1、维氏硬度,GB/T 4340-2009 金属材料 维氏硬度试验,维氏硬度试验的有关标准,GB/T 4340-2009 金属材料 维氏硬度试验 第1部分：试验方法2010-04-01起实施；修改采用国际标准 ISO 6507:2005 金属材料维氏硬度试验 第 1 部分：试验方法；第 2 部分：硬度计的检验与校准；第3部分：标准硬度块的标定；第4部分：硬度值表。,GB/T 4340-1984 金属维氏硬度试验方法 GB/T 5030-1985 金属小负荷维氏硬度试验方法 GB/T 4342-1991 金属显微维氏硬度试验方法,试验原理,与布氏硬度试验原理基本相同，也是根据压痕单位面积所承受的试验
2、力计算硬度值。只是压头改用为两相对面夹角为136的金刚石正四棱锥,试验原理,HV=0.102F/ S,压痕的表面积通过压痕的对角线长度计算得到。,试样要求, 试样表面应平坦光滑，不应有氧化皮及外界污物，尤其不应有油脂。试样表面粗糙度要求较高，维氏硬度试样不大于0.4m，小负荷维氏硬度试样不大于0.2m；显微维氏硬度试样不大于0.1m。 制备试样时，应使过热或冷加工等因素对试样表面性能的影响减至最小。由于压痕硬度浅，试样表面根据样品特性抛光。 试验后，试样背部如出现可见变形，则表明试样太薄（GB/T4340.1-2009附录A）。,试验设备要求, 维氏硬度按试验力大小分为3类：维氏硬度、小负荷维
3、氏硬度、显微维氏硬度。（相应设备不同） 各级试验力误差要求、金刚石锥体压头的尺寸和精度要求。 压痕测量装置的要求：测量压痕对角线长度0.04mm时，压痕测量装置的估测能力为0.0002mm，最大允许误差0.0004mm；测量压痕对角线长度0.04mm，痕测量装置的估测能力为0.5d%，最大允许误差为1.0d% 。 硬度计的示值误差（5点平均值与硬度块标准值之差）要满足规定的要求。 硬度计由国家计量部门定期检定（检定周期一般一年）。,试验操作要点,试样的固定 试样表面、支承面、试验台面应清洁和无外界污物（氧化皮、油、灰尘等）； 试样试验面与试验力作用方向垂直； 保证在试验过程中试样不发生位移、倾
4、斜、翘曲；小试样、薄试样应镶嵌或用特殊夹具夹持；在整个试验期间，硬度计不应受到影响试验结果的冲击和震动。,试验力选择和试验力保持时间,试验力保持时间,使压头与试样表面接触，无冲击和震动地垂直于试验面施加试验力，直至达到规定试验力值。从加力开始至全部试验力施加完毕的时间应在2S10S 之间。试验力保持时间为10s15s。对于要求特殊，试验力保持时间可适当延长，但应在试验结果中注明，允许误差应在2S。,压痕测量,任一压痕中心距试样边缘距离至少应为压痕对角线长度的2.5倍（轻金属和铅锡等3倍）；两相邻压痕中心间距离至少应为压痕对角线长度的3倍（轻金属和铅锡等6倍） 。,试验结果处理, 数值修约：10
5、0时，修约至整数；100时，3位有效数字。 曲面试样维氏硬度值的修正（GB/T4340.1-2009附录B）。 维氏硬度的表示方法,应用范围及优缺点, 维氏硬度适用范围广，能测各种表面处理后的渗层、镀层的硬度，较小、较薄工件的硬度，显微维氏硬度可测合金中相的硬度。 优点：试验力从小到大可任意选择，所测硬度值从低到高标尺连续。从极软到极硬材料都可测量；测量精度高，可比性强。 缺点：测量操作较麻烦，测量效率低；不适于大批生产和测量组织不均匀材料。,应用范围, 铸铁维氏硬度不适合； 钢维氏硬度（尤其是维氏硬度和小负荷维氏硬度）适合，并在有争议时常常作为仲裁方法； 许多零部件标准有规定：有争议时维氏硬
6、度仲裁方法，如高强度螺栓的硬度； 维氏硬度用于有效硬化层深度的检测（感应淬火、渗碳淬火有效硬化层深度）。,维氏硬度和布氏硬度的比较,维氏硬度计压头的面夹角之所以采用136，是为了使维氏硬度和布氏硬度在中、低硬度值范围内，对于同一均质材料能得到很相近的硬度值。 这是因为这两种试验方法都是以压痕单位表面积上承受负荷的大小来表示硬度值的高低。在布氏硬度试验中，所得的压痕直径通常在0.24-0.6D，压痕直径为0.375D时相当于直径为D的钢球压头压入试样的压入角为44 ，而嵌入正四棱锥体内的钢球压痕的圆心角也为44 ，在压入角相同的条件下，其单位面积上承受的负荷是相等的，这就使维氏硬度值在一定范围内
