材料显微硬度测定.ppt

六:思考题 1. 材料硬度测试有几种方法 ？它们的适用对象是什么 ？ 2. 两种显微硬度测试方法的异同是什么 ？ 3. 影响材料硬度测试准确性的因素是什么 ？ 孙淑珍、张洪泉，陶瓷工艺实验，武汉工业大学， 1995年，79～82 。 祝桂洪编著，陶瓷工艺实验，中国建筑工业出版社，1987年6月(第一版)，121～125 。 廖目嶽、金文博译［美］V.E 莱萨特、A.德贝利斯 著，硬度试验手册，计量出版社1987年(第1版)，84～108 。 GB/T 16534-1996 工程陶瓷维氏硬度试验方法。 GB/T 4342-1991 金属显微维氏硬度试验方法。 ASTM E 384 材料显微硬度试验。 ASTM C 730-85(89) 玻璃努氏压痕硬度试验方法。 七:主要参考文献 [1] [4] [5] [6] [7] [2] [3] 武汉理工大学 材料显微硬度的测定 无机非金属材料实验—力学性能实验 硬度是材料微观结构的宏观表现。在材料研究中，硬度数据的使用频率非常高，硬度测试的目的，并不一定是用来表征所研究材料的使用性能，而是通过硬度试验获得材料微观结构的有关信息。 材料抵抗机械作用的能力是材料最重要的性质之一。不论是金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料或复合材料，当它们用作机械部件、结构材料等用途时，一般都要测定其力学性能。材料力学性能试验的内容较多，包括拉伸、压缩、弯曲、剪切、冲击、疲劳、摩擦、硬度等。 实验四十 材料显微硬度的测定 一．目的意义 在材料研究中，硬度数据的使用频率非常高，硬度测试的目的，并不一定是用来表征所研究材料的使用性能，而是通过硬度试验获得材料微观结构的有关信息。通过本试验要达到以下目的： 1. 了解无机非金属材料显微硬度测试的意义。 2. 了解影响无机非金属材料显微硬度的因素。 3. 学习显微硬度测试的原理与方法。 二．基本原理 一般硬度测试的基本原理是：在一定时间间隔里，施加一定比例的负荷，把一定形状的硬质压头压入所测材料表面，然后，测量压痕的深度或大小。 习惯上把硬度试验分为两类：宏观硬度和显微硬度。宏观硬度是指采用1 Kgf(9.81 N)以上负荷进行的硬度试验。显微硬度是指采用1Kgf(9.81 N)或小于1 Kgf(9.81 N)负荷进行的硬度试验 。 无机非金属材料由于材料硬而脆，不能使用过大的测试负荷，一般采用显微硬度测试表示。显微硬度测试是用努氏金刚石角锥压头或维氏金刚石压头来测量材料表面的硬度。 1. 努氏金刚石压头是一个对面角分别为172030ˊ和1300,顶端横刃不大于1 μm的菱形四面锥体(见图40—1所示)，在规定的荷重下（一般为0.1 kgf = 0.981 N），在压头接触试样前开始，以0.20±0.05 mm/min的低速压人试样表面，并使压头与试样保持接触20～50秒钟，卸载后，测量压痕的长对角线长。努氏硬度（KHN）值是所施加的负荷P与永久压痕的投影面积S之比。即： KHN = P/S = P/C L2 = p/9.81 C L2 (40—1) 式中：P ── 所施加的负荷（kg f） ； p ── 所施加的负荷（N） ； S ── 永久压痕的面积（mm2 ） ； L ── 压痕长对角线的长度（mm） C ── 1/2（ctg A/2×tg B/2）= 0.07028 A ── 纵向菱边夹角（172030′±5′） B ── 横向菱边夹角（1300±30′） 由于努氏压头具有的特异形状，压痕为一长短对角线近似为1：7的菱形。根据压头的几何形状可知，使用较轻的负荷就能压印出一个能清晰测量的菱形压痕。因此，不管是硬质材料还是易碎材料的硬度试验，均可采用努氏压头。努氏压头测试材料硬度的压痕深度约为其长对角线长度的1/30 。 图40—1 努氏压头的几何尺寸 2.维氏金刚石压头是将压头磨成正四棱锥体，其相对两面夹角为136 0 。维氏显微硬度值是所施加的负荷（kg f）除以压痕的表面积（mm2 ）。 采用维氏金刚石压头时，其压痕深度约为对角线长度的1/7。维氏硬度的计算公式如下： （40—2） 式中： ── 压痕对角线长的平均值（mm） θ ── 金刚石压头相对面的夹角（1360 ） 为了精确测量努氏和维氏金刚石压痕的对角线长度，压痕必须清晰可见。压痕清晰实际上是衡量试样表面制备质量的一个标准。一般来说，试验负荷越轻，所要求的表面