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符合 ISO 6507 / ASTM E384 的維氏硬度測試

維氏硬度測試適合用於測試所有金屬,因此也是應用最廣泛的測試方法。 維氏硬度測試方法ISO 6507(金屬材質 – 維氏硬度測試 – 第 1 篇: 測試方法)和 ASTM E384(符合維氏與努氏之材料微壓痕硬度標準測試方法)中有相關說明。

維氏硬度測試程序 維氏硬度計算方式 試驗力的施加 最短測試點距離 優點/缺點 維氏硬度計

關於維氏的測試方法(維氏硬度HV的測定)

有關維氏硬度測試的一般資訊

維氏測試方法中使用的壓頭是具有方形底面的菱形棱錐,其對側以α = 136°的角度在頂點相交。 試驗時,透過施加應力(從 10 g 開始達到標準)將該壓頭壓在試片上,並根據停留時間加以保持。

以光學方式測量殘留試驗壓痕的兩個對角線長度。 接著從對角線的平均值和施加的試驗力,計算出維氏硬度

符合 ISO 6507 的維氏硬度測試程序

維氏硬度測試是一種光學測試法,透過測量壓頭所留下的壓痕大小(對角線)測定硬度。 相反的,在深度測量法中(唯有洛氏經過標準化),則會測量壓頭所留下的壓痕深度。

壓頭以指定的試驗力在工件(試樣)表面留下的缺口越大,表示受測試材料越軟。

為了測定符合 ISO 6507 的維氏硬度 (HV) ,金字塔造型的壓頭(晶面角 136°)會從 1 gf 開始,以指定的測試負載壓入試樣(工件)。

維氏硬度計算方式

  • 計算施加試驗力(施力 F 以牛頓 N 為單位)和試樣殘餘壓痕的表面面積的商,即可得出維氏硬度 (HV)(詳以下公式)。 如要計算殘餘金字塔壓痕的表面面積,則需使用兩個對角線 d1 和 d2(單位為 mm)的平均值,因為維氏壓痕的基本面積通常不是正方形。
  • 關於建議的維氏硬度範圍,可詳閱標準說明 (ISO 6507)。 視試驗力與使用的事樣材質而定,維氏硬度值會介於 1 和 3,000 HV 之間。

試驗力的施加

  • 理想情況下,試驗力在 7 秒內從 0 增加到最終值(測量不確定度最小化)。 標準中最大允許的應用時間間隔為 2 至 8 秒(標稱持續時間為 7 秒)。
  • 通常,試驗力的停留時間為 10 至 15 秒(標稱持續時間 14 秒)。 如果停留時間更長,則還必須在硬度值中指定持續時間(以秒為單位),例如: 610 HV 10/30(停留時間 30 秒)。
  • 維氏法中宏觀範圍內使用的試驗力大多遠小於布氏法中使用的試驗力。 宏觀範圍的首選是 49、98、196、294、490 或 980 N,其中 294 N 最常用於實踐測試。

維氏測試法 ISO 6507 中的最短測試點距離

關於維氏測試法中所使用的測試點(壓痕)之間以及到試樣邊緣間的最短距離,詳見 ISO 6507 中的定義。 設置這些最小距離的原因是為了避免材料結構變形可能導致硬度測試結果失真。

根據標準必須遵守的最小值可以在左圖中找到。

使用維氏測試方法進行硬度測試的優點與缺點

維氏法具有以下優點:

  • 維氏方法可用於任何和所有材料和測試樣本,從軟到硬,因為該程序涵蓋了整個硬度範圍。
  • 只有一種類型的壓頭,可用於所有維氏方法。
  • 可以進行無損檢測,因此測試樣本可以用於其他目的。

維氏法有以下缺點:

  • 試樣表面的品質必須良好,因為壓痕是透過光學測量的。 這意味著測試位置須準備好(打磨和拋光),否則很難進行精確的評估。
  • 該過程相對緩慢(與洛氏方法相比)。 測試週期大約需要 30 到 60 秒,不包括製備試樣所需的時間。
  • 由於需要進行光學壓痕評估,維氏硬度計必須配備光學系統,這使得其購買成本比洛氏硬度計更昂貴。
  • 總結而言,可以說維氏法由於其廣泛的應用而成為實踐中最常用的測試方法,儘管需要製備試樣並且評估硬度值很費力。

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根據 ISO 6507 標準進行 Vickers 測試的相關硬度計

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