GB/T4340.1-1999 金属维氏硬度试验 第1部分:试验方法前言 等效采用国际标准ISO 6507.1-1999 金属材 料 维氏硬度试验 第1部分:试验方法.1 范围适用于金属材料维氏硬度,包括维氏硬度, 小 维氏硬度和显微维氏硬度的测定.适用于压痕对角线长度0.0201.400mm范 围内.2 引用标准 GB/T4340.2-1999 金属维氏硬度试验 第2 部分:硬度计的检验3 原理 将顶部两相对面具有规定角度的金刚石正 四棱锥压头用试验力压入试样表面,保持规 定时间后,卸除试验力,测量压痕对角线长度. 计算维氏硬度值.把压痕的形状看成为与压 头相同的理想形状. 维氏硬度计算公式:4 维氏硬度符号 维氏硬度符号表示为维氏硬度数加符号 “HV” 加试验力 加保持试 验力时间(10s15s)不标注.例如: 640HV30640HV30/20.上述前者表示在试验力为30x9.80665=294.2N下保持10s15s测测得维维氏硬度为为 640.后者的保持试验试验 力时间为时间为 20s.5 硬度计 硬度计、压头、压痕测量装置均应符合国 标GB/4340.2-1999规定的要求.6 试样 试样表面粗糙度建议:维氏硬度试样: Ra0.4小负荷维氏硬度试样: Ra0.2显微维氏硬度试样:建议Ra0.1 试样最小厚度试样最小厚度应为压痕对角线长度的 1.5d.试验后试样背面不应出现可见痕迹. 小截面试样或外形不规则的试样,可将 试样镶嵌或采用专用支撑台进行试验. 试样表面应平坦,光滑,无氧化皮及外来 物.7 试验 试验温度: 试验在室温1035下进行,对于 温度要求严格的试验,室温应为23 5 . 试验力:按照标准中表4的规定选用试验力. 试样支承面应清洁无异物.试样支承应稳固,试 验时不发生移动. 使压头与试验面接触,垂直于试验面施加试验 力,2s10s内试验力施加完毕. 小负荷和显微 维氏硬度试验,压头下降速度不大于0.2mm/s. 试验力保持时间10s15s,特殊材料可适当 延长,但误差在2s以内. 试验期间硬度计应避免冲击和震动. 任一压痕中心距试样边缘的距离:对于钢、铜和铜合金2.5d;轻金属、铅 、锡及其合金3d. 两相邻压痕中心之间距离:对于钢、铜和铜合金3d;轻金属、铅 、锡及其合金6d. 测量两压痕对角线,取平均值,按附录C查出 维氏硬度值. 也可按公式计算. 两压痕对角线之差应不超过5%,如超过,应 在试验报告中注明. 一般情况下, 每个试样报出3试验点的硬度 值. 在曲面试样上测定的结果应按附录B进行修 正.8 报告 本标准编号 试样编号与说明 试验结果 其他,包括试验温度不在规定的范围的温度.9 维氏硬度计误差要求9.1 试验力误差根据维氏硬度公式,试验力对硬度影响表示为:硬度计试验力允许误差见表1:表1 试验力允许误差试验试验 力F/N允许误许误 差/%F1.9611.00.09807F1.9611.59.2 压痕对角线测量误差硬度计压痕测量误差和测量装置分辨力对 硬度的影响其形式相同:规定压痕测量装置分辨力和最大允许误差 见表2 :表2 压痕测量分辨力和允许误差对对角线长线长 度 d/mm测测量装置的估测测 能力最大允许误许误 差d0.04 d0.0400.0002 0.5%d0.0004mm 1.0%d9.3 压头横刃影响压头横刃对维氏硬度的影响:从式(4)可以看到,横刃增加引起硬度大的增 加,尤其压痕对角线d在小范围时,影响尤其 明显,也就是说,小压痕范围影响较明显.9.4 试样表面粗糙度影响试样表面机加工粗糙度对压痕测量影响主要是粗 糙度差的表面造成压痕对角线端点不清晰,使得测 量数据分散性大.为了能减小这种影响,建议试样 的表面粗糙度为: 表3 表面粗糙度试样试样粗糙度Ra/显显微维维氏硬度试样试样 小负负荷维维氏硬度试样试样 维维氏硬度试样试样0.1 0.2 0.49.5 试样最小厚度试样厚度不足够时,试验测得的维氏硬度结 果会偏低.所以标准中规定试样或试验层厚 度应至少为压痕对角线的1.5倍,试验后试样 背面不出现变形痕迹.标准中附录A给出了 试样最小厚度-试验力-硬度的关系图.根据该 图确定试验条件下的最小试样厚度.9.6 试验力保持时间影响试验已经表明,维氏硬度测量结果受试验力 保持时间长短的影响.硬度低的试样,试验力 保持时间达30s后硬度下降才变得不明显,但 并未完全停止下降.所以,对试验力保持时间 应作规定,见标准中7.4条.试验力保持时间对硬度测量结果的影响总 的趋向是,硬度随保持时间增长而降低.9.7 压痕中心间距和压痕中心至边 缘距离由于压头压入试样表面时压痕周围的金属 经历塑性变形,产生应变硬化.如两个压痕距 离太近,后一个压痕会受前个压痕周围硬化 区的影响,造成硬度测量不准确.由于压痕周 围的硬化区大小与压痕的对角线长短相关, 所以,安全的压痕中心的距离应以压痕对角 线的倍数规定,见标准中7.6条.10 曲面修正在原理上,维氏硬度是平面压痕硬度,不适合 于曲面试验. 由于在实际中又常常需要在带 曲率的试样上测定维氏硬度.标准中针对这 用途规定了曲面维氏硬度修正方法. 10.1 凸、凹球面的修正当压入深度相同,在平面上压出的对角线比 在凸球面的长.所以凸球面维氏硬度修正系 数应为 “小于1”. 对于凹球面,正好相反, “大 于1”. 示例:凸球面直径: D = 10试验力: F = 98.07N压痕对角线平均值: d = 0.0150mm平均压痕与凸球径之比值: d/D = 0.015维氏硬度值:用表B1通过内插法求得修正系数: 0.983球体硬度为: 8240.983 = 810HV1010.2 圆柱面圆柱面分凸圆柱面和凹圆柱面两类.每一类 情况包含压痕对角线与圆柱轴线成45和平 行两种情形. 基本程序与凸球的例子相同.见 标准中B2条的示例.10.3 内插法计算线性内插法计算公式:以前面凸球面例子的数据为例:d/D = 0.015 由表B1可知:代入上面式(5)得到: 修正系数 = 0.983球体维氏硬度 = 810HV10 11 硬度计日常检查用标准硬度块其硬度值与被试材料相 同或相近.压一个有效点,测出维氏硬度 值.所得试验值与标准硬度块的标准值 比较,如在GB/T4340.2标准规定的允许 范围内,即认为硬度计在该标尺该硬度 范围符合要求.