

維氏硬度測量應嚴格遵循相關國家標準和行業規范，如GB/T 4340.1-2009《金屬材料 維氏硬度試驗 第1部分：試驗方法》等。在引用標準時，應明確標注標準的編號、名稱及發布日期等信息，以確保試驗結果的準確性和可比性。