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維氏硬度計原理應用以及優缺點
日期：2025-12-11 11:06
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摘要：
維氏硬度計原理
采用正四棱錐體金剛石壓頭，在試驗力作用下壓入試樣表面，保持規定時間后，卸除試驗力，測量試樣表面壓痕對角線長度。
試驗力除以壓痕表面積的商就是維氏硬度值。維氏硬度值按式（３－１）計算：
HV = 常數 × 試驗力 / 壓痕表面積 ≈0.1891 F ／ d2 ………… （ 3 － 1 ）
式中： HV ———— 維氏硬度符號；
F ―――― 試驗力， N ；
d ———— 壓痕兩對角線 d1 、 d2 的算術平均值， mm
實用中是根據對角線長度 d 通過查表得到維氏硬度值。
國家標準規定維氏硬度壓痕對角線長度范圍為 0.020 ～ 1.400mm
3.2 維氏硬度的表示方法
維氏硬度表示為 HV ，維氏硬度符號 HV 前面的數值為硬度值，后面為試驗力值。標準的試驗保持時間為 10 ～ 15S 。如果選用的時間超出這一范圍，在力值后面還要注上保持時間。例如：
600HV30— 表示采用 294.2N （ 30kg ）的試驗力，保持時間 10 ～ 15S 時得到的硬度值為 600 。
600HV30/20— 表示采用 294.2N （ 30kg ）的試驗力，保持時間 20S 時得到的硬度值為 600 。
3.3 維氏硬度試驗的分類和試驗力選擇
維氏硬度試驗按試驗力大小的不同，細分為三種試驗，即：維氏硬度試驗、小負荷維氏硬度試驗和顯微維氏硬度試驗。
表 3-1 維氏硬度試驗的三種方法
維氏硬度試驗可選用的試驗力值很多，見表 3-2 。
表 3-2 推薦的維氏硬度試驗力
試驗力的選擇要根據試樣種類、試樣厚度和預期的硬度范圍而定。標準規定，試樣或 試驗層的厚度至少為壓痕對角線長度的 1.5 倍。試驗后試樣背面不應出現可見的變形痕跡。
維氏硬度試驗的優點
維氏硬度試驗的壓痕是正方形，輕廓清晰，對角線測量準確，因此，維氏硬度試驗是常用硬度試驗方法中精度*高的，同時它的重復性也很好，這一點比布氏硬度計優越。
維氏硬度試驗測量范圍寬廣，可以測量目前工業上所用到的幾乎全部金屬材料，從很軟的材料（幾個維氏硬度單位）到很硬的材料（ 3000 個維氏硬度單位）都可測量。
維氏硬度試驗*大的優點在于其硬度值與試驗力的大小無關，只要是硬度均勻的材料，可以任意選擇試驗力，其硬度值不變。這就相當于在一個很寬廣的硬度范圍內具有一個統一的標尺。這一點又比洛氏硬度試驗來得優越。
在中、低硬度值范圍內，在同一均勻材料上，維氏硬度試驗和布氏硬度試驗結果會得到近似的硬度值。例如，當硬度值為 400 以下時， HV≈HB ，如圖 3-2 所示。
維氏硬度試驗的試驗力可以小到 10gF ，壓痕非常小，特別適合測試薄小材料。
維氏硬度試驗的缺點
維氏硬度試驗效率低，要求較高的試驗技術，對于試樣表面的光潔度要求較高，通常需要制作專門的試樣，操作麻煩費時，通常只在實驗室中使用。
維氏硬度計的應用
維氏硬度試驗主要用于材料研究和科學試驗方面小負荷維氏硬度試驗主要用于測試小型精密零件的硬度，表面硬化層硬度和有效硬化層深度，鍍層的表面硬度，薄片材料和細線材的硬度，刀刃附近的硬度，牙科材料的硬度等，由于試驗力很小，壓痕也很小，試樣外觀和使用性能都可以不受影響。顯微維氏硬氏試驗主要用于金屬學和金相學研究。用于測定金屬組織中各組成相的硬度，用于研究難熔化合物脆性等。顯微維氏硬度試驗還用于極小或極薄零件的測試，零件厚度可薄至３ μm 。
