金属材料 维氏硬度试验 第1部分- 试验方法

ICS77.040.10

H22

中华人民共和国国家标准

GB/T4340.1—202×

代替GB/T4340.1-2009

金属材料维氏硬度试验

第1部分：试验方法

Metallicmaterials-Vickershardnesstest

Part1：Testmethod

（ISO6507-1：2023，MOD）

（征求意见稿）

××××-××-××发布××××-××-××实施

GB/T4340.1—202×

前言

本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起

草。

本文件是GB/T4340《金属材料维氏硬度试验》的第1部分。GB/T4340已经发布了以下部分：

——第1部分：试验方法

——第2部分：硬度计的检验与校准

——第3部分：标准硬度块的标定

——第4部分：维氏硬度值表

本文件代替GB/T4340.1—2009《金属材料维氏硬度试验第1部分：试验方法》，与GB/T4340.1-2009

相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：

——增加了硬质合金和烧结碳化物的试验要求；

——删除压痕对角线长度＜0.02mm的全部参考压痕；

——针对不同的对角线长度测量范围给出了相应压痕测量系统的分辨力要求(见表3)；

——维氏硬度试验的力值下限扩展到0.009807N；

——附录C使用者对硬度计的期间核查已由资料性附录变成规范性附录,修改了最大允许偏差值以

及增加了压头的检查；

——修改了压头接近样品表面的速率；

——明确了施力时间和最大力下的保持时间的目标值；

——增加了图2,给出了压痕之间的最小距离；

——在试验报告中增加试验时间和硬度转换方法的要求；

——增加了附录E维氏硬度测量的溯源性、附录FCCM硬度工作组、附录G柯勒照明系统的调整三个

资料性附录和规范性附录H测定金属及其他无机覆盖层的维氏硬度。

本文件部分代替GB/T9790-2021《金属材料金属及其他无机覆盖层的维氏和努氏显微硬度试验》。

本文件修改采用国际标准ISO6507-1:2023（E）《金属材料维氏硬度试验第1部分：试验方法》

（英文版）。

本文件结构与ISO6507-1:2023基本一致。本文件与ISO6507-1:2018相比存在技术差异，这些差异

涉及的条款已通过在其外侧页边空白位置的垂直单线（∣）进行了标识，本文件与ISO6507-1:2018的

技术差异及其原因如下：

——关于规范性引用文件，本部分做了具有技术性差异的调整，以适应我国的技术条件，调整的情

况集中反映在第2章“规范性引用文件”中，具体调整如下：

·用修改采用国际标准的GB/T4340.2代替了ISO6507-2；

·用修改采用国际标准的GB/T4340.3代替了ISO6507-3；

·增加引用GB/T4340.4（见8.10）；

·增加引用GB/T6462（见附录H）；

·增加引用JJG151（见6.1）。

本文件还做了下列编辑性修改：

—删去了国际标准的前言；

本文件由中国钢铁工业协会提出。

本文件由全国钢标准化技术委员会（SAC/TC183）归口。

本文件起草单位：钢铁研究总院、冶金工业信息标准研究院、钢研纳克检测技术股份有限公司

I

GB/T4340.1—202×

本文件起草人：高怡斐、马亚鑫、董莉、

本文件所代替标准的历次版本发布情况为：

—GB/T4340-1984、GB/T4340.1-1999、GB/T4340.1-2009；

—GB/T9790-2021

II

GB/T4340.1—202×

金属材料维氏硬度试验第1部分：试验方法

1范围

本文件规定了金属维氏硬度试验的原理、符号及说明、硬度计、试样、试验方法及试验报告。

本文件按三个试验力范围规定了测定金属维氏硬度的方法（见表1），硬质合金、其他烧结碳化物

、金属及其他无机覆盖层本文件也适用。

表1试验力范围

试验力范围，N硬度符号试验名称

F≥49.03≥HV5维氏硬度试验

1.961≤F<49.03HV0.2～<HV5小负荷维氏硬度试验

0.009807≤F<1.961HV0.001～<HV0.2显微维氏硬度

本文件规定维氏硬度压痕对角线的长度范围为0.020mm～1.400mm。对于压痕对角线长度小于这

个范围的,利用本方法测定维氏硬度会由于光学测量系统的局限和压头几何形状的不完美导致较大的

不确定度。

一种周期性检查的方法被规定为使用者对硬度计的日常检查。

特殊材料或产品的维氏硬度试验应在相关标准中规定。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T4340.2金属材料维氏硬度试验第2部分：硬度计的校验（GB/T4340.2-2012,ISO

