金属材料硬度测量操作规程.doc

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1、金属材料硬度测量操作注意事项1.布氏、洛氏和维氏硬度测量对样品的共同要求：硬度测量时，在厚度和水平方向由压痕导致的塑性形变其尺寸范围小于毫米数量级。如果材料表面的成分、粗糙度和微观结构与内部不一致(通常热加工和冷变形均可能导致这一差异),则经硬度测量所获得的力学指标不一定能真实反映材料的总体性能。因而，测试硬度时需十分注意样品的制备。(1)对试样形状的要求：所测量的试样需为平面状，上下两个平面需平行。(2)对试样表面光洁度的要求：在试样准备过程中，为避免应力和温度导致的误差，试样表面需以手工方式经金相砂纸磨制，令试样

2、表面无明显滑痕，以达致压痕面粗糙度小于0.2mm(微米，维氏)或0.8mm(洛氏)(最后一道磨制用03号砂纸或更细)。(3)对磨层厚度的要求：通常需要金相检查以保证磨制后的表面组织与心部组织一致。对无金相设备的情况则需按经验预估。通常对碳钢，磨制厚度应不小于1mm。对有色合金，则视需要而定，通常小于1mm。磨制后的样品表面应无油脂、污物和氧化物等。2.维氏硬度测量的要求(1)压痕对角线长度范围需在0.02~1.4mm之间。两对角线的长度误差小于5%。对经冷轧后的材料，因微观结构和性能各向异性，常导致压痕对角线长度差异

3、显著，因而需压痕对角线各自与轧制方向尽量呈45°，以保证两对角线的长度相同。(2)样品最小厚度需大于压痕对角线的1.5倍，实验后试样背面应不出现可见变形痕迹。最小厚度与维氏硬度的关系见图1。(3)对钢、铜及铜合金两测量点(压痕)之间的距离不小于压痕对角线长度的3倍；对铅、锡和铝等合金则不小于6倍。(4)载荷保持时间的确定：加载时间2-8秒，保持载荷时间对黑色金属为10-15秒(同类试样保持时间误差应在±2秒)，有色金属为30±2秒。(5)任意压痕中心到试样边缘的距离至少为压痕对角线长度的3倍。(6)最好选用表1提供的

4、参数进行测量。(7)每个试样最好测量5~6个点，并排除可能的坏值。(仅当所选力相同时，才可以对不同硬度值作精确比较)表1所推荐的测量参数图1试样最小厚度－试验力－维氏硬度之间的关系图(HV0.2~HV100)3.洛氏硬度测量的要求(1)样品厚度要求：若用金刚石圆锥压头进行实验，试样或试验层厚度H应大于压痕深度h的10倍(图2)；若用钢球压头进行实验，试样或试验层厚度不小于压痕深度的15倍(图3)；(2)两测量点之间距离至少为压痕直径的4倍，并且不应小于2mm；任意压痕中心距试样边缘的距离至少应为压痕直径的2.5倍，并

5、且不小于1mm。(3)对不同成分的合金，建议选用表2和表3的数据进行实验。(4)从施加初载荷到施加主载荷的时间在1~8秒之间。总载荷保持时间为4±2秒。(5)由于洛氏硬度的重复性较差，应而每个样品至少测六点，且第一点数据不计。表2推荐使用的洛氏硬度参数表3不同洛氏硬度测量所适用的合金标尺符号所用压头预载荷/kgf总载荷/kgf测量范围/HR典型应用HRA金刚石圆锥106020~88硬质合金，碳化物，表面淬火钢，硬化薄钢板HRB1/16²钢球1010020~100铜合金，回火钢，铝合金，可锻铸铁等HRC金刚石圆锥101

6、5020~70淬火钢，冷硬铸铁，珠光体可锻铸铁，钛合金等注：1²=25.4mm,1kgf=9.8N图2用金刚石圆锥压头实验图3用球压头实验4.数据处理办法(1)没有理论证明各种硬度或硬度与强度之间可以精确换算，因而经换算的数值只有参考价值。(2)按照Cooper的要求，随机选取至少30个样品进行测量(通常样品越多则可信度越高)，对洛氏硬度，有效数据至少精确到0.5HR。(2)求取平均值(x)，及方差(y)。(3)硬度表述为x±y,并统计落入x-y到x+y硬度数值内的百分数。