２０１２年８月 瞳村固麓梅 质检・研究 浅析金属材料维氏硬度试验检测的影响因素 张平 （贵州省理化测试分析研究中心） 摘 要：本文结合多年来的工作经验以及相关文献为参考依据对维氏硬度试验误差来源进行了分析。 关键词：金属材料；硬度检测 １金属维氏硬度试验原理 维氏硬度试验法测量的硬度范围较宽，可测量绝大部分金属材料的 硬度。维氏硬度试验是用一个相对夹角为１３６￣的正四棱锥体金刚石以规 定的试验 扫在试样表面，经规定时间后，卸除试验力，测量压痕面积，维 氏硬度值是试验力与压痕表面积之比，见图１。 量 排除压头的因素，只要测量压痕的两条对角线长度并取其平均值来 计算硬度值，此种测量误差很微小。 ２．４试验力施加速度引起的硬度测量误差 加载速度通过两方面来影响维氏硬度的变化。随着试验力施加速度 的增加，使金属材料的塑性变形减小，硬度值偏高，维氏硬度计施加速度 应为０．１５～０．２５ｓ或用压入时间表示２～５ｓ。显微硬度计施加试验力速度应 为Ｏ．０２～０．０７ｍｍ／ｓ。另一方面加载速度的提高在名义试验力上附加一惯性 试验力而使硬度值偏低。实验证明第二种影响较第一种影响大，所以在 实际工作中，维氏硬度值均随加载速度的提高而下降，然后保持一定值。 ２．５试验力保持时间偏离标准值引起的硬度测量误差 随着试验力保持时间的增加，硬度值降低；当试验力保持一段时间 后，硬度值变化趋缓，试验力保持时间一般为１Ｏ～１５ｓ。不同性质的金属材 料，完成形变所需的时间各不相同，软金属的形变过程长，硬金属的形变 短。因此不同金属材料应选择合理的保持时间，这样才能对试验结果影 响尽可能的小。保持时间短，试样来不及充分变形，此时硬度示值偏高。 图１ ＨＶ＝。． 。ｚ×－＝Ｏ．１０２ｘ ２Ｆｓｉ ｎ ￣－ Ｆ：负荷（Ｎ）：‘ Ｓ＝压痕表面积（ｍｍ２） ｄ＝压头相对面夹角：１３６￣； ｄ＝平均压痕对角线长度的一半（ａｍ），即两对角线之和除以四。ｒ ２．６金刚石压头两相对角偏离标准值引起的硬度误差 夹角“偏大，硬度测得值较硬度真值偏低，金刚石棱锥体相对两棱 面夹角，维氏压头应为１３６￣０．５ｏ；小负荷和显微维氏压头应为１３６￣０．２５￣。 ２．７压头横刃引起的硬度测量误差 由于压头有横刃，压痕变成长方形，使测得压痕对角线长度增加，硬 度值降低，带来负的硬度误差。在显微硬度试验范围内，压头横刃的影响 非常大。金刚石棱锥体压头顶端横刃长度，维氏硬度应不大于２ ｍ，小负 荷和显微维氏压头应不大于１ｕｍ。 ２维氏硬度试验结果误差的分析 ２．１试验力偏离标准值引起的硬度测量误差 试验力较标准值偏大时，硬度值较硬度真值低；反之，试验力较标准 真值偏小时，硬度值较硬度真值高。为了试验结果的重复性和代表性，应 选择适当：赶的试验力进行试验。维氏硬度计试验力允许误差一般为－．－Ｉ １．Ｏ％，显微硬度计对于≤０．９８０７Ｎ试验力允差一般为±２．０％，＞Ｏ．９８０７Ｎ的 试验力允差一般为±１．５％，≥１．９６１Ｎ试验力的试验力允差一般为±１．Ｏ％。 ２．８压痕对角线长度测量不精确引起的硬度测量误差 当对角线长度测量大了，硬度测得较硬度真值低；反之，当压痕对角 线长度测量小了，硬度值测得值较硬度真值高。压痕对角线越长，则硬度 测量相对误差越小。因此当试验条件允许时，应尽量选用较大的试验力， 以便能得到较大的压痕，减少硬度测量相对误差。 ２．２试验力的大小对试验结果的影响 对匀质材料而言，在任何试验力的作用下，所得的压痕都是几何相 似的，理论上说，试验力的选择对维氏硬度值没有影响 然而对于许多软 金属，由于在较大的试验力作用下，塑性影响区域较大，使金属材料抵抗 压头压入的能力减小，压痕增大，硬度值有随试验力的增加而下降的趋 势。对非匀质的金属材料来说，试验力对维氏硬度的影响就更为明显，其 影响的程度主要决定于异质元素的性质、比例和分布。故为了试验结果 的重复性和代表性，应选择适当大的试验力进行试验。当采用小试验力 时，由于机械抛光产生加工硬化的原因，使维氏硬度值有偏高的现象，特 别是对于低硬度的材料较为明显。 ３结论 所有金属硬度试验测量结果始终存在测量误差，了解金属材料维氏 硬度试验的影响因素，从而提高金属维氏硬度试验的客观性和准确性。 参考文献 ［１】魏志华，章俊仁．金属维氏硬度实验结果的不确定度评定【Ｊ】．实用测试技术２００１ （１）３４ ３６． 【２］许君．试论金属材料维氏（Ｈｖ）硬度试验检测技术．中国科技纵横・检测检修， ２０１１年１０期． ２＿３试验力不垂直于试样表面引起的硬度测量误差 准、技术规范和规定要建立动态跟踪机制以确保现行有效。 定期进行仪器的检定校准和期间核查、现场质量监督、新方法的开 发、服务供应商的资质评定等质量管理工作，加强对原始记录、监测报告 记录内容完整性、数据有效性的检查，强化日常质量监督管理，通过开展 环境监测质量管理技术研究、监测资质认证、持证上岗考核、质量管理评 比评审、信息交流和人员培训等一系列工作，不断提高监测人员综合素 质，才能适应开展全过程质量管理的需要。 评价过程中监测工作的认识，从思想上认识环境监测对于环境影响评价 的重要性，尤其是加强对环境本底值的监测，为拟建项目的环保审批提 供准确数据，确保对拟建项目在环保审批上的严格把关。 参考文献 ［１】徐标．浅谈当前如何做好环境监测工作的几点思考【Ｊ］．环境研究与监测，２００９年 Ｏ３期． ３结束语 环境监测贯穿于整个环境评价中，是环境影响评价的技术基础，同 时也具有较强的监督功能。应加强环境评价单位和监测单位对环境影响 ［２】曾晓梅．丽水市环境监测工作的现状及对策［Ａ］．第三届浙江中西部科技论坛论文 集（第一卷）［ｃ】．２００６年． ・１０３・
