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維氏硬度試驗

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維氏硬度測量儀

維氏硬度試驗(英語:Vickers hardness test),是壓入硬度試驗之一種,其測量值用HV表示。

維氏硬度試驗最初於20世紀20年代初被提出,比起其他硬度試驗其優點有:硬度值與壓頭大小、負荷值無關;無需根據材料軟硬變換壓頭;正方形的壓痕輪廓邊緣清晰,便於測量。維氏硬度被應用於所有金屬,並是應用最廣泛的硬度標準之一。

只要被測材料質地均勻,維氏硬度試驗可以用低負荷和小壓痕得到可靠的硬度值,這樣能減少材料破壞,或用於薄小的試驗材料。這一點上維氏硬度要優於布氏硬度

另外,在硬度不高(硬度值400以下)的同一均勻材料上,維氏和布氏硬度試驗得出的數值近似。

測量方法

左為壓痕在材料表面的投影,l1和l2為壓痕對角線長;右為金剛石壓頭的側面觀,其相對面夾角為136°。

維氏硬度試驗使用正四稜錐形的金剛石壓頭,其相對面夾角為136°。由於其硬度極高,金剛石壓頭可以用於壓入幾乎所有材料,而且稜錐的形狀使得壓痕和壓頭本身的大小無關。將壓頭用一定的負荷(試驗力)壓入被測材料表面。保持負荷一定時間後,卸除負荷,測量材料表面的方形壓痕之對角線長度。對相互垂直的二對角線長度(l1和l2)取其算術平均值

維氏硬度值的計算公式為:

F = 負荷(牛頓力
S = 壓痕表面積(平方毫米)
α = 壓頭相對面夾角=136°
d = 平均壓痕對角線長度(毫米)
g = 標準重力加速度(9.80665 m/s2

報告維氏硬度值的標準格式為xHVy。例如440HV30中,440是維氏硬度值,30指的是測量所用的負荷值(單位: 牛頓, N) 與標準重力加速度的比值,其 (單位: 牛頓, N) 。

實驗對比:冷拉HPB235級鋼筋強度降低,冷拉熱軋帯肋鋼筋強度較高。而且冷拉鋼的塑性,韌性比普通鋼的差,易發生脆斷。屈服強度有所降低,272的應該是冷軋鋼,因為抗拉越強維式硬度越大一樣。

常見材料的維氏硬度

來自Smithells Metals Reference Book[1]

標準

  • ISO 6507-1:2005 Ed. 3 Vickers hardness test Part 1: Test method
  • ISO 6507-2:2005 Ed. 3 Vickers hardness test Part 2: Verification and calibration of testing machines
  • ISO 6507-3:2005 Ed. 3 Vickers hardness test Part 3: Calibration of reference blocks
  • ISO 6507-4:2005 Ed. 1 Vickers hardness test Part 4: Tables of hardness values
  • GB/T4340.1-1999 金屬維氏硬度第1部分:試驗方法
  • GB/T4340.2-1999 金屬維氏硬度第2部分:硬度計的檢驗
  • GB/T4340.3-1999 金屬維氏硬度第3部分:標準硬度塊的標定

參考文獻

  1. ^ Smithells Metals Reference Book, 8th Edition, chptr. 23
  • 楊輝其,宋秉煒,李芷娟 全自動維氏硬度基準的研製,《現代計量測試》1998年第5期,7-13頁。

參見