维氏硬度详解

Eddy 发布于2010-11-24 8:32:37 分类: 材料科学 已浏览loading 网友评论0条 我要评论

维氏硬度试验是压入硬度试验之一种,其测量值用HV表示。

维氏硬度试验最初于20世纪20年代初被提出,比起其他硬度试验其优点有:硬度值与压头大小、负荷值无关;无需根据材料软硬变换压头;正方形的压痕轮廓边缘清晰,便于测量。维氏硬度被应用于所有金属,并是应用最广泛的硬度标准之一。

只要被测材料质地均匀,维氏硬度试验可以用低负荷和小压痕得到可靠的硬度值,这样能减少材料破坏,或用于薄小的试验材料。这一点上维氏硬度要优于布氏硬度。

另外,在硬度不高(硬度值400以下)的同一均匀材料上,维氏和布氏硬度试验得出的数值近似。
维氏硬度试验使用正四棱锥形的金刚石压头,其相对面夹角为136°。由于其硬度极高,金刚石压头可以用于压入几乎所有材料,而且棱锥的形状使得压痕和压头本身的大小无关。将压头用一定的负荷(试验力)压入被测材料表面。保持负荷一定时间后,卸除负荷,测量材料表面的方形压痕之对角线长度。对相互垂直的二对角线长度(l1和l2)取其算术平均值。

维氏硬度值的计算公式为:

HV  = 0.102 \times \frac{F}{S} = 0.102 \times \frac{2 F \sin \frac{\alpha}{2}}{d^2}
F = 负荷 (牛顿力)
S = 压痕表面积 (平方毫米)
α = 压头相对面夹角=136°
d = 平均压痕对角线长度 (毫米)

报告维氏硬度值的标准格式为xHVy。例如440HV30中,440是维氏硬度值,30指的是测量所用的负荷值(单位:千克力)。补充说明:千克力在工程单位制中表示一千克的物体在北纬45度海平面上所受的重力,由G=mg,g=9.80665牛/千克,所以1千克力=9.80665牛顿,即1kgf=9.80665N。

49.03~980.7N的负荷,它适用于较大工件和较深表面层的硬度测定。维氏硬度尚有小负荷维氏硬度,试验负荷1.961~<49.03N,它适用于较薄工件、工具表面或镀层的硬度测定;显微维氏硬度,试验负荷<1.961N,适用于金属箔、极薄表面层的硬度测定。

316L和347L不锈钢:140HV30,180HV30
碳钢: 55-120HV5

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