(三)维氏硬度
布氏硬度试验不适合测定硬度较高的材料。洛氏硬度试验虽可用来测定各种金属材料的硬度,但由于采用了不同的压头、总试验力和标尺,其硬度值之间彼此没有联系,也不能直接互相换算。因此,为了从软到硬对各种金属材料进行连续性的硬度标定,人们制定了维氏硬度试验法。
维氏硬度的测定原理与布氏硬度基本相似。如图 2-6 所示,将相对面夹角为 136°的正四棱锥体金刚石做为压头,试验时,在规定的试验力 F(49.03~980.7N)作用下,压人试样表面,经规定保持时间后,去除试验力,则试样表面上压出一个四方锥形的压痕,测量压痕两对角线 d 的平均长度,可计算出其硬度值。维氏硬度是用正四棱锥形压痕单位表面积上承受的平均压力表示的硬度值。用符号HV 表示,计算式为
HV= 0.1891F/d(平方)
式中F——试验力(N);
d——压痕两条对角线长度算术平均值(mm)。
% 试验时,用测微计测出压痕的对角线长度,算出两对角线长度的平均值后,查 GB/T 4340.1-1999 附表就可得出维氏硬度值。
维氏硬度的测量范围为5~1000HV。标注方法与布氏硬度相同。硬度数值写在符号的前面,试验条件写在符号的后面。对于钢和铸铁若试验力保持时间为 10 -15s时,可以不标出。例如:
640HV30 表示用 30kgf(294.2N)试验力,保持 10~15s测定的维氏硬值为640。
640HV30 /20 表示用 30kgf(294.2N)试验力,保持20s 测定的维氏硬度值为 640。
维氏硬度适用范围宽,从很软的材料到很硬的材料都可以测量,尤其适用于零件表面层硬度的测量,如化学热处理的渗层硬度测量,其测量结果精确可靠。但测取维氏硬度值时,需要测量对角线长度,然后查表或计算,而且进行维氏硬度测试时,对试样表面的质量要求高,测量效率较低,因此,维氏硬度没有洛氏硬度使用方便。
(四)硬度试验的应用
硬度试验和拉伸试验都是在静载荷下测定材料力学性能的方法。硬度试验时,由于基本上不损伤试样,试验简便迅速,不需要制作专门试样,而且可以直接在工件上进行测试,因此,在生产中被广泛地应用。而拉伸试验虽能准确地测出材料的强度和塑性,但它属于破坏性试验,因而在生产中不如硬度试验应用广泛。同时,硬度是一项综合力学性能指标,从金属表面的局部压痕也可以反映出材料的强度和塑性。因此,在零件图上常常标注出各种硬度指标,作为技术要求。同时,硬度值的高低,对于机械零件的耐磨性也有直接影响,钢的硬值越高,其耐磨性亦越高。
三种硬度测量方法适用范围各不相同,布氏硬度检测一些常规的原材料数值准确稳定使用方便,缺点压痕大。洛氏硬度压痕小,缺点数值不准确。维氏硬度适用各种场合。