机械性能试验
维氏硬度试验
以正四棱锥金刚石压头测定显微/宏观硬度
1测试概述
维氏硬度采用金刚石正四棱锥压头，在选定试验力下压入试样表面，保持后卸除，测量压痕对角线长度，以试验力与压痕表面积之比计算硬度(HV)。试验力范围宽，可测薄件、小件、表面硬化层及显微组织不同相的硬度。
2测试目的
- 测定薄镀层、薄钢带及小零件的宏观/小负荷硬度
- 测定表面淬火层、渗碳层、化学热处理层的硬度梯度
- 对显微组织各相、夹杂物进行显微硬度测定
- 统一标尺，便于不同材料间硬度比较
3适用标准
GB/T 4340.1-2009
金属材料 维氏硬度试验 第1部分：试验方法
ISO 6507-1:2018
Metallic materials — Vickers hardness test — Part 1: Test method
ASTM E384-22
Standard Test Method for Knoop and Vickers Hardness of Materials
注：以上为行业常用参考标准，具体执行标准以受托实验室现行有效版本及 CNAS/CMA 认可范围为准。
4测试方法与流程
4.1 样品准备
- 经镶嵌、研磨、抛光制备金相试样，必要时轻微腐蚀以显示组织
- 试样两表面平行，薄试样厚度≥压痕对角线1.5倍
- 被测面清洁无划痕、无变形层
- 环境温度10～35℃
4.2 测试条件与参数
| 参数项 | 要求/范围 | 说明 |
|---|
| 试验力 | HV0.01～HV100 | 宏观/小负荷/显微 |
4.3 测试步骤
- 用标准硬度块在所选试验力下校准硬度计
- 将试样置于载物台，在显微镜下对准待测位置
- 垂直施加试验力并保持规定时间
- 卸载后测量两条对角线长度 d1、d2，取平均
- 计算维氏硬度HV，逐点测量并沿硬度梯度方向布点
5主要设备与仪器
- 维氏硬度计(含光学测量系统)
- 金刚石正四棱锥压头
- 金相镶嵌、研磨、抛光设备
- 标准维氏硬度块
6结果与判定
主要结果参数
- 维氏硬度值 HV (如 HV5 450)
- 两条对角线平均长度 d (μm)
- 表面/渗层硬度梯度分布曲线
判定依据
以实测HV值与图纸、热处理规范或材料标准规定范围比较；硬度梯度测量用于判定硬化层深度。压痕模糊、边界不清或过近边缘应作废。
7注意事项
安全提示：高压物镜与压头靠近试样，防止碰撞；抛光粉尘需通风。
- 制样引入的加工硬化层会使显微硬度偏高，应充分精抛
- 对角线测量对焦清晰，避免测量误差
- 试验力保持时间一般10～15s
- 相邻压痕及压痕距边缘距离须符合标准
- 显微硬度对组织不均匀敏感，应在同一相上多点测量