6507-2:2005,MOD）

GB/T4340.3金属材料维氏硬度试验第3部分：硬度块的校准（GB/T4340.3-2012,ISO

6507-3:2005,MOD）

GB/T4340.4金属材料维氏硬度试验第4部分：硬度值表（GB/T4340.4-2022,ISO

6507-4:2018,IDT）

GB/T6462金属和氧化物覆盖层厚度测量显微镜法（GB/T6462-2005，ISO1463:2003，IDT）

JJG151金属维氏硬度计检定规程

3术语和定义

本文件没有列出术语和定义。

4原理

将顶部两相对面具有规定角度的四棱锥体金刚石压头用一定的试验力压入试样表面，保持一定的时

间后，卸除试验力，测量试样表面压痕对角线长度（见图1）。

1

GB/T4340.1—202×

图1试验原理（压头的几何形状和维氏压痕）

维氏硬度值是试验力除以压痕表面积所得的商，压痕被视为具有正方形基面并与压头角度相同的理

想形状。

注1：合格的金刚石压头的顶点与基底的中心对齐。

注2：为便于应用，本文件已采纳CIPM下的CCM协会框架下的CCM-WGH工作组定义的硬度试验参数。

5符号和说明

5.1符号及说明见表2及图1。

表2符号和说明

符号说明单位

α金刚石压头顶部两相对面夹角（136°），见图1

F试验力N

d两压痕对角线长度d1和d2的算术平均值，见图1mm

2

GB/T4340.1—202×

维氏硬度试验力（kgf）

压痕表面积（mm2）

=

1试验力（N）

HV2

gn压痕表面积（mm）

F

F

gngn2dsin

1d12

2

2

/2sin

2

其中α

F

维氏硬=度136°

d

0,18912

注1：标准重力加速度g=9.80665m/s2,是从kgf转换成N的转换因子。为了减小不确定度，维氏硬度计算宜用压头

n

g

的实际平均压头角度α。1nTestForce(N)

2

5.2维氏硬度值的表示Surfaceareaofindentation(mm)

