实验三 显微硬度实验

在显微硬度试验中此公式表示为： H K =14228.9P/d2 式中：H K -努普硬度（gf/mm2） ；P-负荷（gf） ； d-压痕的长对角线长度（μm） 3. 显微硬度测试要点 显微硬度测量的准确程度与金相样品的表面质量有关，需经过磨光、抛光、浸蚀，以显示 欲评定的组织。 (1)试样的表面状态 被评定试样的表面状态直接影响测试结果的可靠性。用机械方法制备的金相磨面，由于抛 光时表层微量的范性变形，引起加工硬化，或者磨面表层由于形成氧化膜，因此所测得的显微 硬度值较电解抛光磨面测得的显微硬度值高。试样最好采用电解抛光，经适度浸蚀后立即测定 显微硬度。 (2)选择正确的加载部位 压痕过分与晶界接近，或者延至晶界以外，那么测量结果会受到晶界或相邻第二相影响； 如被测晶粒薄，压痕陷入下部晶粒，也将产生同样的影响。为了获得正确的显微硬度值，规定 压痕位置距晶界至少一个压痕对角线长度，晶粒厚度至少 10 倍于压痕深度。为此，在选择测 量对象时应取较大截面的晶粒，因为较小截面的晶粒其厚度有可能是较薄。 (3)测量压痕尺度时压痕象的调焦 在光学显微镜下所测得压痕对角线值与成像条件有关。孔径光栏减小，基体与压痕的衬度 提高，压痕边缘渐趋清晰。一般认为：最佳的孔径光栏位置是使压痕的四个角变成黑暗，而四 个棱边清晰。对同一组测量数据，为获得一致的成像条件，应使孔径光栏保持相同数值。 (4)试验负荷 为保证测量的准确度，试验负荷在原则上应尽可能大，且压痕大小必须与晶粒大小成一定 比例。特别在测定软基体上硬质点的硬度时，被测质点截面直径必须四倍于压痕对角线长，否 则硬质点可能被压通， 使基体性能影响测量数据。 此外在测定脆性质点时， 高负荷可能出现“压 碎”现象。角上有裂纹的压痕表明负荷已超出材料的断裂强度，因而获得的硬度值是错误的， 这时需调整负荷重新测量。 (5)压痕的弹性回复 对金刚石压头施一定负荷的力压入材料表面，表面将留下一个压痕，当负荷去除后，压痕 将因金属的弹性回复而稍微缩小。弹性回复是金属的一种性质，它与金属的种类有关，而与产 生压痕的荷重无关。就是说不管荷重如何，压痕大小如何，弹性回复几乎是一个定值。因此， 当荷重小时，压痕很小，而压痕因弹性回复而收缩的比例就比较大，根据回复后压痕尺寸求得 的显微硬度值则比较高。 这种现象的存在， 使得不同荷重下测得的硬度值缺乏正确的比较标准， 因此有必要建立显微硬度值的比较标准。
1
2
3
4
5
平均值
4．对多相合金，测定各相的显微硬度值，比较它们的差别，说明存在（或不存在差别）的原 因。 5．上述工作以小组为单位完成。 五、实验报告 1．实验目的。 2．实验操作过程及结果分析。 思考：简述维氏和努普硬度的优缺点。
图 1 HV-1000ZDT 显微硬度计
(2)维氏硬度：维氏压头在一定的负荷作用下，垂直压入被测样品的表 面产生凹痕，其每单位面积所承受力的大小即为维氏硬度。 维氏硬度计算公式 ： Hv =
α P 2 P sin 2 1.8544 P = = ( Kgf / mm 2 ) 2 2 S d d
图 2 维氏压头
四、实验内容 1．选择单相合金或多相合金试样一个。 2．对上述试样表面进行整平、磨光和抛光处理。 3．对单相合金，测定晶粒内部和晶粒边界区域的显微硬度，比较两者的差别，并说明存在差 别的原因。每一点测量三次，取其平均值作为该点之硬度值。 表3
表 2-4 被测试样压痕直径与硬度值记录表
No.
压痕对角线长度d 1 /d 2 （mm） 硬度值 (Hv)
Hk =
2 P ⋅ tg α P 2 = 14.2289 P ( Kgf / mm 2 ) = d2 β S 投 d 2 ⋅ tg 2
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式中： HK-努普硬度 （kgf/mm2） ； P-负荷 （kgf） ； S 投-压痕的投影面积 （mm2） ； α-压头的第一棱夹角 （172˚30΄） ； ß-压头的第二棱夹角（130˚） ；
实验三、HV 显微硬度实验 一、 实验目的 1、了解显微硬度测试的意义； 2、学习显微硬度测试的原理与方法； 2、熟悉 HV-1000ZDT 显微硬度计测量金属硬度的原理及其操作方法 二、实验概述 一般硬度测试的基本原理是：在一定时间间隔里，施 加一定比例的负荷，把一定形状的硬质压头压入所测材料 表面，然后，测量压痕的深度或大小。习惯上把硬度试验 分为两类：宏观硬度和显微硬度。宏观硬度是指采用 1 Kgf(9.81 N)以上负荷进行的硬度试验。显微硬度是指采用 1Kgf(9.81 N)或小于 1 Kgf(9.81 N)负荷进行的硬度试验。 1. 维氏（Vickers）硬度试验法 (1)维氏压头： 二相对棱面间的夹角为 136˚金刚石正方四棱 角锥体，即为维氏压头（图 2） 。
( )
式中：Hv-维氏硬度（kgf/mm2） ； P-负荷（kgf） ； S-压痕面积（mm2） ； d-压痕 2 对角线长度（mm ） ；α-压头二相对棱面的夹角（136˚）
在显微硬度试验中，此公式表示为：H V =1854.4P/d2 式中：HV-维 氏硬度（gf/mm2）P-负荷（gf）d-压痕对角线长度（μm） 2．努普（Knoop）硬度试验法 1．努普压头 二相对棱边的夹角分别为 172˚30΄和 130˚的四棱金刚石角锥体， 即为 努普压头（图 3） 。 2．努普硬度 努普压头在一定的负荷作用下，垂直压入被测物体的表面所产生的 凹痕在其表面的投影， 每单位面积所承受的作用力的大小即为努普硬度。 努普硬度计算公式： 图 3 努氏压头