布氏、维氏硬度计压痕的正确测量

硬度块压痕直径和对角线一般是用读数显微镜和光学计测量的。测量时应注意不要使仪器的固定刻线和游动刻线与压痕边缘(或顶点)相切(如左图),要使两条刻线恰好通过压痕边缘(或顶点)(如右图)。这是因为读数显微镜和光学计在对零位时,两条刻是相重合而不是相切的,若以相切方式测量,零位就改变     

陶瓷材料维氏压痕形貌仿真与实验分析

基于有限元数值分析模型对陶瓷材料维氏压入过程中产生的压痕形貌进行仿真.以Si3N4和ZrO2两种典型陶瓷材料为例,对其有限元仿真压痕与实验测量压痕的对角线半长和维氏硬度进行对比,结果表明,Si3N4和ZrO2的有限元仿真压痕与实验测量压痕对角线半长分别相差0.39％和-0.53％,维氏硬度分别相差-2.7％和4.2％.随着压头与材料间的摩擦因数由0变化至0.5,有限元仿真压痕与实验测量压痕的对角线半长分别相差0.28％和0.27％,维氏硬度分别相差0.14％和0.21％.此外,应用本方法对其他几种典型陶瓷材料(A12O3,ZTA,SiC,Silica)维氏压入有限元仿真计算值与实验真实测量值进行了对比,其压痕对角线半长分别相差1.14％,-0.57％,-0.89％,0.41％,维氏硬度分别相差-2.24％,1.12％,1.85％,-0.86％.据此可知,陶瓷材料维氏压痕形貌可由有限元数值仿真方法获得,从而解决了陶瓷材料维氏硬度测试过程中因压痕不够清晰导致的测量数据不准问题,为下一步探索基于仪器化压入响应识别陶瓷材料维氏硬度以及其他各力学性能参数提供技术基础.     

基于Labview的显微维氏硬度压痕测量系统的开发

本文在显微维氏硬度计的基础上通过Labview软件设计维氏硬度测量系统,实现对压痕对角线长度的测量,进而可以直接求得维氏硬度值。其中压痕采用三种测量方法获取对角线长度,通过三种方法的比较分析寻求最优测量法。该测量系统实现了硬件结构与软件平台的完美对接,硬度计通过设计改良,确保压头在与试样接触时试样处于水平状态,有效避免压痕结果出现误差。Labview软件平台界面清晰明了,操作过程简洁,具备进一步开发的潜能。     

咨询与服务

《理化检验》物理编辑部: 编辑同志,您们好!通常我们把布氏、洛氏、维氏等多用途的硬度计称为万能硬度计(universal hardness tester),最近从外文杂志上见到有关万能硬度(Universal hardness)的说法,用Hu表示,所用的压头也是两相对面间夹角为136°的正四棱锥金刚石压头,但不是测量压痕对角线,而是测量压痕深度,计算公式如下:Hu=F/(26.43h~2) Hu的单位为N/mm~2,以区别于维氏硬度HV(所用的单位为kgf/mm~2),不知我们国内是否有万能硬度这种说法,望予赐教。     

测试面与压头的角度偏差对维氏硬度测试结果的影响

利用砂轮休整器制造了不同的载物台倾斜角度,研究了测试面与压头的角度偏差对维氏硬度测试值和压痕对角线差值的影响。结果表明:测试面与压头的角度偏差会导致维氏硬度测试值偏低,且随倾斜角度的增大,偏差越大,在制样时尽可能避免明显的倾斜角度。同时,随倾斜角度的增大,导致压痕对角线的差值增大,倾斜角度为1~2°时,压痕差值满足国家标准要求,倾斜角度为3°时,不能满足要求。     

维氏硬度曲面修正系数的计算机拟合

根据GB／T 4340．1-1999所附的各类曲面维氏硬度修正系数表，基于多项式拟合技术，给出了曲面维氏硬度修正系数关于压痕对角线长度与曲面直径比值的解析函数表达式，并对维氏硬度值的修约规律进行了总结。     

金属材料维氏硬度试验测量不确定度分析

根据JJF1059—1999标准,分析了金属材料维氏硬度试验过程中试验力、压痕对角线测量、标准硬度块不均匀度、金刚石压头的两相对面夹角误差等因素对试验结果的影响,并对试验结果进行了不确定度分析,得到当包含因子k=2,置信概率为95.45%时,维氏硬度测量不确定度为2.6%。     

