维氏硬度试验

试验标准GB/T4043-1999《金属维氏硬度试验》，标准按三个试验力范围规定了测定金属维氏硬度的方法。并规定维氏硬度试验对角线的长度范围 为0.020-1.400 mm 表5-5

试验力范围N 硬度符号 ≥HV5 HV0.2-试验力=0.102

压痕表面积2Fsin维氏硬度计算公式；HV=常数13620.1891F d2d2 ——金刚石压头顶部两相对面夹角136º

F——试验力 d——两压痕对角线长度d1和d2的算术平均值 维氏硬度值不标注单位。

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在静态力测定硬度方法中，维氏硬度试验方法是最精确的一种，这种方法测量硬度的范围较宽，可以测定目前所使用的绝大部分金属材料的硬度。

维氏硬度压头采用相对面夹角为136°的金刚石正四棱锥体，是为了在不同试验力条件下获得相同形状的压痕，使各级试验力测定的结果相同。另外压头136°夹角，在一定范围内其硬度值与布氏硬度值非常接近，特别是布氏硬度试验中采用硬质合金球作压头时，更是如此

维氏硬度用HV表示;符号之前为硬度值,符号之后按顺序排列; 1.选择的试验力值; 2.试验力保持时间(10-15秒不标注)

示例; 640HV30/20表示在试验力为294.2N(30Kgf)下保持20秒测定的硬度值勤为640。

560HV1表示在试验力为9.81N(1Kgf)下保持10-15秒测定的硬度值勤为560。

二、试验设备及仪器 根据试验力的大小，维氏硬度试验设备可分为维氏硬度计、小载荷维氏硬度计和显微维氏硬度计。试验设备应满足以下条件：

（1）维氏硬度计、小载荷维氏硬度计试验力允许误差不大于±1.0%。对显微维氏硬度计，试验力大于0.09807N时，示值相对误差不大于±1.5%，示值重复性相对误差不大于±1.5%；小于或等于0.09807N时，示值相对误差不大于±1.5%，示值重复性相对误差不大于2.0%。

（2）金刚石锥体相对面夹角为136º±5º。锥体轴线与压头柄偏斜角度不应大于0.5º。锥体两相对面交线（横刃）长度，对于维氏硬度计不大于0.002mm，对于小载荷和显微维氏硬度计不大于0.001mm。

（3）维氏硬度计压痕测量装置最小分度值不大于0.5%d，允许误差在不大于0.2mm长度上不超过±0.001mm，在大于0.2mm长度上不大于±0.5%d。小载荷和

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显微维氏硬度计压痕测量装置在国家标准中均有明确规定。

（4）硬度计示值允许误差和示值变动度在国家标准中分别有规定。

（5）每次更换压头、试台或支座后及大批试样试验前，应对硬度计进行日常检查。用于检查硬度计的标准硬度块应符合JIG148—83《二等标准维氏硬度块定度规程》的要求。硬度计应由国家计量部门定期检定。 三、试样

1、试样表面应平坦光滑，试面上应无氧化皮及外来污物，尤其不应有油脂。避免发热或冷加工对试样表面硬度的影响。一般维氏硬度试验时要求试验面的粗糙度Ra在0.4微米以下；对于小负荷和显微维氏硬度试验，则要求Ra分别在0.2和0.1微米以下（采用抛光/电解抛光工艺）。 2 、制备试样时应使例如由于发热泪盈眶或冷加工等因素对试样表面硬度的影响减至最小。

由于显微硬度压痕很浅，加工试样时建议根据材料特性采用抛光、电解抛光工艺。

3 、试样或试验层厚度至少应为压痕对角线长度的1.5倍。试验后试样背面不应出现可见变形痕迹。

4、对于在曲面试样上试验的结果，应使用附录B（标准的附录）进行修正。 5、 对于小截面或外形不规则的试样，可将试样镶嵌或使用专用支承台进行试验。

四、试验操作要点；

1、试验一般在10～35℃室温下进行。对于温度要求严格的试验，室温应为 23℃±5℃。

2、应选用表5-6中示出的试验力进行试验。

表5-6 维氏硬度试验 小负荷维氏硬度试验 显微维氏硬度试验 硬度符号 试验力，N 硬度符号 试验力，N 硬度符号 试验力，N HV5 49.03 HV0.2 1.961 HV0.01 0.09807 HV10 98.07 HV0.3 2.942 HV0.015 0.1471 HV20 196.1 HV0.5 4.903 HV0.02 0.1961 HV30 294.2 HV1 9.807 HV0.025 0.2452 HV50 490.3 HV2 19.61 HV0.05 0.4903 HV0.1 0.9807 HV100 980.7 HV3 29.42 注1 维氏硬度试验可使用大于980.7N的试验力。 2 显微维氏硬度试验的试验力为推荐值。 3、试样支承面应清洁且无其他污物（氧化皮、油脂、灰尘等）。试样应稳固地放置于刚性支承台上以保证试验中试样不产生位移。

4、使压头与试样表面接触，垂直于试验面施加试验力，加力过程中不应有冲击和振动，直至将试验力施加至规定值。从加力开始至全部试验力施加完毕的时间应在2～10s之间。对于小负荷维氏硬度试验和显微维氏硬度试验，压头下降速度应不大于0.2mm/s。

试验力保持时间为10～15s。对于特殊材料，试验力保持时间可以延长，但误差应在±2s之内

5、在整个试验期间，硬度计应避免受到冲击和振动。

6、任一压痕中心距试样边缘距离，对于钢、铜及铜合金至少应为压痕对角线长

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度的2.5倍；对于轻金属、铅、锡及合金至少应为压痕对角线长度的3倍。 两相邻压痕中心之间距离，对于钢、铜及铜墙铁壁合金至少应为压痕对角线长度的3倍；对于轻金属、铅、锡及合金至少应为压痕对角线长度的6倍。如果相邻两压痕大小不同，应以较大压痕确定压痕间距。

7、应测量压痕两条对角线的长度，用其算术平均值按附录C（标准的附录）查出维氏硬度值，也可按公式计算硬度值。

在平面上压痕两对角线长度之差应不超过对角线平均值的5%，如果超过5%，则应在试验报告中注明。

8、一般情况下，建议对每个试样报出三个点的硬度测试值。 五、试验结果处理

根据测得的压痕对角线平均长度计算维氏硬度值，或在金属维氏硬度试验方法的国家标准附录中查得维氏硬度值。取多次测量的硬度值的算术平均值作为该试样的硬度值。硬度值不小于100时，修约至整数；大于或等于10到小于100时，修约至一位小数；小于10时，修约至二位小数。

六、应用范围及优缺点

维氏硬度试验主要适合测定各种表面处理后的渗层或镀层的硬度以及较小、较薄工件的硬度，显微维氏硬度还可用于测定合金中组成相的硬度。

和布氏及洛氏硬度试验相比，维氏硬度试验具有很多优点。由于采用的压头为四棱锥体，当试验力改变时，压入角恒定不变。因此试验力从小到大可任意选择。所测硬度值从低到高标尺连续，不存在布氏硬度中F/D2的约束，也不存在洛氏硬度那样更换不同标尺，而产生不同标尺的硬度无法统一的问题。由于角锥压痕清晰，采用对角线测量，精确可靠。维氏硬度试验的缺点是硬度值测定较为麻烦，工作效率不如洛氏硬度高，所以不宜用于成批生产的常规检验。

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