维氏硬度用HV表示，符号之前为硬度值，符号之后按如下顺序排列：

a）选择的试验力值（见表4）；

b)试验力保持时间（10～15s不标注）。

示例：640HV30表示在试验力为294.2N下保持10~15s测得的维氏硬度值为640。

640HV30/20表示在试验力为294.2N下保持20s测得的维氏硬度值为640。

6硬度计

6.1硬度计

硬度计应符合GB/T4340.2和JJG151的规定，在要求的试验力范围内施加规定的试验力。

6.2压头

压头应是具有正方形基面的金刚石锥体，并符合GB/T4340.2规定。

6.3维氏硬度计压痕测量装置

对角线长度测量装置应符合GB/T4340.2的相应要求。

放大系统应能将对角线放大到视场的25%到75%之间。很多物镜在视场边缘是非线性的。

如果在设计时考虑了光学测量系统视场的限制，利用一个相机测量的对角线测量系统可使用相机视

场的100%。

对角线测量系统的分辨率依赖于待测最小压痕的尺寸，并应满足表3的要求。在测定测量系统的分

辨率时，应考虑显微光学系统的分辨率，测量标尺的数字分辨率以及适用时任何阶段移动的步长都应考

虑。

3

GB/T4340.1—202×

表3测量系统的分辨率

对角线长度，d测量系统的分辨率

mm

0.020≤d≤0.0800.0004mm

0.080≤d≤1.400d的0.5%

7试样

7.1待测表面

试样表面应平坦光滑，试验面上应无氧化皮及外来污物，尤其不应有油脂，除非在产品标准中另有

规定。试样表面的质量应保证压痕对角线长度的测量精度。对于硬质合金样品，试样表面层的去除厚度

应不少于0.2mm。

7.2试样制备

制备试样时应采取措施，使诸如由于发热或冷加工等因素对试样表面硬度的影响减至最小。

由于维氏硬度压痕很浅，在准备样品时应采取特殊措施。建议根据被测材料选取适合的抛光/电解

抛光工艺。

7.3试样厚度

试样或试验层厚度至少应为压痕对角线长度的1.5倍，见附录A。试验后，试样背面不应出现可

见变形压痕。

硬质合金的试样厚度应不小于1mm。

注：压痕深度大约为对角线长度的1/7（0.143d）。

7.4曲面上的试验

对于在曲面试样上试验的结果，应使用附录B的表B.1～表B.6进行修正。

7.5不稳试样的支撑

对于小截面或外形不规则的试样，可将试样镶嵌或使用专用支撑进行试验。

7.6金属及其他无机覆盖层

当测定金属及其他无机覆盖层的维氏硬度时，附录H给出了附加的步骤和要求。

8试验程序

8.1试验温度

试验通常在室温10℃～35℃范围内进行。如果不在此温度范围内试验，应在报告中说明。指定条

4

GB/T4340.1—202×

件下的试验应在23℃±5℃下进行。

8.2试验力

应选用表4中给出的试验力进行试验。其他大于980.7N(但不小于0.009807N)的试验力也可使

用。试验力的选择应使产生的压痕的对角线长度不小于0.020mm。

注：对于硬质合金，推荐的试验力是294.2N（HV30）。

表4典型的试验力

维氏硬度试验小负荷维氏硬度试验显微维氏硬度试验

硬度符号试验力，N硬度符号试验力，N硬度符号试验力，N

————HV0.0010.009807

————HV0.0020.01961

————HV0.0030.02942

————HV0.0050.04903

HV549.03HV0.21.961HV0.010.09807

HV1098.07HV0.32.942HV0.0150.1471

HV20196.1HV0.54.903HV0.020.1961

HV30294.2HV19.807HV0.0250.2452

HV50490.3HV219.61HV0.050.4903

HV100a980.7HV329.42HV0.10.9807

a：维氏硬度试验可使用大于980.7N的试验力。

8.3期间核查

附录C定义的期间核查应在每个试验力使用之前每周之内进行，推荐在每天使用前进行。只要

试验力发生了变化就推荐进行期间核查。硬度计的压头发生了变化也应进行期间核查。

8.4试样的支撑和取向

试样应稳固地放置于刚性支承台上以保证试验中试样不发生位移。试样支承面应清洁且无其他

污物（氧化皮、油脂、灰尘等）。

对于各向异性材料，例如那些经过严重冷加工的材料，压痕的对角线长度可能会不同。因此应

尽可能的使压痕的对角线取向与材料的冷加工方向大约保持45º的关系。产品规范可能会给出压痕两

个对角线差异的极限。

8.5试样表面的聚焦

对角线长度测量系统的显微镜应能聚焦在试样表面，试验位置能被观测到。

注：有些硬度计不要求显微镜聚焦在试样表面。

8.6试验力的施加

