影响维氏硬度值的因素及误差分析

影响维氏硬度值的因素及误差分析影响维氏硬度值的因素及误差分析一、影响维氏硬度值的因素一、影响维氏硬度值的因素 理论分析和试验结果表明，维氏硬度值与下列因素有关：1、试验力：硬度值大小与试验力大小、试验力方向、试验力保持时间极其施加速度有关。2、压头：硬度值与金刚石压头两相对面夹角、横刃及其四棱锥体的表面粗糙度等均有关。当压头顶端不是一个点而是一条线时，称这条线为压头横刃。3、试样：硬度值与试样材质、形状和表面粗糙度、压痕间和压痕到试样边缘间距离以及试样温度等均有关。二、维氏硬度试验误差分析二、维氏硬度试验误差分析 2.1-压痕对角线长度测量不精确引起的硬度测量误差-当压痕对角线长度测量大了，硬度测得值较硬度真值低；反之，当压痕对角线长度测量小了，硬度测得值较硬度真值高。压痕对角线越长，则硬度测量相对误差越小。因此当试验条件允许时，应尽量选用较大的试验力，以便能得到较大的压痕，减少硬度测量相对误差。2.2-试验力偏离标准值引起的硬度测量误差-试验力较标准值偏大时，硬度测得值较硬度真值低；反之，试验力较标准值偏小时，硬度测得值较硬度真值高JJG151-1991金属维氏硬度计检定规程 规定：维氏硬度计试验力允许误差为1.0%。JJG260-1991显微硬度计检定规程规定：对于0.9807N 的试验力允差为2.0%，0.9807N 的试验力允差为1.5%，1.961N 的试验力允差为1.0%。2.3-试验力不垂直于试样表面引起的硬度测量误差-排除压头的因素，只要测量压痕两条对角线长度并取其平均值来计算硬度值，此种因素引起的硬度测量误差很微小。2.4 试验力保持时间偏离标准值引起的硬度测量误差-随着试验力保持时间的增加，硬度值降低；当试验力保持一段时间后，硬度值变化趋缓。检定规程规定：试验力保持时间为 1015s。2.5-试验力施加速度引起的硬度测量误差-随着试验力施加速度的增加，硬度值降低。JJG151-1991金属维氏硬度计检定规程 规定：维氏硬度计施加试验力速度应为 0.150.25mm/s 或用压入时间表示应为 25s。JJG260-1991显微硬度计检定规程规定：显微硬度计施加试验力速度应为0.020.07mm/s。2.6-金刚石压头两相对面夹角偏离标准值引起的硬度测量误差 夹角偏大，硬度测得值较硬度真值偏低。-JJG334-1993金刚石压头检定规程规定：金刚石棱锥体相对两棱面夹角，维氏压头应为 1360.5；小负荷和显微维氏压头应为 1360.25。2.7-压头横刃引起的硬度测量误差-由于压头有横刃，压痕变成长方形，使测得的压痕对角线长度增加，硬度值降低，带来负的硬度测量误差。在显微硬度试验范围内，压头横刃的影响非常大。JJG334-1993金刚石压头检定规程规定：金刚石棱锥体压头顶端横刃长度，维氏压头应不大于 2um；小负荷和显微维氏压头应不大于 1um。2.8-金刚石压头表面粗糙度不符合规定引起的硬度测量误差-压头表面粗糙度增加，压头压入阻力增加，使硬度值升高。JJG334-1993金刚石压头检定规程 规定：金刚石压头表面粗糙度，RZ0.1um。2.9-试样材质不同引起的硬度测量误差-试验结果表明，不同材质压痕形状不同，对压痕对角线真实尖端的判断造成困难，因此带来硬度测量误差。2.10-试样表面粗糙度不符合规定引起的硬度测量误差 试样表面粗糙度越小，压痕边缘越清晰，则压痕对角线长度的测量越稳定，因而能得到较精确、稳定的硬度值。2.11-试样形状不符合规定引起的硬度测量误差-试样厚度减小到一定程度，将使硬度值降低。试样表面不是平面时，硬度值随着试样曲面直径的变化而变化。GB/T4340.1-1999金属维氏硬度试验 第 1 部分：试验方法规定：试样或试验层厚度至少应为压痕对角线长度的 1.5 倍，试验后试样背面不应出现可见变形痕迹；对于在曲面试样上试验的结果，应使用修正系数表进行修正；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承台进行试验。2.12-压痕间和压痕到试样边缘间距离不符合要求引起的硬度测量误差-压痕间距离太近，将使硬度值升高；压痕到试样边缘间距离太近，将使硬度值降低。GB/T4340.1-1999金属维氏硬度试验 第 1 部分：试验方法规定：任一压痕中心距试样边缘距离，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、锡及合金至少应为压痕对角线长度的 6 倍，如果两相邻压痕大小不同，应以较大压痕确定压痕间距。