影响维氏硬度值的因素及误差分析

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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

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

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10~15s。 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0.15~0.25mm/s或用压入时间表示应为2~5s。

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0.02~0.07mm/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α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136±0.5°;小负荷和显微维氏压头应为136±0.25°。 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，RZ≤0.1um。

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