使压头与试样表面接触，垂直于试验表面施加试验力，加力过程中不应有冲击和振动，直至将

1

试验力施加至规定值。从加力开始至全部试验力施加完毕的时间应为75s。

5

GB/T4340.1—202×

1

注1：要求的试验时间以非对称极限的形式给出。例如，75s指出7s是名义时间，可接受的范围是不超过8s，

不少于2s。

对于维氏硬度试验和小负荷维氏硬度试验，压头接触试样的速率应不大于0.2mm/s。对于显微维氏

硬度试验，压头接触试样的速率应不大于0.070mm/s。

1

试验力保持时间应为144s，除非试验材料显示出时间依赖性。对于上述特殊试验，试验力保持时

间将被规定为硬度值的一部分（见5.2）。

注2：有证据表明某些材料对应变速率敏感，导致屈服强度值的变化。相应的压痕的成形时间可能会引起硬度值

的变化。

8.7避免冲击和震动

在整个试验期间，硬度计应避免受到冲击和震动。

8.8相邻压痕的最小间距

图2给出了相邻压痕的最小距离和任一压痕距离试样边缘的最小距离。

任一压痕中心到试样边缘的距离，对于钢、铜及铜合金至少应为压痕对角线长度的2.5倍；对

于轻金属、铅、锡及其合金至少应为压痕对角线长度的3倍。

两相邻压痕中心之间的距离，对于钢、铜及铜合金至少应为压痕对角线长度的3倍；对于轻金属、

铅、锡及其合金至少应为压痕对角线长度的6倍。如果相邻压痕大小不同，应以较大压痕确定压痕间

距。

标引符号说明：

1试样边缘

2钢、铜和铜合金

3轻金属，铅、锡和铅锡合金

图2维氏压痕的最小间距

8.9压痕对角线长度的测量

应测量压痕对角线的长度，用两个对角线长度的算术平均值计算维氏硬度。对于所有试验，压痕的

6

GB/T4340.1—202×

周边在显微镜的视场里应被清晰地观测到。

放大系统应能将对角线放大到视场的25%到75%之间，见6.3。

注1：总之，试验力的降低增加了测量结果的分散性。尤其对于小负荷和显微维氏硬度试验，在测量压痕对角线长

度时将受限。对于显微维氏硬度试验，光学显微镜平均对角线长度的测量精度不可能优于±0.001mm。

注2：附录G给出了柯乐照明系统用于调整光学测量系统的技术。

对于平面试样，压痕对角线的长度相差不应超过5%。如果压痕对角线的长度相差超过5%，应在

报告中注明。

本文件不适用于对角线长度小于0.02mm的压痕。对于较小压痕尺寸的硬度测量可参照GB/T

21838.1、GB/T21838.2和GB/T21838.3。

8.10维氏硬度值的计算

维氏硬度值应按照表2给出的公式进行计算，或使用GB/T4340.4给出的硬度换算表。对于曲面试

样，应该按照附录B的修正因子进行修正。

9结果的不确定度

一个完整的不确定度应当依照测量不确定度表示指南进行评估。不受各不确定度分项种类的影响，

对于硬度试验，有两种可行的方法测定不确定度。

—基于在直接校准中对所有出现的相关不确定度分项的评估。

—基于用标准硬度块进行间接校准（简称CRM，标准物质）。测定指导见附录D。

以上方法不可能测定所有的不确定度分项。在这种情况下，可以用A类标准不确定度对试样压痕

的数据分析进行估计。A类标准不确定度和B类标准不确定度合成时，不确定度分项不能重复计入。

10试验报告

试验报告应至少包括以下信息，除非双方另有规定；

a）本文件编号；

b)与试样标识相关的全部信息；

c)试验日期；

d）按照5.2格式给出的试验结果；

e)如果需要曲率修正的，试样表面的曲率；

f)不在本文件规定之内的各种操作；

g)影响试验结果的各种细节；

h)如果试验温度不在8.1规定范围时，应注明试验温度；

i）与另一种硬度标尺换算时，换算的基础和方法。

尚无普遍通用的方法将维氏硬度精确地换算成其他硬度或抗拉强度。因此应避免这种换算，除非通

过对比试验建立了可靠的换算基础（也可参见GB/T33362）。

注：仅在试验力相同的情况下，才可以对硬度值作精确比较。

7

GB/T4340.1—202×

附录A

（规范性附录）

试样最小厚度－试验力－硬度关系

如图A.1所示。

标引符号说明：

X—试样厚度，mm

Y—硬度值，HV

图A.1试样最小厚度－试验力－硬度关系图（HV0.2～HV100）

图A.2用于确定试样最小厚度，本图按试样最小厚度为压痕对角线长度的1.5倍设计。将右边标

尺选定的试验力和左边标尺硬度值做一连接线，此连接线与中间标尺的交点所示的值为该条件下的试样最

小厚度。

8

GB/T4340.1—202×

标引符号说明：

a—硬度值，HV

b—最小厚度，mm

c—对角线长度，mm

d—硬度符号，HV

e—试验力，N

图A.2试样最小厚度图(HV0.01～HV100)

