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按照ISO 6507/ASTM E384标准进行维氏硬度试验

维氏硬度试验是所有金属测试的理想之选,因此该方法应用最广泛。 维氏硬度试验方法在标准ISO 6507(金属材料 – 维氏硬度试验 – 第1部分: 试验方法)和ASTM E384(维氏和努氏材料微压痕硬度标准试验方法)中有描述。

维氏硬度试验程序 维氏硬度计算 试验力施加 最小距离测试压痕 优点与缺点 维氏硬度计

关于维氏试验方法(维氏硬度HV的测定)

维氏硬度试验的基本信息

维氏试验方法中使用的压头是具有方形底面的菱形棱锥,其对侧以α = 136°的角度在顶点相交。 试验时,通过施加试验力(按照试验标准,从10 g开始)将该压头压在试样上,并根据保持时间加以保持。

以光学方式测量残留试验压痕的两个对角线的长度。 然后,根据对角线的平均值以及所施加的试验力来计算维氏硬度

符合ISO 6507标准的维氏硬度试验程序

在光学法维氏硬度试验中,测量压头留下的压痕尺寸(对角线)。 而在深度测量法中,测量压头造成的压痕深度(仅洛氏法经过标准化)。

在规定的试验力下,压头在工件(试样)表面留下的压痕越大,被测材料越软。

为了测定符合ISO 6507标准的维氏硬度(HV),需要以规定的试验载荷(从1 gf开始)将棱锥形压头(界面角为136°)压入试样(工件)中。

维氏硬度的计算

  • 维氏硬度(HV)可由施加的试验力(F,单位为牛顿N)与试样上残留压痕的表面积的商得出(见以下公式)。 要计算残留锥体压痕的表面积,需使用两条对角线d1和d2的平均值(单位为mm),因为维氏压痕的底面积往往不完全是正方形。
  • 推荐的维氏硬度范围可在标准(ISO 6507)中找到。 根据试验力和所使用试样材料的不同,维氏硬度值可在1到3,000 HV之间不等。

试验力的施加

  • 理想情况下,将试验力在7秒内从0增加至其最终值(使测量的不确定度降至最低)。 标准中允许的施加时间最大间隔为2至8秒(标称持续时间为7 s)。
  • 通常,试验力的停留时间为10至15秒(标称持续时间为14 s)。 如果停留时间更长,则还必须在硬度值中指定持续时间(以秒为单位),例如: 610 HV 10/30(停留时间为30 s)。
  • 维氏法在宏观范围内使用的试验力通常比布氏法中使用的试验力小得多。 对于宏观范围,首选49、98、196、294、490或980 N,其中294 N在实际测试中最常用。

符合ISO 6507标准的维氏试验方法中测试点的最小距离

ISO 6507标准中规定了用于维氏试验方法的测试点(压痕)之间的最小距离和到试样边缘的最小距离。 设置这些最小距离是为了避免硬度测试结果因材料结构变形而造成失真。

根据标准必须遵守的最小值请参见左图。

使用维氏试验方法进行硬度试验的优缺点

维氏法有以下优点:

  • 维氏法可用于任何材料和试样(由软到硬),因为该程序涵盖了整个硬度范围。
  • 只有一种类型的压头,适用于所有维氏法。
  • 可以进行非破坏性测试,因此可将试样用于其他用途。

维氏法有以下缺点:

  • 试样的表面质量必须良好,因为压痕是以光学方式测量的。 这意味着必须准备好试验位置(经打磨和抛光),否则很难精确评估。
  • 该过程相当缓慢(与洛氏法相比)。 试验周期在30至60秒之间,不包括制备试样的时间。
  • 由于需要进行光学压痕评估,维氏硬度计必须配备光学系统,所以比洛氏硬度计更昂贵。
  • 一般来说,尽管需要制备试样且评估硬度值很费力,但可以说,维氏法还是凭借其应用的多样性正逐渐成为实践中最常用的试验方法。

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用于符合ISO 6507标准的维氏试验的相关硬度计

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