维氏硬度计有关知识讲解

1、硬度检测可采用维氏硬度计，也可采用洛氏或表面洛氏硬度计。试验力（标 尺）的选择与有效硬化层深度和工件表面硬度有关。这里涉及到三种硬度计。维氏 硬度计是测试热处理工件表面硬度的重要手段，它可选用0.5100kg的试验力，测试薄至0.05mm厚的表面硬化层，它的精度是最高的，可分辨出工件表面硬度的 微小差别。另外，有效硬化层深度也要由维氏硬度计来检测，所以，对于进行表面 热处理加工或大量使用表面热处理工件的单位，配备一台维氏硬度计是有必要的。 各种机械伤痕，诸如磨伤，划伤、压伤、碰伤等，都会造成轴承安装不良，引起偏 载和应力集中，造成旋转精度和使用寿命的下降。零件的硬度检测要在指定区域内 进行。硬

2、度检测仪器可采用洛氏硬度计，测试 HRC硬度值，如热处理硬化层较 浅，可采用表面洛氏硬度计，测试 HRN硬度值。表面淬火回火热处理通常用感应 加热或火焰加热的方式进行。材料硬度与硬度计的选择洛材料硬度与洛氏硬度计的选择：洛氏硬度试验采用三种试验力，三种压头， 它们共有9种组合，对应于洛氏硬度的9个标尺。这9个标尺的应用涵盖了几乎所 有常用的金属材料。最常用标尺是 HRC、HRB和HRF，其中HRC标尺用于测试 淬火钢、回火钢、调质钢和部分不锈钢。这是金属加工行业应用最多的硬度试验方 法。HRB标尺用于测试各种退火钢、正火钢、软钢、部分不锈钢及较硬的铜合 金。HRF标尺用于测试纯铜、较软的铜合金

3、和硬铝合金。HRA标尺尽管也可用于大多数黑色金属，但是实际应用上一般只限于测试硬质合金和薄硬钢带材料。表面洛氏硬度试验采用三种试验力，两种压头，它们有6种组合，对应于表面洛氏硬度的6个标尺。表面洛氏硬度试验是对洛氏硬度试验的一种补充，在采用洛 氏硬度试验时，当遇到材料较薄，试样较小，表面硬化层较浅或测试表面镀覆层 时，就应改用表面洛氏硬度试验。这时采用与洛氏硬度试验相同的压头，采用只有 洛氏硬度试验几分之一大小的试验力，就可以在上述试样上得到有效的硬度试验结 果。表面洛氏硬度的N标尺适用于类似洛氏硬度的HRC、HRA和HRD测试的材 料；T标尺适用于类似洛氏硬度的 HRB、HRF和HRG测试的

4、材料。洛氏硬度计和表面洛氏硬度计的标尺通常按材料种类、材料厚度和标尺的刻度范围三方面的因素来选择，具体选择方法叙述如下：1、按材料种类选择美国标准ASTME18给出了根据不同种类的材料，选择洛氏硬度标尺的参考表。如表一所示：淬火钢和回火钢的硬度试验主要采用 HRC标尺。如果材料较薄，不宜采用HRC标尺时，可以改用HRA标尺。如果材料更薄，可以采用表面洛氏硬度计HR15N、HR30N 或 HR45N 标尺。1.2表面硬化钢在工业生产中，有时要求工件芯部具有良好的韧性，又要求其表面具有高的硬 度和耐磨性，这时就要采用高频淬火、化学渗碳、渗氮、碳氮共渗等工艺对工件进 行表面硬化处理，表面硬化层的厚度

