维氏和显微硬度

出处：按学科分类—工业技术 企业管理出版社《计量专业工程师手册》第271页（1951字）

维氏硬度试验法的原理见图5．6－4。规定的金刚石正四棱角锥体，在试验力F作用下压入试件，保持一段时间后卸去该力，测量所得压痕的两对角线长。维氏硬度以压痕表面积A上的平均压力表示：

图5．6－4 维氏硬度试验原理

式中 HV——维氏硬度值；

F——作用在压头上的试验力(N)；

θ——压头两相对面夹角(=136°)；

d——压痕对角线的平均长度(mm)。

随着试验力F的不同，对维氏硬度的称呼也有所不同。当F＞49N(5kgf)时，称为维氏硬度。当F为(9．8～49)N时，称为小负荷维氏硬度。当F为(0．49～9．8)N时，称为显微硬度。当F为(0．98～1．96)N时，又称为显微维氏硬度。

由式(5．6－4)可见，对角线愈长，则硬度值愈小，说明抗塑性变形的能力愈低。这类硬度试验的压头还有多种形状和规格，相应地有不同的名称，但在原理上是相同的。

维氏硬度的试验力范围为49．03N(5kgf)～980．7N(100kgf)，硬度标尺为HV5～HV100。维氏硬度值的表示方法为：符号HV后面的数字表示所采用的试验力，前面的数字为硬度值。例如450HV30，表示在294．2N(30kgf)试验力作用下，保持10～15秒时测定的维氏硬度值为450。当保持时间为10～15秒时，表示的数据不予标注。又如450HV30／20，表示在294．2N试验力作用下，保持20秒时测得的硬度值为450。维氏硬度试验适用于金属、合金及其表面层硬度的测量，软硬材料均可，特别适用于试验面积较小、较薄而硬度值又较高的试样。显微维氏硬度试验适用于测量极薄的或特别小的零部件、表面硬化层、镀层及金相组织的硬度。

维氏(或显微)硬度基准装置包括基准维氏(或显微)硬度计和基准压头组，用于检定标准维氏(或显微)硬度块。维氏基准复现的硬度范围为(5～1000)HV，不确定度为0．9%(3σ)。显微基准的试验力范围为(0．4903～9．807)N，测量范围为(5～1000)HV，不确定度为(1．5～3．0)%。标准维氏硬度块的硬度范围为≤225HV，＞225HV～400HV，＞400HV它们的均匀度为(2．0～3．5)%，稳定度为(1．0～1．5)%。标准显微硬度块的硬度范围为(700～800)，(400～500)，(200～300)HV，它们的均匀度为(2．0～4．0)%，稳定度为(2．0～4．0)%。

维氏硬度计的试验力允差为±1．0%，金刚石棱锥体压头相对面夹角为136°±0．5°，顶端横刃不大于2μm。测量装置的误差为±0．001mm(对d≤0．2mm)和±0．5d%(对d＞0．2mm)。综合检定时的示值误差为±3．0%(对HV5～HV20)和±2．0%(对HV30～HV100)。显微硬度计的示值允差为±(3．5～5．0)%，示值变动度不大于(3．5～6．0)%。

【参考文献】：

［1］鲁绍曾主编，现代计量学概论第11章力学计量，中国计量出版社，1987。

［2］王江主编，现代计量测试技术第16章力学计量技术，中国计量出版社，1990。

［3］王立吉，现代计量测试发展动态，现代计量测试，1993；1∶3～9。

［4］鲁绍曾主编，计量学辞典，中国计量出版社，1995。

［5］施昌彦，王大充，液压式标准测力机的有效面积和压力波动，计量学报，1986；4∶296～304。

［6］施昌彦，测力称重计量的某些发展动向，现代计量测试，1994；6∶2～4。

［7］天津市计量管理局编，力学计量，中国计量出版社，1985。

［8］国家技术监督局编，国家计量检定系统，中国计量出版社，1991。