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測試原理

將相對面夾角為 136° 的正四棱錐形金剛石壓頭，以選定的試驗力壓入被測材料表面，保持規定時間后，卸除試驗力，測量壓痕對角線長度，再根據壓痕對角線長度和試驗力大小，通過公式計算或查硬度表得到材料的維氏硬度值。

測試設備

維氏硬度測試主要使用維氏硬度計，其由以下部分組成：

• 壓頭：采用正四棱錐形金剛石壓頭，是硬度計的關鍵部件，其精度直接影響測試結果。

• 試驗力施加裝置：用于精確施加選定的試驗力，可通過砝碼、液壓或電子等方式實現。

• 測量系統：一般采用光學顯微鏡或電子成像系統，用于測量壓痕對角線長度，要求測量精度高。

• 硬度值顯示或計算裝置：能根據測量的壓痕對角線長度和試驗力，自動計算并顯示維氏硬度值，也可通過查硬度表得到相應硬度值。

測試步驟

1. 試樣制備：將被測材料制成表面平整、光滑的試樣，試樣表面粗糙度一般要求不大于 Ra0.8μm，且厚度應不小于壓痕對角線長度的 2.5 倍。

2. 選擇試驗力：根據被測材料的種類、硬度范圍及試樣厚度等因素，按照相關標準選擇合適的試驗力，如 GB/T 4340.1-2009 中對不同材料和應用場景的試驗力選擇有明確規定。

3. 安裝壓頭和試樣：將金剛石壓頭正確安裝在硬度計上，然后把制備好的試樣放置在硬度計的工作臺上，確保試樣表面與壓頭軸線垂直。

4. 施加試驗力：通過硬度計的試驗力施加裝置，緩慢而均勻地施加選定的試驗力，達到規定的試驗力后，保持一定時間，一般鋼鐵材料保持 10-15s，有色金屬材料保持 30s。

5. 測量壓痕對角線長度：卸除試驗力后，使用硬度計的測量系統，分別測量壓痕兩條對角線的長度，精確到 0.01mm。

6. 計算硬度值：根據測量的壓痕對角線長度的平均值和所施加的試驗力，通過公式$HV=0.1891F/d^2$（其中$HV$為維氏硬度值，$F$為試驗力，單位為$N$，$d$為壓痕對角線長度的平均值，單位為$mm$）計算出維氏硬度值，也可通過查維氏硬度表得到相應硬度值。

應用范圍

維氏硬度測試適用于各種金屬材料、部分非金屬材料以及表面處理層等的硬度測量，尤其適用于測量薄件、小件以及顯微組織的硬度，在材料研發、質量控制、產品檢驗等領域應用廣泛。

維氏硬度測試結果準確、精度高，但操作要求嚴格，需按照標準規范進行試驗，以確保測試結果的可靠性和可比性。