5、一般在 0.几几.mm。对于表面硬化层较厚的 材料，可以采用HRC标尺测试其硬度，对于中等厚度的表面硬化钢，可采用 HRD 或HRA标尺，对于薄的表面硬化层应采用表面洛氏硬度 HR15N、HR30N、 HR45N标尺。1.3退火钢、正火钢、软钢许多钢铁材料都是以退火状态出厂的，一些冷轧钢板还要以不同的退火程度来分级。各种退火钢的硬度测试通常采用 HRB标尺，较软较薄的板材有时也用HRF，薄板材应采用 HR15T、HR30T、HR45T标尺。1.4不锈钢不锈钢材料通常是以退火、淬火、回火、固溶等状态供货的，国家标准中规定了相应的硬度上、下限值，硬度测试通常采用 HRC或HRB标尺。奥氏体、铁素

6、体不锈钢采用HRB标尺，马氏体、沉淀硬化不锈钢采用 HRC标尺，不锈钢薄壁 管、厚度为12mm以下的薄板材料应采用 N标尺或T标尺。1.5锻钢锻钢通常是采用布氏硬度试验，由于锻钢材料组织不够均匀，而布氏硬度试验 的压痕较大。因此，布氏硬度试验能够反映材料各部分组织性能的综合结果。1.6铸铁铸铁材料常常具有组织不均匀，晶粒粗大的特点，因此一般采用布氏硬度试 验。洛氏硬度计可用于部分铸铁工件的硬度试验。凡是在细晶粒铸件的小断面上没 有足够面积作布氏硬度试验的地方，常常可用HRB或HRC标尺测试硬度，但最好采用HRE或HRK标尺，因为HRE和HRK标尺采用3.175mm直径的钢球，它 比1.588m

7、m直径钢球能得到更好的平均读数。硬的可锻铸铁材料，通常采用 HRC，如果材料不均匀，可测多个数据，取其平均值。1.7烧结碳化物（硬质合金硬质合金材料的硬度测试通常只采用 HRA标尺。1.8粉末冶金材料粉末冶金工件的硬度测试可采用 HRB、HRF、HRH或HR15T、HR30T标 尺，凡是可能的地方，应尽量采用 HRB标尺，因为已被证明它具有最佳的分辨能 力。由于材料的多孔性，测得的硬度值被称为 表观硬度” 1.9铜及铜合金黄铜的硬度测试一般采用HRB或HRF标尺。在测试黄铜板的质量方面，洛 氏硬度试验起着非常重要的作用。美国标准 ASTMB36述及 洛氏硬度试验是检验 各种回火黄铜是否符合拉伸

8、强度或晶粒大小要求最快而方便的方法”通常回火黄 铜采用HRB标尺，退火黄铜或紫铜采用 HRF标尺，薄板材或薄壁管材采用 HR15T、HR30T、HR45T标尺。各国铜材料标准中都给出了不同的合金材料、不 同的退火或回火条件下的 HRB、HRF或HR15T、HR30T、HR45T标尺的上下限 硬度值。1.10铝及铝合金硬质铝合金采用HRB，中等硬度的铝合金采用 HRE、HRF，软的铝合金或 纯铝采用HRH。较薄的铝板或薄壁铝管采用 HR15T、HR30T、HR45T。 1.11锌锌板的硬度测试通常采用 HRE和HRH，3.2mm以上的厚板用HRE， 1.2mm3.2mm 的中板用 HRH，薄板采

9、用 HR15T、HR30T、HR45T。1.12 钛钛合金的硬度很高，通常采用 HRA，因为金刚石和钛金属间存在亲合性，它 会缩短金刚石的寿命。因此测试后要求用细砂纸将附着在压头上的钛金属除掉，保 持金刚石压头的清洁就可以延长压头的使用寿命。2、按材料厚度选择氏硬度试验要求试样厚度的最小值：对于采用金刚石压头的各种标尺，是残余 压痕深度的10倍；对于采用球压头的各种标尺，是残余压痕深度的15倍。标准要求，试验后试样背面不可产生可见的变形痕迹。任何洛氏硬度试验的压痕深度均可采用简单的公式计算出来。但是实际上用不 着这种计算，因为有一些标准图表可以方便地帮助人们确定这些最小厚度值”在某些范围内，这

