显微硬度计

术语简介

显微硬度计在金属材料的发展、研究、实际试验和质量管理等方面已得到广泛应用。

常用来度量材料中各个相或金属表面极薄层（如电镀层、氮化层）等的硬度。其值可用莫氏硬度HM、维氏硬度HV或努普硬度HK来表示。测定时试样须磨平抛光制成光亮的平面，经过侵蚀，使显微组织暴露，然后在显微硬度计下进行试验和观察。

工作条件

显微硬度计应工作在温度20℃±8℃范围内，湿度应保持在≤70%范围内，严禁在滴水或者尘土的环境中使用，更不能在腐蚀气体和辐射的环境中使用。

显微硬度计应固定在固定位置，不适宜经常搬运或携带使用。

器件组成

显微硬度计由主机、测微目镜、各种试台、标准硬度块、各种压头、物镜、调平角等构成。

测微目镜是用来观察金相或显微组织，确定测试部位，测量对角线长度，数据的采集等；硬度计主机则是完成目镜与压头的切换，在确定的测试部位进行施加载荷，完成平台的移动寻找像点等；相关附件主要是为了试件的夹持稳固等。

主要用途

在细微部分进行精密定位的多点测量，压痕的深层测试与分析，渗镀层测试与分析，硬度梯度的测试，金相组织结构的观察与研究，涂镀层厚度的测量与分析等。

是实验室质检部门、计量院所质量控制、材料研究的必备检测仪器。

工作原理

显微硬度试验就是将两相对面夹角为136°的金刚石四棱锥体压头，在一定的试验力作用下压入试样表面，保持一定的时间后，卸除试验力，测量压痕对角线长度，然后查对角线长度与显微硬度值对应表，得到显微硬度试验值。

这种试验原理是一种简化后的试验操作过程，真正显微硬度是试验力除以压痕锥形表面积所得的商，压痕锥形表面积可由压头锥角和压痕直径计算得出，最后得到显微硬度计算公式：

式中：HV一显微硬度值，F一试验力，d一压痕直径。

显微硬度计和维氏硬度计所用的载荷分别为：1kg、2kg、3kg、5kg、10kg、20kg、30kg、50kg、100kg、120kg等，常用的为1kg、2kg、5kg、10kg、30kg、50kg。

载荷的大小主要取决于试件的厚度。

测试的最终硬度是通过压痕单位面积上所能承受的载荷来表示的。将选定的固定实验力（载荷）压入试样表面，并经过规定的保持时间（保荷），然后卸除实验力（卸荷）后，在试样表面残留出一个底面为正方形的正四棱锥或克努普压痕，通过测微目镜测量其对角线的长度，得到压痕的面积，显微硬度值就是实验力与压痕表面积的比值。

力值测定

由于显微硬度计是采用小负荷（1kgf 以下）试验，又受到仪器空间容量的限制，因此在很长时间内显微硬度计的力值测定未能得到较好的解决，从而影响显微硬度试验的可靠性和正确性，也影响显微硬度计的制造质量。

目前,国内还没有小量程测力计，所以测定显微硬度计的负荷时，必须对现有仪器进行改装或自行设计。

以往所用的显微硬度计的测力装置主要有以下三种：

（1）光学测力计

（2）改装机械天平

（3）电阻应变式传感器测力装置

上述三种测力装置曾先后用于显微硬度计的负荷测定, 但都还存在着较多问题。光学测力计和改装机械天平虽然能用来测定加荷主轴采用摩擦支承的显微硬度计（如BHX-1 型基堆显微硬度计）。

但由于体积较大，使用极不方便。尤其对加荷主轴采用弹性支承的显微硬度计，由于存在着“ 零位” 要求， 更是无法使用。

电阻应变式传感器测力装置虽比前两种好些，但要广泛用于显微硬度计的生产和检定中仍有较多缺点，如：装置复杂、体积大、费用贵、不易维修、工作效率低、受显微硬度计空间容量的限制、对不同负荷需调整工作台等