采用正四棱錐體金剛石壓頭，在試驗力作用下壓入試樣表面，保持規定時間后，卸除試驗力，測量試樣表面壓痕對角線長度。
試驗力除以壓痕表面積的商就是維氏硬度值。維氏硬度值按式（３－１）計算：
HV = 常數 × 試驗力 / 壓痕表面積 ≈0.1891 F ／ d2 ………… （ 3 － 1 ）
式中： HV ———— 維氏硬度符號；
F ―――― 試驗力， N ；
d ———— 壓痕兩對角線 d1 、 d2 的算術平均值， mm
實用中是根據對角線長度 d 通過查表得到維氏硬度值。
國家標準規定維氏硬度壓痕對角線長度范圍為 0.020 ～ 1.400mm
3.2 維氏硬度的表示方法
維氏硬度表示為 HV ，維氏硬度符號 HV 前面的數值為硬度值，后面為試驗力值。標準的試驗保持時間為 10 ～ 15S 。如果選用的時間超出這一范圍，在力值后面還要注上保持時間。例如：
600HV30— 表示采用 294.2N （ 30kg ）的試驗力，保持時間 10 ～ 15S 時得到的硬度值為 600 。
600HV30/20— 表示采用 294.2N （ 30kg ）的試驗力，保持時間 20S 時得到的硬度值為 600 。
3.3 維氏硬度試驗的分類和試驗力選擇
維氏硬度試驗按試驗力大小的不同，細分為三種試驗，即：維氏硬度試驗、小負荷維氏硬度試驗和顯微維氏硬度試驗。
表 3-1 維氏硬度試驗的三種方法
維氏硬度試驗可選用的試驗力值很多，見表 3-2 。
表 3-2 推薦的維氏硬度試驗力
試驗力的選擇要根據試樣種類、試樣厚度和預期的硬度范圍而定。標準規定，試樣或 試驗層的厚度至少為壓痕對角線長度的 1.5 倍。試驗后試樣背面不應出現可見的變形痕跡。
維氏硬度試驗的優點
維氏硬度試驗的壓痕是正方形，輕廓清晰，對角線測量準確，因此，維氏硬度試驗是常用硬度試驗方法中精度*高的，同時它的重復性也很好，這一點比布氏硬度計優越。
維氏硬度試驗測量范圍寬廣，可以測量目前工業上所用到的幾乎全部金屬材料，從很軟的材料（幾個維氏硬度單位）到很硬的材料（ 3000 個維氏硬度單位）都可測量。
維氏硬度試驗*大的優點在于其硬度值與試驗力的大小無關，只要是硬度均勻的材料，可以任意選擇試驗力，其硬度值不變。這就相當于在一個很寬廣的硬度范圍內具有一個統一的標尺。這一點又比洛氏硬度試驗來得優越。
在中、低硬度值范圍內，在同一均勻材料上，維氏硬度試驗和布氏硬度試驗結果會得到近似的硬度值。例如，當硬度值為 400 以下時， HV≈HB ，如圖 3-2 所示。
維氏硬度試驗的試驗力可以小到 10gF ，壓痕非常小，特別適合測試薄小材料。
維氏硬度試驗的缺點
維氏硬度試驗效率低，要求較高的試驗技術，對于試樣表面的光潔度要求較高，通常需要制作專門的試樣，操作麻煩費時，通常只在實驗室中使用。
維氏硬度計的應用
維氏硬度試驗主要用于材料研究和科學試驗方面小負荷維氏硬度試驗主要用于測試小型精密零件的硬度，表面硬化層硬度和有效硬化層深度，鍍層的表面硬度，薄片材料和細線材的硬度，刀刃附近的硬度，牙科材料的硬度等，由于試驗力很小，壓痕也很小，試樣外觀和使用性能都可以不受影響。顯微維氏硬氏試驗主要用于金屬學和金相學研究。用于測定金屬組織中各組成相的硬度，用于研究難熔化合物脆性等。顯微維氏硬度試驗還用于極小或極薄零件的測試，零件厚度可薄至３ μm 。
