維氏硬度計(jì)的基本原理和特點(diǎn)

維氏硬度試驗(yàn)方法是英國(guó)史密斯（R.L.Smith）和塞德蘭德（C.E.Sandland）于1925年提出的。英國(guó)的維克斯—阿姆斯特朗（Vickers-Armstrong）公司試制了一臺(tái)以此方法進(jìn)行試驗(yàn)的硬度計(jì)。因此該試驗(yàn)方法被稱(chēng)為維氏（Vickers）硬度試驗(yàn)方法，進(jìn)行此種硬度試驗(yàn)的硬度計(jì)被稱(chēng)為維氏硬度計(jì)。 
維氏硬度試驗(yàn)的試驗(yàn)力向小的方向延伸，就出現(xiàn)了小負(fù)荷維氏和顯微維氏硬度試驗(yàn)。通常將維氏硬度按試驗(yàn)力大小分為以下三種： 
維氏 ：F≥49.03N （HV5以上）
小負(fù)荷維氏：1.961N≤F≤49.03N （HV0.2至HV3）
顯微維氏：F≤1.961N （HV0.2以下） 
----在實(shí)際使用中，特別是維氏硬度計(jì)的設(shè)計(jì)時(shí)，往往根據(jù)使用方便，試驗(yàn)力相互交叉，劃分并不十分嚴(yán)格。以下非特別注明時(shí)，統(tǒng)稱(chēng)為：維氏硬度試驗(yàn)

維氏硬度試驗(yàn)基本原理

維氏硬度試驗(yàn)原理基本上和布氏硬度相同，所不同的是壓頭用金剛石正四棱錐壓頭。正四棱錐兩對(duì)面的夾角為136°，底面為正方形，如圖2.2-1所示。 
維氏硬度試驗(yàn)基本原理是將兩相對(duì)面夾角為136°（兩相對(duì)棱夾角為148°6’42’’）的金剛石正四棱錐壓頭，在一定的試驗(yàn)力作用下壓入試樣表面，保持一定的時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，測(cè)量壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度，如圖2.2-2所示，以試驗(yàn)力除以壓痕錐形表面積所得的商表示維氏硬度值。 


 
圖2.2-1 維氏金剛石棱錐壓頭-圖2.2-2 維氏硬度試驗(yàn)基本原理圖 
則維氏硬度的計(jì)算公式為： 


 
式中： 
HV—— 維氏硬度值（kgf/ mm2） 
F—— 試驗(yàn)力（kgf） 
S—— 壓痕錐形表面積（mm2） 
d—— 壓痕對(duì)角線平均長(zhǎng)度（mm） 
Θ—— 壓頭兩相對(duì)面夾角（136°） 
當(dāng)試驗(yàn)力的單位為N時(shí)，維氏硬度值可由下面的公式得出： 


 

 維氏硬度值的表示

將HV作為維氏硬度值單位的表示符號(hào)。由于硬度值與試驗(yàn)條件相關(guān)，因此在HV后要標(biāo)注主要的試驗(yàn)條件。HV前的數(shù)字表示硬度值，HV后第1個(gè)數(shù)字表示試驗(yàn)力（kgf），第2個(gè)數(shù)字表示不同于10~15s的保荷時(shí)間（10~15s是標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)力保荷時(shí)間）。例如： 
440HV10表示：在10kgf試驗(yàn)力作用下保持10~15s測(cè)得的維氏硬度值為440。 
440HV10/30表示：在10kgf試驗(yàn)力作用下保持30s測(cè)得的維氏硬度值為440。

維氏硬度試驗(yàn)的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍

1. 和布氏、洛氏硬度試驗(yàn)相比，維氏硬度試驗(yàn)測(cè)量范圍較寬，從較軟材料到超硬材料，幾乎涵蓋各種材料；
2. 維氏硬度試驗(yàn)具有相似性，使得試驗(yàn)力的選取具有較大的靈活性；
3. 由于壓痕輪廓較清晰，測(cè)量對(duì)角線長(zhǎng)度時(shí)，具有較高的對(duì)線精度，因而硬度的測(cè)量精度較高；
4. 顯微維氏硬度試驗(yàn)的試驗(yàn)力很小，因而可對(duì)特別細(xì)小的試件進(jìn)行硬度測(cè)定。