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显微硬度测试
时间:2020-07-28来源: 本站 字体:[ ]

术语显微硬度测试通常是指负载不超过1 kgf的静态压痕。压头是维氏钻石金字塔或努氏细长钻石金字塔。测试过程与标准维氏硬度测试非常相似,不同之处在于,测试过程是使用更高精密仪器在微观尺度上完成的。被测表面通常需要进行金相抛光。使用的负载越小,所需的表面光洁度越高。精密显微镜用于测量压痕;这些通常具有大约X500的放大倍率,并且测量的精度为+ 0.5微米。同样,观察者的差异为+通常可以解决0.2微米。但是,应该补充一点,要获得这种准确性,必须付出大量的谨慎和经验。

努氏硬度压头压痕
努氏硬度压头压痕



努氏硬度值KHN是施加到压头的载荷P(kgf)与未恢复的投影面积A(mm 2)之比。

KHN = F / A = P / CL 2


其中:
F =施加的载荷,单位为kgf
A =压痕的未恢复投影面积,单位为mm 2
L =压痕的长对角线的测量长度,单位为mm
C = 0.07028 =压头常数,将压痕的投影面积与长度的平方相关联长对角线。

努氏压头是将金刚石磨成金字塔形的形状,可产生菱形的压痕,长和短对角线之间的比率约为7:1。压痕的深度约为其长度的1/30。在测量努氏硬度时,仅测量压痕的最长对角线,并将其用于上式中,并使用载荷来计算KHN。这些值的表格通常是从测量中查找KHN值的更方便的方法。


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威格士金字塔钻石压痕
威格士金字塔钻石压痕



维氏钻石金字塔线束编号是所施加的载荷(kgf)除以压痕的表面积(mm 2

维氏金字塔硬度公式


其中:
F =载荷(kgf)
d =两个对角线的算术平均值,以mm为单位的d1d2
HV =维氏硬度

将维氏金刚石金字塔压头磨成方形金字塔的形式,两面之间的夹角为136 o压痕的深度约为对角线长度的1/7。在计算维氏钻石金字塔硬度值时,将测量压痕的两个对角线,并将这些值的平均值用于上式中,并使用载荷来确定HV值。这些值的表格通常是从测量中查找HV值的更方便的方法。

努普vs.维氏

对于给定的负载和测试材料,比较使用努氏和维氏钻石金字塔压头制作的压痕:

  • 维氏压头的穿透深度是努氏压头的两倍

  • 维氏压痕对角线约为努氏主对角线长度的1/3

  • 维氏测试对表面条件的敏感性不如努氏测试

  • 维氏测试比努氏测试对测量误差更敏感

  • 维氏硬度测试最适合小圆形区域

  • 努氏测试最适合细长的小区域

  • 努氏测试适用于非常坚硬的脆性材料和非常薄的截面



电弧喷涂13%铬钢的显微照片,显示出显微硬度压痕 碳化钨涂层的显微硬度压痕



现在有一种趋势,即以SI单位(MPa或GPa)报告维氏和努氏硬度,尤其是在学术论文中。不幸的是,这会引起混乱。维氏硬度(例如HV / 30)值通常应仅以数字表示(无单位kgf / mm 2)。SI的严格应用是一个问题。大多数维氏硬度试验机使用1、2、5、10、30、50和100 kgf的力以及用于计算HV的表格。SI将涉及以牛顿为单位的报告力(将700 HV / 30与HV / 294 N = 6.87 GPa进行比较),这对工程师和技术人员实际上是毫无意义的,而且杂乱无章。要转换维氏硬度值,所施加的力需要从kgf转换为牛顿,而面积需要从mm 2转换为m 2使用上面的公式以帕斯卡给出结果。

将HV转换为MPa乘以9.807
要将HV转换为GPa乘以0.009807


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