7、与布氏硬度值相等或接近。当试样硬度在450HV以下时，维氏硬度值近似等于布氏硬度值。,维氏硬度和布氏硬度的比较,努氏硬度,GB/T 18449-2009 金属努氏硬度试验方法,试验原理,努氏硬度是以发明人美国的Knoop命名的。过去又称克氏硬度、克努普硬度、努普硬度。在我国列为小负荷硬度试验，也可称其为显微硬度。它与显微维氏硬度试验一样，使用较小的力以特殊形状的压头进行试验。测量压痕对角线求得硬度值。,试验原理,将顶部两棱之间的a角为172.5和角为130的棱锥体金刚石压头用规定的试验力压入试样表面，经一定的保持时间后卸除试验力。试验力除以试样表面的压痕投影面积之商即为努氏硬度。计算公式如下:
8、,试样要求,硬度标尺,试验方法,结果处理,结果表达,方法特点,1、由于使用压头的特殊形状，试验时能产生长短对角线为7:1的棱形压痕。原理规定只测量长对角线长度，具有较高的测量精度。 2、努氏硬度试验的压痕压入深度只有长对角线长度的1 /30，维氏硬度试验的压痕压入深度为对角线长度的1/7，所以努氏硬度试验适用于表层硬度和薄件的硬度测试。 3、同一试样在同一负荷下，努氏硬度压痕对角线长度约为维氏硬度压痕对角线长度的3倍，大大优于维氏测量法。,方法特点,(1) 努氏硬度具有维氏硬度的优点。宏观硬度测试时, 其压痕具有“几何相似”的规律性, 即努氏硬度值不随测试载荷的变化而变化。 (2) 努氏硬度由
9、于采用特殊形状的压头, 其压痕长对角线长度为短对角线的7. 11 倍, 与相同测试载荷的维氏硬度压痕相比, 其压痕长对角线长度是维氏硬度压痕长对角线的2. 77 倍, 相同载荷时测得的努氏硬度压痕尺寸比维氏硬度压痕尺寸大得多, 而且只测量长对角线, 因而测量精度特别高。,方法特点,(3) 努氏硬度压痕深度为其长对角线长度1/30, 维氏硬度压痕深度为其对角线长度的1/ 7。相同硬度、相同载荷时, 努氏硬度压痕深度约是维氏硬度压痕深度的一半(0. 635 5)。测试相同厚度的薄的表面硬化层硬度时, 努氏硬度的载荷可以增加一级至二级, 相应地提高了薄硬化层硬度测量的精度。维氏硬度与努氏硬度相比,
10、相同载荷下要求的试样最小厚度, 前者要比后者大1. 6 倍。因此, 努氏硬度更适合于测试极薄的表面硬化层和镀层的硬度。,方法特点,(4) 努氏硬度的压痕为长扁状的菱形。卸载后,几乎只有菱形压痕的短对角线会因弹性恢复有所变化, 而长对角线基本保持不变。根据压痕短对角线对应长对角线的恢复尺寸, 还可以相对比较金属材料的弹性高低。通常用恢复前、后的努氏硬度的相对差值的百分数来比较材料的弹性高低。 (5) 努氏硬度可以用来比较大变形材料或不同方向性能差异较大的材料的纵向与横向的硬度或弹性的高低。对于大变形材料来说, 横向硬度高于纵向硬度。 (6) 由于努氏硬度压痕很浅, 所以对试样表面特别敏感。努氏硬
11、度可以用来探测试样表面可疑的缺陷, 如表面的灼伤区、软化区、硬化变形伤痕以及表面处理的不均匀区和其他缺陷。,维氏努氏硬度换算公式,由于努氏硬度的一系列优点, 其应用值得推广。但是长期以来人们习惯于用维氏硬度来衡量试样的硬度, 因此, 如能将努氏硬度的数值换算成维氏硬度值,对于满足人们习惯进而推广努氏硬度的应用很有益处。经推导, 努氏硬度与维氏硬度的换算公式如下:经数据验证, 该公式的最大相对换算误差为0. 75% , 远远小于2. 0%。,应用范围,努氏硬度试验主要也是用于金属学、金相学研究。它特别适于测试硬而脆的材料，常被用于测试珐琅、玻璃、人造金刚石、金属陶瓷及矿物等材料。它还可用于表面硬化层有效深度的测定，用于细小零件、小面积、薄材料、细线材、刀刃附近的硬度、电镀层及牙科材料硬度的测试。努氏硬度试验没有专门的硬度计，通常是共用显微维氏硬度计，只要更换压头并改变硬度值的算法即可。,
