维氏硬度及显微硬度

三、维氏硬度及显微硬度

为了避免钢球发生永久变形，布氏硬度只可用于硬度较小的材料;洛氏硬度由于采用了不同的标尺，虽然适用性较布氏硬度强，但几种标尺所测的硬度值无法进行比较和换算，使用上仍显不便。维氏硬度试验的最大优点就是可以在同一种标尺上测定从极软到极硬材料的硬度。

维氏硬度试验原理基本上与布氏硬度相同，也是根据压痕单位面积上的载荷来计量硬度值，如图1-6所示。维氏硬度试验采用一个相对面夹角为136°的金刚石正四棱锥体压头，在规定载荷的作用下压入被测金属的表面，保持一定时间后卸除载荷，然后测量压痕投影的两对角线的平均长度d，进而计算出压痕的表面积S，最后求出压痕表面积上的平均压力(F/S)，并以此作为被测试金属的硬度值。维氏硬度用符号HV表示。

维氏硬度的计算式为:

图1-6　维氏硬度试验原理图

式中，F为试验载荷(N);S为压痕面积(mm²);计算出的维氏硬度值单位为N/mm²，但通常不标注。实际测定时，测出压痕对角线长度，通过查表得出硬度值。

维氏硬度的表示方法为:硬度值+硬度符号+测试条件。例如，620HV30/20表示在294．3N(30kgf)载荷作用下，保持20s测得的维氏硬度值为620。载荷保持时间为10～15s时可以不标注，如620HV30。维氏硬度常用的载荷有49．1(5)、98．1(10)、196．2(20)、294．3(30)、490．5(50)、981(100)N(kgf)等。测量时，如果试件的厚度允许，尽量采用较大的载荷，以便获得较大的压痕，提高测量精度。

维氏硬度的优点是:试验载荷小，压痕较浅，适合测定零件表面淬硬层及化学热处理的表面层(如渗碳层、渗氮层等);同时由于维氏硬度使用一种连续一致的标尺，试验时载荷可任意选择，而不影响硬度值的大小，因此可以测量从极软到极硬的各种金属材料的硬度，既可测尺寸厚大的工件又能测很薄的工件。缺点是试样表面要求高，硬度值的测定较麻烦，不如洛氏硬度简便易行。

显微硬度实质上就是小载荷维氏硬度。维氏显微硬度的规定载荷为0．0981(0．01)、0．1961(0．02)、0．4903(0．05)、0．9807(0．1)、1．961(0．2)N(kgf)，对角线长度用μm作单位，符号仍用HV表示。由于显微硬度载荷小、压痕很小，因此可以用来测定金属箔、金属粉末、极薄表层及金属组织中的晶粒及合金组成相的硬度值。

由于各种硬度试验的条件不同，因此相互之间没有理论换算关系。但根据试验结果，可得到粗略换算公式如下:

当HBW在200～600范围内时，HRC≈HBW;

当HBW小于450时，HBW≈HV。

附录B中为常用钢铁材料不同试验方法之间硬度值换算以及硬度与强度的换算表。