显微硬度 李炜.ppt

显微硬度 本章介绍了显微硬度的原理及应用 显微硬度的测试原理是采用一定锥体形状的金刚石压头，施以几克到几百克质量所产生的重力（压力）压入试验材料表面，然后测量其压痕的两对角线长度。由于压痕尺度极小，必须在显微镜中测量。 压头按几何形状分为两种类型，一种是锥面夹角为136?的正方锥体压头，又称维氏（Vickers）压头，另一种是棱面锥体压头，又称努普（knoop）压头。 维氏（Vickers）硬度试验法 1．维氏压头 二相对棱面间的夹角为136?金刚石正方四棱角锥体，即为维氏压头。 2．维氏硬度 维氏压头在一定的负荷作用下，垂直压入被测样品的表面产生凹痕，其每单位面积所承受力的大小即为维氏硬度。 维氏硬度计算公式 ： HV=1854.4P/d2 式中：HV— 维氏硬度（gf/mm2） P－负荷（gf） d— 压痕对角线长度（μm） 努普（Knoop）硬度试验法 1．努普压头 二相对棱边的夹角分别为172?30?和130?的四棱金刚石角锥体，即为努普压头。 2．努普硬度 努普压头在一定的负荷作用下，垂直压入被测物体的表面所产生的凹痕在其表面的投影，每单位面积所承受的作用力的大小即为努普硬度。 努普硬度计算公式： HK=14228.9P/d2 式中：HK—努普硬度（gf/mm2）； P— 负荷（gf） d— 压痕的长对角线长度（μm） 努普硬度试验法相对维氏硬度试验法的优缺点 1．优点 a. 努普硬度适用于测定脆性材料。努普硬度试验法比维氏硬度试验法更适用于测定珐琅、玻璃、玛瑙、红宝石等脆性材料的硬度，压痕不易产生碎裂。 b. 测量误差较小。当操作人员的人为瞄准精度一定时，压痕对角线越长，则由此瞄准误差所引起的测量误差越小。因此在采用相同负荷或保持相同的压入深度时，努普硬度试验要比维氏硬度试验的测量误差小。 类型c. 压入深度浅。努普硬度试验较之维氏硬度试验更适用于薄件及表面层的硬度试验。 d. 当努普压头测定硬度时，其压痕边缘由挤压而引起的凸缘比维氏压痕浅，因而由此类凸缘产生的不精确性可大大减小。 缺点 a. 努普压头制造困难，因为努普压头的二相对棱夹角（尤其是第一对棱夹角172?30?）的误差对硬度值的影响要比维氏压头的二相对棱夹角的误差对硬度值的影响大得多。所以努普压头的二相对棱夹角的制造精度要求很高。 b. 用努普压头测定某些材料（如各向异性的材料）的硬度时，其硬度随压头相对于材料的方向不同而有差异。因为努普硬度试验中只测量压痕的长对角线长，而维氏硬度试验中常测量压痕的二条对角线长度，取其平均值以消除二垂直方向对角线长度不一致而带来的硬度值误差。 c. 努普硬度试验中对试样表面光洁度要求更高。因为在压痕顶端产生的起伏不平对压痕对角线长度产生的误差比维氏压痕更敏感。 d. 努普硬度试验时，对压头相对于试样表面的垂直度要求比维氏硬度试验要高。 显微硬度测量的准确程度与金相样品的表面质量有关，需经过磨光、抛光、浸蚀，以显示欲评定的组织。 1. 试样的表面状态 被评定试样的表面状态直接影响测试结果的可靠性。用机械方法制备的金相磨面，由于抛光时表层微量的变形，引起加工硬化，或者磨面表层由于形成氧化膜，因此所测得的显微硬度值较电解抛光磨面测得的显微硬度值高。试样最好采用电解抛光，经适度浸蚀后立即测定显微硬度。 2. 选择正确的加载部位 若压痕过分与晶界接近，或者延至晶界以外，那么测量结果会受到晶界或相邻第二相影响；如被测晶粒薄，压痕陷入下部晶粒，也将产生同样的影响。为了获得正确的显微硬度值，规定压痕位置距晶界至少一个压痕对角线长度，晶粒厚度至少10倍于压痕深度。为此，在选择测量对象时应取较大截面的晶粒，因为较小截面的晶粒其厚度有可能是较薄。 3. 测量压痕尺度时压痕象的调焦 在光学显微镜下所测得压痕对角线值与成像条件有关。一般认为：最佳的调焦位置是使压痕的四个角变成黑暗，而四个棱边清晰。对同一组测量数据，为获得一致的成像条件，应保持相同调焦位置。 4．试验负荷 为保证测量的准确度，试验负荷在原则上应尽可能大，且压痕大小必须与晶粒大小成一定比例。特别在测定软基体上硬质点的硬度时，被测质点截面直径必须四倍于压痕对角线长，否则使基体性能影响到测量数据。此外在测定脆性质点时，高负荷可能出现“压碎”现象。角上有裂纹的压痕表明负荷已超出材料的断裂强度，因而获得的硬度值是错误的，这时需调整负荷重新测量。 5．压痕的弹性回复 对金刚石压头施一定负荷的力压入材料表面，表