維氏硬度計的基本原理和特點

維氏硬度計的基本原理和特點

維氏硬度試驗方法是英國史密斯（R.L.Smith）和塞德蘭德（C.E.Sandland）于1925年提出的。英國的維克斯—阿姆斯特朗（Vickers-Armstrong）公司試制了一臺以此方法進行試驗的硬度計。因此該試驗方法被稱為維氏（Vickers）硬度試驗方法，進行此種硬度試驗的硬度計被稱為維氏硬度計。 
維氏硬度試驗的試驗力向小的方向延伸，就出現(xiàn)了小負荷維氏和顯微維氏硬度試驗。通常將維氏硬度按試驗力大小分為以下三種： 
維氏 ：F≥49.03N （HV5以上）
小負荷維氏：1.961N≤F≤49.03N （HV0.2至HV3）
顯微維氏：F≤1.961N （HV0.2以下） 
----在實際使用中，特別是維氏硬度計的設計時，往往根據(jù)使用方便，試驗力相互交叉，劃分并不十分嚴格。以下非特別注明時，統(tǒng)稱為：維氏硬度試驗

維氏硬度試驗基本原理

維氏硬度試驗原理基本上和布氏硬度相同，所不同的是壓頭用金剛石正四棱錐壓頭。正四棱錐兩對面的夾角為136°，底面為正方形，如圖2.2-1所示。 
維氏硬度試驗基本原理是將兩相對面夾角為136°（兩相對棱夾角為148°6’42’’）的金剛石正四棱錐壓頭，在一定的試驗力作用下壓入試樣表面，保持一定的時間后，卸除試驗力，測量壓痕對角線長度，如圖2.2-2所示，以試驗力除以壓痕錐形表面積所得的商表示維氏硬度值。 


 
圖2.2-1 維氏金剛石棱錐壓頭-圖2.2-2 維氏硬度試驗基本原理圖 
則維氏硬度的計算公式為： 


 
式中： 
HV—— 維氏硬度值（kgf/ mm2） 
F—— 試驗力（kgf） 
S—— 壓痕錐形表面積（mm2） 
d—— 壓痕對角線平均長度（mm） 
Θ—— 壓頭兩相對面夾角（136°） 
當試驗力的單位為N時，維氏硬度值可由下面的公式得出： 


 

 維氏硬度值的表示

將HV作為維氏硬度值單位的表示符號。由于硬度值與試驗條件相關(guān)，因此在HV后要標注主要的試驗條件。HV前的數(shù)字表示硬度值，HV后第1個數(shù)字表示試驗力（kgf），第2個數(shù)字表示不同于10~15s的保荷時間（10~15s是標準試驗力保荷時間）。例如： 
440HV10表示：在10kgf試驗力作用下保持10~15s測得的維氏硬度值為440。 
440HV10/30表示：在10kgf試驗力作用下保持30s測得的維氏硬度值為440。

維氏硬度試驗的特點和應用范圍

1. 和布氏、洛氏硬度試驗相比，維氏硬度試驗測量范圍較寬，從較軟材料到超硬材料，幾乎涵蓋各種材料；
2. 維氏硬度試驗具有相似性，使得試驗力的選取具有較大的靈活性；
3. 由于壓痕輪廓較清晰，測量對角線長度時，具有較高的對線精度，因而硬度的測量精度較高；
4. 顯微維氏硬度試驗的試驗力很小，因而可對特別細小的試件進行硬度測定。