10、些 最小厚度值”是按10： 1或15： 1的比例计算出来的，但是大多 数是根据低碳钢和淬火回火带钢的不同厚度在实验中所积累的数据绘制的。硬度计的种类较多，在工矿企事业和科研单位中应用最普遍的以金属洛氏硬度 计、维氏硬度计、布氏硬度计为主，其中金属洛氏和金属布氏硬度计相对于金属维 氏硬度计结构简单。常见故障的调修并不是很困难。下面就维氏硬度计常见故障调 修介绍如下。一.硬度计检定和修理根据多年来的工作实践，在检定和修理工作开始前应先从调整工作台的水平入 手，观察主轴、杠杆、升降丝杆、缓冲机构及测量装置是否正常、灵活。保证对设 备性能有一基本了解。然后再针对出现的情况逐一解决。1、加荷指示灯、测量

11、显微镜灯不亮首先检查电源是否接好，然后检查开关、灯泡等。如排除这些因素后还不亮， 就要看看负荷是否全部加上或簧片开关是否正常。排除之后仍不正常，就必须从线 路电路入手逐步排查。2、测量显微镜内浑浊，看不到或看不清压痕这应从调整显微镜焦距和灯光入手，调整之后仍不清楚，则应分别转动物镜和 目镜，并分别移动镜内带虚线、实线、刻线的三块平镜，仔细观察问题出在哪一块 镜面上，然后卸下，用长纤脱脂棉沾无水酒精擦洗干净，按相反顺序装好后观测，如仍未解决，则送 修或更换测微显微镜。3、压痕不在视场内或稍转动工作台，压痕位置变化很大出现这种情况的原因是由于压头、测量显微镜、工作台三者轴心不同造成的。 由于压头固

12、定在工作轴底端，因此按以下顺序分别调整。调整主轴下端的活动间 隙，以导向座下端面不直接接触主轴锥面为准；调整转轴侧面螺钉使工作轴和主 轴同轴心，调好后，在试块上压出一压痕，观察其在显微镜中位置，并记录 ；轻 轻转动工作台保证试块在工作台上不移动在显微镜下找出试块上不转动的一个点， 此点即为工作台轴心；稍松开升降丝杆压板上的螺钉和底部螺丝，轻移整个升降 丝杆，使工作台轴心与测量显微镜中记下压痕的位置重合，然后固紧压板螺钉和调 整螺丝，压出一压痕相互对照。重复以上步骤，直至完全重合为止。4、检定时示值超差的原因及解决办法 测量显微镜标尺不准。用标准测微尺进行检查。如不准可送修或更换。 金刚石压头缺

13、损。用80倍立体显微镜观察，看其是否符合金刚石压头检定 规程规定。如有缺损更换压头。 负载荷超出规程要求或负荷不稳，用小负荷三等标准测力计检查。如负荷超 出要求.0%但方向一致，这种情况是杠杆比例发生变化，可松开主轴保护帽，转 动力点触头，调整载荷杠杆比，调整好后固紧。如载荷不稳，可能是力点刀刃变 钝、支点钢球磨损或工作轴与主轴不同心、工作轴内有较大摩擦等原因造成。这时 检查刀刃及钢球，如变钝或磨损，应修整或更换。检查工作轴并清洗，一定要注意 配齐轴周钢球，同轴心的调整见步骤 3。5、加荷时有冲击现象这种情况的发生与缓冲器油太少或油太脏有关。加满油或清洗缓冲器后一般就 可解决。.硬度计保养与注意事项1搬运硬度计时必须卸下砝码和压头，并在压头座与样品台之间夹防震胶垫 长途运输应恢 复原有包装。2任何调试和检查如装卸砝码、取下上盖、拔插电 缆、打开侧门检查时，应切断电源。3及禁止在压头与被测试样接触的状态下，切换试验力。4装卸压头应认真仔细，保证尖端无损伤、无污染，安装面清洁无异 物。长期不用应卸下妥 善保存，注意防锈。5样品台及标准硬度块表面应清洁无 污染，无划痕、擦、碰伤。6测试时被测样品必须平稳放置