顯微硬度計

顯微硬度計在金屬材料的發展、研究、實際試驗和質量管理等方面已得到廣泛應用。

在特殊領域裏的硬度，尤其是維氏硬度及克氏硬度作為代用特性,以代替其它材料特性。 ^[2] 

常用來度量材料中各個相或金屬表面極薄層（如電鍍層、氮化層）等的硬度。其值可用莫氏硬度HM、維氏硬度HV或努普硬度HK來表示。測定時試樣須磨平拋光製成光亮的平面，經過侵蝕，使顯微組織暴露，然後在顯微硬度計下進行試驗和觀察。

顯微硬度計應工作在温度20℃±8℃範圍內，濕度應保持在≤70%範圍內，嚴禁在滴水或者塵土的環境中使用，更不能在腐蝕氣體和輻射的環境中使用。

顯微硬度計應固定在固定位置，不適宜經常搬運或攜帶使用。

顯微硬度計由主機、測微目鏡、各種試台、標準硬度塊、各種壓頭、物鏡、調平角等構成。

測微目鏡是用來觀察金相或顯微組織，確定測試部位，測量對角線長度，數據的採集等；硬度計主機則是完成目鏡與壓頭的切換，在確定的測試部位進行施加載荷，完成平台的移動尋找像點等；相關附件主要是為了試件的夾持穩固等。

顯微硬度計主要用於測量微小、薄型試件、脆硬件的測試，通過選用各種附件或者升級各種結構可廣泛的用於各種金屬（黑色金屬、有色金屬、鑄件、合金材料等）、金屬組織、金屬表面加工層、電鍍層、硬化層（氧化、各種滲層、塗鍍層）、熱處理試件、碳化試件、淬火試件、相夾雜點的微小部分，玻璃、瑪瑙、人造寶石、陶瓷等脆硬非金屬材料的測試。

在細微部分進行精密定位的多點測量，壓痕的深層測試與分析，滲鍍層測試與分析，硬度梯度的測試，金相組織結構的觀察與研究，塗鍍層厚度的測量與分析等。

是實驗室質檢部門、計量院所質量控制、材料研究的必備檢測儀器。

顯微硬度試驗就是將兩相對面夾角為136°的金剛石四稜錐體壓頭，在一定的試驗力作用下壓入試樣表面，保持一定的時間後，卸除試驗力，測量壓痕對角線長度，然後查對角線長度與顯微硬度值對應表，得到顯微硬度試驗值。

這種試驗原理是一種簡化後的試驗操作過程，真正顯微硬度是試驗力除以壓痕錐形表面積所得的商，壓痕錐形表面積可由壓頭錐角和壓痕直徑計算得出，最後得到顯微硬度計算公式：

式中：HV一顯微硬度值，F一試驗力，d一壓痕直徑。

壓痕對角線長度與顯微硬度計值的對應表就是由公式計算出來的。

顯微硬度計和維氏硬度計所用的載荷分別為：1kg、2kg、3kg、5kg、10kg、20kg、30kg、50kg、100kg、120kg等，常用的為1kg、2kg、5kg、10kg、30kg、50kg。

載荷的大小主要取決於試件的厚度。

測試的最終硬度是通過壓痕單位面積上所能承受的載荷來表示的。將選定的固定實驗力（載荷）壓入試樣表面，並經過規定的保持時間（保荷），然後卸除實驗力（卸荷）後，在試樣表面殘留出一個底面為正方形的正四稜錐或克努普壓痕，通過測微目鏡測量其對角線的長度，得到壓痕的面積，顯微硬度值就是實驗力與壓痕表面積的比值。

顯微硬度計的力值正確與否，將直接影響儀器的示值精度。 ^[3] 

由於顯微硬度計是採用小負荷（1kgf 以下）試驗，又受到儀器空間容量的限制，因此在很長時間內顯微硬度計的力值測定未能得到較好的解決，從而影響顯微硬度試驗的可靠性和正確性，也影響顯微硬度計的製造質量。

顯微硬度計的檢定規程中明確規定：硬度計的負荷誤差，對等於和小於100gf的負荷，允許在±1.5%以內，大於100gf 的負荷誤差應小於±1.0%，其變動度分別不大幹1.5%和1.0%。

目前,國內還沒有小量程測力計，所以測定顯微硬度計的負荷時，必須對現有儀器進行改裝或自行設計。

以往所用的顯微硬度計的測力裝置主要有以下三種：

（1）光學測力計

（2）改裝機械天平

（3）電阻應變式傳感器測力裝置

上述三種測力裝置曾先後用於顯微硬度計的負荷測定, 但都還存在着較多問題。光學測力計和改裝機械天平雖然能用來測定加荷主軸採用摩擦支承的顯微硬度計（如BHX-1 型基堆顯微硬度計）。

但由於體積較大，使用極不方便。尤其對加荷主軸採用彈性支承的顯微硬度計，由於存在着“ 零位” 要求， 更是無法使用。

電阻應變式傳感器測力裝置雖比前兩種好些，但要廣泛用於顯微硬度計的生產和檢定中仍有較多缺點，如：裝置複雜、體積大、費用貴、不易維修、工作效率低、受顯微硬度計空間容量的限制、對不同負荷需調整工作台等