凹槽形补焊缝维氏硬度的梯度试验

在铸钢件补焊工艺评定时,要求对试样中的焊缝、热影响区、母材部位进行维氏硬度的梯度试验。硬度压痕与压痕之间必须呈等间距,且为直线行排列。选用了HV-120型维氏硬度计进行试验,用两块方形磁铁起到固定试样的作用;同时,还要用游标卡尺的精度来保证压痕之间的距离准确。其操作方法简单易行,达到了试样成直线平稳移动的效果,使压痕的间距尺寸误差为±0．02mm。定位准确,硬度压痕的对角线清晰,数值可靠,符合规程的要求。     

中华人民共和国国家标准 金属维氏硬度试验 第1部分:试验方法

1　范围本标准规定了金属维氏硬度试验的原理、符号及说明、硬度计、试样、试验方法及试验报告。本标准按三个试验力范围规定了测定金属维氏硬度的方法 (见表 1)。表 1试验力范围 /Ｎ硬度符号试验名称Ｆ≥ 4 9.0 3≥ＨＶ5维氏硬度试验1.96 1≤Ｆ <4 9.0 3ＨＶ0 .2～<ＨＶ5 小负荷维氏硬度试验0 .0 980 7≤Ｆ <1.96 1ＨＶ0 .0 1～<ＨＶ0 .2 显微维氏硬度试验本标准规定维氏硬度压痕对角线的长度范围为0 .0 2 0～ 1.4 0 0ｍｍ。特殊材料或产品的维氏硬度试验应在相关标准中规定。2　引用标准下列标准所包含的条文 ,通过在本标准中引用而构成为…     

CCD技术在显微硬度测量中的应用

显微硬度试验方法近百年来一直采用光学读数显微镜或光栅原理对线的方式进行压痕的测量,全部是肉眼读数,不仅容易引起视觉疲劳,造成测量误差,而且由于试验者的不同,测量起来的差异也较大.随着CCD(Charge Coupled Device,电荷藕合器件图像传感器)图像传感器在显微硬度压痕测量领域的应用,这些难题得到了很好的解决.     

不对称度误差测量的探讨

轴孔配合定位用的键槽不对称度误差,常用图1的方法测量:按实际槽宽选配紧度合适的量块,把基准轴放在v形铁上,v形铁与平板研合,指示表在量块表面移动,并旋转基准轴,使量块表面与平板平行,记下读数。然后将零件转180°,当量块的另一面与平板平行时记下指示表的第二次读数。二次读数差的1/2即是槽对轴心线的不对称度误差△。     

对焊接接头热影响区维氏硬度试验的探讨

分析了焊接热循环对焊接接头热影响区组织和维氏硬度分布的影响。结果表明，热影响区维氏硬度峰值出现在距熔合线约0.5mm以内的过热区内，热影响区维氏硬度分布梯度很大，使试验压痕位置成为产生试验误差的主要原因。因此，建议在制订标准时，应用确规定焊接接头热影响区维氏硬度试验的压痕位置，第一点压痕位置应在距熔合线约0.5mm以内的过热区内，每一压痕线上每一区域至少3个压痕，间距为0.5-1mm。     

维氏硬度试验中的视觉检测算法研究综述

维氏硬度测量法是一种常用的测量材料硬度的方法。对于传统的人工测量方法,不仅劳动强度大,并且测量过程较易受材料表面维氏压痕图像的成形影响,难以保证测量精度。相比之下,采用图像处理技术实现维氏硬度自动测量可以大幅降低劳动强度,同时对复杂测量环境具有较强的鲁棒性。维氏压痕图像的成像、图片预处理和压痕面积的获取是视觉测量的关键环节。本文介绍了相关内容的主要研究进展,分析了现有方法的特点与不足,最后讨论了维氏硬度自动测量技术领域研究的发展趋势。     

