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显微维氏硬度计的应用

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  • 发布时间:2021-08-15 21:48
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【概要描述】显微维氏硬度计由于具有负荷小、灵敏度高等特点,广泛地应用于生产和科研,对金属材料的测定,同时也可对非金属材料进行测定。不仅是工艺检验的手段,同时是金相组织研究和材料科学研究方面不可缺少的手段。

显微维氏硬度计的应用

【概要描述】显微维氏硬度计由于具有负荷小、灵敏度高等特点,广泛地应用于生产和科研,对金属材料的测定,同时也可对非金属材料进行测定。不仅是工艺检验的手段,同时是金相组织研究和材料科学研究方面不可缺少的手段。

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显微维氏硬度计由于具有负荷小、灵敏度高等特点,广泛地应用于生产和科研,对金属材料的测定,同时也可对非金属材料进行测定。不仅是工艺检验的手段,同时是金相组织研究和材料科学研究方面不可缺少的手段。

1、用于工艺检验方面:

主要测定小件、薄件硬度,如轴尖、薄片等零件。也要测定镀层、强化层等硬度。可用以研究加式硬化的影响,研究由于摩擦或磨损而引起的材料表面性质的变化等等。可检验氧化、氮化、渗炭、氰化等工艺处理的效果。

2、用于金相学和金属物理学方面:

研究金属结构,相的分辨以及晶体特性的测定。通过对压痕形状的观察可以研究金属各组成相的塑性和脆性。

3、用于材料科学方面:

研究新合成材料组成成分之特性。为研究新材料和合金提供条件,研究高温或低温下材料之特性。

4、对非金属材料的测定:

如对玻璃、玛瑙、磨料、矿物、陶瓷器以及其它一些脆性材料硬度的测定。这是其它硬度试验法难以解决的测定项目。

使用显微维氏硬度计时,一般常用负荷为25,50,100,200,300,500和1000克力,对于特殊细微的试件需选用更小负荷,如10和5克力,一些专用的超微小硬度计,其负荷可达到0.1克力,用于对特殊试件或定性鉴别测定。

试验所选用的负荷要视试样或镀层的厚度与硬度范围而定,在试样厚度允许的范围内尽量采用较大负荷,以便获得较大尺寸的压痕,从而减小测量的相对误差。但对于过硬的物质,如硬质合金钢、玛瑙等高硬度材料不宜采用过大负荷,以免损坏压头。然而也不宜采用使所获得压痕之对角线小于10微米的负荷。特殊试样和镀层例外。压痕过小,相对测量误差大,而导致硬度示值的偏差就大。例如,若压痕对角线的测量精度为±0.15微米,对于对角线为5微米的压痕,其测量精度为±3%;而对于对角线为20微米的压痕,其测量精度为±0.75%。选取试验负荷时要针对材料硬度范围而定。例如,对铝试样一般采用10克或20克负荷。相对应得出的压痕对角线长约为30—32微米和40—45微米;对于铜试样一般采用20克或50克负荷,相对应所得压痕对角线分别为18—32微米和30—35微米。

在进行显微硬度试验时,需要指出的是,在负荷减小时,其所得压痕对角线长度与负荷之比不是常数,即不符合相似定律。例如用镍、锑、铁、岩盐分别以不同负荷进行试验时,当负荷减小,即小于50克时,硬度值剧增,如图5.6所示,也有一些利用其它材料而得到相反的结果,或者随着负荷的增大硬度值增高,增到一定值以后,又缓慢下降。这些现象多发生在小于50克的负荷时,即5—50克的时。也有些人认为显微硬度示值之间的关系,至今仍没有得到一致的全面的解释。通常是从压痕对角线小于10微米开始变化。因为10微米相当于一般晶体断层的平均距离。所以在测定材料硬度值时,要在试样厚度允许的范围内尽量使所得压痕对角线大于10微米。

由于负荷减小时,其所得压痕对角线长度与负荷比不是常数,所以在测定硬度值时一定得明确表明所得硬度值的负荷,以便于进行有效地比较。例如HV0.1480,即表示是以100克负荷所测得的维氏显微硬度值为480。

显微硬度虽不像温度、热量那样是物理量,但是,这一反塑性变形的特性与物质晶栅的能量和晶体结构有明显的关系,有些试验结果表明硬度值随着原子序数的变化而呈周期性的变化。

进行显微硬度试验时,试样的表面应光滑清洁、无油垢污物,试样表面应进行研磨抛光,,其表面光洁度不宜低于▽12。试件或镀层应有相应的厚度。试验后,试件背后不应有变形的痕迹,其厚度一般应不小于压痕深度的10倍。对于特小试件,应将其镶嵌在塑料或其它较软材料上,但镶嵌材料应有足够的强度,使其在试验时不产生位移。如果不是测定表面镀层或氧化层、渗炭层等的硬度时,则应将其除掉。对于天然岩石和矿物的碎裂面,金属的断裂面(要防止氧化)或是机械抛光之后在真空中或惰性气体中退火的金属表面,其光洁度达▽12的可直接测定。试件要有足够的试面,其面积直径应不小于5倍的压痕对角线。

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