９

GB/T4340.1—202×

附录B

（规范性附录）

在曲面上进行试验时使用的修正系数表

B.1球面

表B.1和表B.2给出了在球面上进行试验时的修正系数。

修正系数根据压痕对角线d的平均值与球直径D的比率列表。

示例：

凸球面D＝10mm

试验力F＝98.07N

压痕对角线平均值d＝0.150mm

d0.150

0.015

D10

98.07

维氏硬度=0.1891824HV10

0.152

用表B.1通过内插法求得修正系数＝0.983

球体硬度=8240.983=810HV10

表B.1凸球面

d/D修正系数d/D修正系数

0.0040.9950.0860.920

0.0090.9900.0930.915

0.0130.9850.1000.910

0.0180.9800.1070.905

0.0230.9750.1140.900

0.0280.9700.1220.895

0.0330.9650.1300.890

0.0380.9600.1390.885

0.0430.9550.1470.880

0.0490.9500.1560.875

0.0550.9450.1650.870

0.0610.9400.1750.865

0.0670.9350.1850.860

0.0730.9300.1950.855

0.0790.9250.2060.850

10

GB/T4340.1—202×

表B.2凹球面

d/D修正系数d/D修正系数

0.0041.0050.0571.080

0.0081.0100.0601.085

0.0121.0150.0631.090

0.0161.0200.0661.095

0.0201.0250.0691.100

0.0241.0300.0711.105

0.0281.0350.0741.110

0.0311.0400.0771.115

0.0351.0450.0791.120

0.0381.0500.0821.125

0.0411.0550.0841.130

0.0451.0600.0871.135

0.0481.0650.0891.140

0.0511.0700.0911.145

0.0541.0750.0941.150

B.2圆柱面

表B.3～表B.6给出了在圆柱表面上进行试验时的修正系数。

修正系数根据压痕对角线d的平均值与圆柱直径D的比率列表。

示例：

凹面圆柱，压痕－对角线平行于轴线D＝5mm

试验力F＝294.2N

压痕对角线平均值d＝0.415mm

d0.415

0.083

D5

294.2

维氏硬度=0.1891323HV30

0.4152

用表B.6中得出修正系数＝1.075

柱面硬度=3231.075=347HV30

11

GB/T4340.1—202×

表B.3凸圆柱面（一对角线与圆柱轴线呈45°）

d/D修正系数d/D修正系数

0.0090.9950.1090.940

0.0170.9900.1190.935

0.0260.9850.1290.930

0.0350.9800.1390.925

0.0440.9750.1490.920

0.0530.9700.1590.915

0.0620.9650.1690.910

0.0710.9600.1790.905

0.0810.9550.1890.900

0.0900.9500.2000.895

0.1000.945

表B.4凹圆柱面（一对角线与圆柱轴线呈45°）

d/D修正系数d/D修正系数

0.0091.0050.1271.080

0.0171.0100.1341.085

0.0251.0150.1411.090

0.0341.0200.1481.095

0.0421.0250.1551.100

0.0501.0300.1621.105

0.0581.0350.1691.110

0.0661.0400.1761.115

0.0741.0450.1831.120

0.0821.0500.1891.125

0.0891.0550.1961.130

0.0971.0600.2031.135

0.1041.0650.2091.140

0.1121.0700.2161.145

0.1191.0750.2221.150

表B.5凸圆柱面（一对角线平行与圆柱轴线）

d/D修正系数d/D修正系数

0.0090.9950.0850.965

0.0190.9900.1040.960

0.0290.9850.1260.955

