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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。測定時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,然后在顯微硬度計下進行試驗和觀察。

工作條件

顯微硬度計應(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。

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

器件組成

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

測微目鏡是用來觀察金相或顯微組織,確定測試部位,測量對角線長度,數(shù)據(jù)的采集等;硬度計主機則是完成目鏡與壓頭的切換,在確定的測試部位進行施加載荷,完成平臺的移動尋找像點等;相關(guān)附件主要是為了試件的夾持穩(wěn)固等。

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

是實驗室質(zhì)檢部門、計量院所質(zhì)量控制、材料研究的必備檢測儀器。

這種試驗原理是一種簡化后的試驗操作過程,真正顯微硬度是試驗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算得出,最后得到顯微硬度計算公式:

式中:HV一顯微硬度值,F一試驗力,d一壓痕直徑。

壓痕對角線長度與顯微硬度計值的對應(yīng)表就是由公式計算出來的。

顯微硬度計和維氏硬度計所用的載荷分別為: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。將選定的固定實驗力(載荷)壓入試樣表面,并經(jīng)過規(guī)定的保持時間(保荷),然后卸除實驗力(卸荷)后,在試樣表面殘留出一個底面為正方形的正四棱錐或克努普壓痕,通過測微目鏡測量其對角線的長度,得到壓痕的面積,顯微硬度值就是實驗力與壓痕表面積的比值。

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

顯微硬度計的檢定規(guī)程中明確規(guī)定:硬度計的負(fù)荷誤差,對等于和小于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%,其變動度分別不大干1.5%和1.0%。

目前,國內(nèi)還沒有小量程測力計,所以測定顯微硬度計的負(fù)荷時,必須對現(xiàn)有儀器進行改裝或自行設(shè)計。

以往所用的顯微硬度計的測力裝置主要有以下三種:

1、光學(xué)測力計

2、改裝機械天平

3、電阻應(yīng)變式傳感器測力裝置

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

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

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