金属材料维氏硬度试验测量不确定度的评定

金属材料维氏硬度试验的测量不确定度主要来源于试验力、标准硬度块、压痕对角线长度的测量以及硬度计本身、试验结果的数值修约等。根据GB/T 4340.1-2009对硬度计和标准硬度块的要求,结合生产实际,计算了不同试验力下维氏硬度试验的测量不确定度。结果表明:硬度计的最大允许误差引起的测量不确定度所占的权重最大;对于同一维氏硬度,试验力越大,维氏硬度试验的测量不确定度则越小,因此在日常检测中,在满足要求的情况下,应尽可能选择较大的试验力,减小测量不确定度,使试验结果更加准确可靠。     

5252H32铝合金维氏硬度试验的测量不确定度评定

依据GB/T 4340.1-2009对5252H32铝合金进行了维氏硬度试验,并对试验结果进行了测量不确定度评定。结果表明:5252H32铝合金维氏硬度试验的测量不确定度主要来源于压痕对角线的不确定度、载荷的不确定度及数值修约引入的不确定度;控制影响不确定度的主要因素,可以减小测量不确定度,保证试验结果的准确性。     

角焊缝维氏硬度压痕直线行排列试验的新操作方法

根据设计和标准的要求,在角焊缝中心位置45°角处均匀测量维氏硬度,必须保证硬度压痕间隔为1 mm,角焊缝、热影响区和母材等部位的维氏硬度压痕呈直线行排列。笔者选用了HV-120型维氏硬度计,载荷98 N。为了达到标准要求,在硬度计工作平台上放置两块方型磁铁,以固定试样上、下不可移动,用游标卡尺的精度来保证压痕的间隔为1 mm,用45°角的三角板来确保角焊缝的中心线为45°。用这种方法进行维氏硬度试验,操作简单,压痕成为直线行排列均匀,测试结果准确可靠,满足了设计和标准的要求。     

维氏压痕对常压固相烧结碳化硅陶瓷材料力学性能的影响

为了研究维氏压痕裂纹对常压固相烧结碳化硅陶瓷(SSiC)材料力学性能的影响, 通过扫描电镜观察了0.1~100 N的压痕载荷下产生的表面裂纹及裂纹剖面的状况, 并测试了相应载荷下的力学性质, 探讨了压痕法测量SSiC材料硬度、韧性等力学性质的适当压力载荷. 结果表明, SSiC材料压痕裂纹起始的临界压力载荷介于0.1~0.2 N; 当压痕载荷小于0.5 N时, 裂纹尺寸小于5 μm, SSiC材料的平均弯曲强度受影响程度较小. 此外, 当压痕载荷为10 N以上时, 压痕法测得的维氏硬度值趋近定值, 且所得到的裂纹是半圆形裂纹, 因此, 10 N为采用压痕法准确测量SSiC材料硬度及韧性的最低压痕载荷值.     

布氏硬度压痕测量装置的期间核查

介绍了在期间核查中,依据国标相关规定或校准规程,采用有效的布氏硬度标准块,对布氏硬度压痕测量装置读数显微镜的测量标尺和计算机中安装的压痕测量系统软件进行间接检验的方法。其检验的结果可用来判定压痕测量装置是否在校准状态,准确地了解和确认布氏硬度压痕测量装置的准确度和有效性。     

维氏硬度计常见故障及修理

正维氏硬度计采用正四棱锥体金刚石压头,在试验力作用下压入试样表面,保持规定时间后,卸除试验力,测量试样表面压痕对角线长度d,通过查表得到维氏硬度值。维氏硬度计广泛应用于工业生产和教学科研,是机械工业生产中广泛采用的硬度测量仪器,使用率高,故障发生也较多。一、试验力超差对于负荷较大的通过杠杆砝码产生试验力的维氏硬度计,试验力可以通过以下两种方式调整:一是调整杠杆前部的游砣,调整范围比较小;对于试验力偏差较大的硬度计则需要通过调整杠杆尾部的螺杆来改变杠杆比,从而实现对试验力的调整。     

挤压态Mg-10Gd-3Y合金动态维氏硬度的研究

研究了挤压态Mg-10Gd-3Y合金的动态维氏硬度,分析了压痕周围的微观组织,并与静态维氏硬度值进行对比。结果表明:挤压态Mg-10Gd-3Y合金动态维氏硬度高于静态维氏硬度,表现出明显的应变率正效应,并且其动态维氏硬度随应变量的增加出现一个极大值,压痕周围出现孪晶组织,随应变量的增加孪晶数量减少。