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实验四 显微硬度的测定 实验目的：1、了解测定釉面和坯体显微硬度的意义； 2、了解影响釉面和坯体显微硬度的因素； 3、掌握釉面和瓷胎显微硬度的测定原理和测定方法。 实验原理： 硬度是材料机械性能重要指标之一，而硬度试验是判断材料或产品零件质量的一种手段。所谓硬度，就是材料在一定条件下抵抗另一本身不发生残余变形物体压入能力。抵抗能力愈大，则硬度愈高，反之则硬度愈低。常见的显微硬度有维氏和努氏两种。 用显微硬度计测定维氏硬度就是用一台立式反光显微镜测出在一定负荷下由金刚石锥体压头，压入被测物后所残留的压痕对角线长度来求出被测物的硬度。 一、显微硬度计工作原理和组成 显微硬度计是近年来常用测量硬度的设备。测量硬度是通过升降显微硬度计的调焦机构、测量显微镜、加荷机构，正确选择负荷、加荷速度进行全自动加卸试验力及正确控制试验力保持时间，通过显微硬度计光学放大，测出在一定试验力下金刚石角锥体压头压入被测物后所残留压痕的对角线长度，来求出被测物硬度值。 二、显微硬度计的正确使用 由于显微硬度试验往往是对很小的试样（如针尖），或试样上很小的特定部位（如金相组织）进行硬度测定，而这些情况难以用人眼来进行观察和判定，而且显微硬度试验后所得压痕非常小，这也是难以人眼来寻找，更不用说进行压痕对角线长度的测量，所以非得用显微镜才能进行工作。正确使用显微硬度计，除了正确选择负荷、加荷速度、保荷时间外，测量显微镜使用的正确与否是十分重要的。现就如何正确使用显微硬度计作简要介绍。 1．负荷的选择 为确切得到被测对象的真实硬度，必须选择恰当负荷。选择负荷应考虑以下几个原则： （1）在测定薄片或表面层硬度时，要根据压头压入深度和试件或表面层厚度选择负荷。因为一般试件或表面层厚度是知道的，而被测部位硬度或硬度范围也应是可知道的，基于压头压入试样时挤压应力在深度上涉及范围接近于压入深度的10倍，为避免底层硬度的影响，压头压入深度应小于试件或表面层的十分之一。 （2）对试样剖面测定硬度时，应根据压痕对角线长度和剖面宽度选择负荷。基于压头压入试样时产生的挤压应力区域最大可从压痕中心扩展到4倍对角线的距离。为避免相邻区域不同硬度或空间对被测部位硬度影响，所以压痕中心离开边缘的距离应不小于压痕对角线长度的2.5倍，即压痕对角线长度为试件或表面层剖面宽度的五分之一。 （3）当测定晶粒、相、类杂物等时，应遵守以上两个原则来选择负荷，压头压入深度不大于其厚度的1/10，压痕的对角线长度应不大于其面积的1/5。 （4）测定试件（零件、表面层、材料）平均硬度时，在试件表面尺寸及厚度允许的前提下，应尽量选择大负荷，以免试件材料组织硬度不均匀影响试件硬度测定的正确性。 （5）为保证测量精确度，在情况允许时，应选择大负荷，一般应使压痕对角线长度大于20μm。 （6）考虑到试件表面冷加工时产生的挤压应力硬化层的影响，在选择负荷时应在情况许可的情况下选择大负荷。 2．测量显微镜的正确使用 （1）寻找像平面 1）针尖试样应采用“光点找像法”。 一般显微硬度计测量显微镜物方视场只有0.25～0.35mm，在此视场范围外区域，在测量显微镜目镜视场内，眼睛是看不见的。而针尖类试样顶尖往往小于0.1mm，所以在安装调节试样时，很难把此顶尖调节在视场内；如果此顶尖在视场周围而不在视场内，则在升降工作台进行调节时不小心就会把物镜镜片顶坏，即使不顶坏物镜，找像也很困难，为解决这个问题，提出“光点找像法”方法。 开启测量显微镜的照明灯泡，这时在物镜下面工作台上就有一个圆光斑，把针尖试样垂直于工作台安装在此光斑的中心，升高工作台，使此针尖的顶尖离开物镜约1mm，这时眼睛观察顶尖部位，调节工作台上的两个测微丝杆，使物镜下照明光点在前后左右对称分布在此顶尖上（这一步骤必须仔细），随后缓慢调节升降机构，这时在目镜视场中即会看到一个光亮点，这就是此顶尖上的反射光点，再进一步调节升降即可找到此针尖的像。 2）表面光洁度很高的试样（如显微硬度块）应采用边缘找像法。 显微硬度试验中，试样表面光洁度一般都是很高的，往往是镜面，表面上没有明显观察特征，而显微硬度计中所有高倍测量显微镜的景深都是非常小的，只有1～2μm，所以在调焦找像平面时，对于缺乏经验的操作者是很困难的，甚至会碰坏物镜，所以操作者有的留用表面残留痕迹来找像平面，但有时往往无残留痕迹时，建议采用边缘找像法。即按上述同样方法使用照明光点（约为0.5～1mm）的中心对准试样表面轮廓边缘，则在目镜视场内看到半亮半暗的交界处即为此轮廓边缘，随后进一步调节升降即可找到此表面边缘的像。 （2）调节照明 为防止倾斜照明对压痕对角线长度测量精确度的影响，要调节照明光源，使压痕处在视场中心时按两对角线区域分的四个区间亮度一致，通过观察测微目镜视场内压痕像的清晰程度，可将照明光源