0.0410.9800.1530.950

0.0540.9750.1890.945

0.0680.9700.2430.940

12

GB/T4340.1—202×

表B.6凹圆柱面（一对角线平行与圆柱轴线）

d/D修正系数d/D修正系数

0.0081.0050.0871.080

0.0161.0100.0901.085

0.0231.1050.0931.090

0.0301.0200.0971.095

0.0361.0250.1001.100

0.0421.0300.1031.105

0.0481.0350.1051.110

0.0531.0400.1081.115

0.0581.0450.1111.120

0.0631.0500.1131.125

0.0671.0550.1161.130

0.0711.0600.1181.135

0.0761.0650.1201.140

0.0791.0700.1231.145

0.0831.0750.1251.150

１３

GB/T4340.1—202×

附录C

（资料性附录）

使用者对硬度计、对角线长度测量系统和压头的期间核查

C.1期间核查

用于期间核查的压头应与试验所用压头相同。试验时应选择在合适的标尺下按照GB/T4340.3校

准并与所使用硬度水平相近的标准硬度块。

在进行期间核查之前，应在标准硬度块上选择一个参考压痕，对压痕对角线测量系统进行间接校

准。测量的压痕对角线长度应与压痕的参考值一致，两者之间的差值不应大于0.001mm或压痕长度的

1.25%。如果对角线长度测量系统的间接校准值没有满足上述要求，需要对参考压痕再做一次测量。

如果第二次试验失败，压痕对角线测量系统应进行调整或维修，并按照GB/T4340.2进行直接和间接

校准。

在标定过的标准硬度块上至少要对两个压痕进行测量。标准硬度块上的压痕应均匀分布。如果测

量的两个压痕的最大正、负偏差都没有超过表C.1给出的极限值，brel，硬度计就被认为是满意的。

偏差百分比,brel，按照公式C.1进行计算：

HHCRM

brel100(C.1)

HCRM

式中：

H是硬度测量值；

HCRM是标准硬度块的有证值。

如果不满足表C.1，验证压头和试验机是否处于良好的工作状态，并重复上述期间核查。如果期

间核查继续失败，应按照GB/T4340.2进行间接校准。期间核查的记录宜保持一段时间，用于测量再

现性和监测硬度计的波动。

表C.1HV最大允许偏差百分比

硬度计HV最大允许偏差百分比，brel

对角线平均长度，d

±%HV

mm

0.02d0.140.21/d1.5

3

0.14d1.400

注：本文件中规定的硬度计性能标准已在相当长的一段时间内制定和完善。在确定硬度计需要满足的特定公差时

，与测量设备和/或参考标准的使用相关的不确定度已包含在该公差中，因此，通过测量不确定度降低公差等方式对该

不确定度进行任何进一步的容差是不合适的。这适用于对机器进行定期检验时进行的所有测量。

14

GB/T4340.1—202×

C.2压头检查

经验表明，许多最初令人满意的压头在使用相对较短的时间后可能会出现缺陷。这是由于表面上

的小裂纹、凹坑或其他缺陷造成的。如果及时检测到此类故障，可通过重新研磨修复许多压头。否则

，表面上的任何小缺陷都会迅速恶化，使压头无法使用。

—每天使用硬度计时，应通过目视检查参考试块上压痕的形状来监测压头的状况；

—当压头显示缺陷时，压头的验证不再有效；

—重新研磨或以其他方式修复的压头应满足GB/T4340.2的所有要求。

15

GB/T4340.1—202×

附录D

（资料性附录）

硬度值测量的不确定度

D.1一般要求

测量不确定度分析是一个有用的工具，有助于确定误差来源，并了解测试结果的差异。本附录给出

了不确定度估计指南，但所含方法仅供参考，除非客户另有明确指示。

大多数产品规格都有公差，这些公差在过去几年中主要基于产品的要求，但也部分基于用于进行硬

度测量的机器的性能。因此，这些公差包含了硬度测量不确定度带来的影响，因此不应通过（例如）用

硬度测量的估计不确定度减少规定公差来进一步考虑这种不确定度。换句话说，如果产品规范规定某个

项目的硬度应高于或低于某个特定值，则应解释为仅规定计算的硬度值应满足该要求，除非产品标准中

另有明确规定。然而，在某些特殊情况下，通过测量不确定度降低公差是合适的。这只能在相关各方同

意的情况下进行。

本附录中给出的确定不确定度的方法仅考虑与硬度试验机相对于硬度参考试块（以下简称