準(zhǔn)備工作
選擇合適的壓頭:根據(jù)試樣的性質(zhì)和測量要求,,選擇維氏壓頭或努氏壓頭,。維氏壓頭適用于各種材料,,而努氏壓頭對(duì)于脆性材料或薄型試樣更為合適。
安裝壓頭:將選好的壓頭小心地安裝在硬度計(jì)的主軸上,,確保壓頭安裝牢固,。
準(zhǔn)備試樣:將待測試樣的表面進(jìn)行研磨和拋光處理,,使其表面粗糙度達(dá)到要求,,一般應(yīng)不大于 0.02μm,,以保證測量的準(zhǔn)確性,。試樣的厚度應(yīng)不小于壓痕深度的 10 倍。
清潔儀器:用干凈的軟布擦拭硬度計(jì)的工作臺(tái),、物鏡,、壓頭以及其他相關(guān)部件,去除灰塵和雜物,。
開機(jī)預(yù)熱:打開顯微硬度計(jì)的電源開關(guān),,讓儀器預(yù)熱一段時(shí)間,通常為 10 - 15 分鐘,,使儀器達(dá)到穩(wěn)定的工作狀態(tài),,以確保測量精度,。
安裝試樣:將準(zhǔn)備好的試樣平穩(wěn)地放置在硬度計(jì)的工作臺(tái)上,,使用工作臺(tái)的夾具或磁性吸盤將試樣固定好,,防止在測量過程中試樣發(fā)生移動(dòng),。
調(diào)整焦距
粗調(diào):通過旋轉(zhuǎn)硬度計(jì)的粗調(diào)旋鈕,使工作臺(tái)上升,,將試樣表面靠近物鏡,直到在目鏡中能夠看到試樣表面的大致輪廓,。
微調(diào):使用微調(diào)旋鈕進(jìn)一步調(diào)整焦距,,使試樣表面的圖像清晰聚焦,,能夠清楚地看到試樣的表面細(xì)節(jié)。
選擇試驗(yàn)力:根據(jù)試樣的硬度和測量要求,,通過硬度計(jì)的試驗(yàn)力調(diào)節(jié)裝置選擇合適的試驗(yàn)力,。試驗(yàn)力的大小通常根據(jù)材料的硬度范圍和試樣的厚度來確定,一般在 0.098N - 9.8N 之間,。對(duì)于較硬的材料,,選擇較大的試驗(yàn)力;對(duì)于較軟或薄的材料,,則選擇較小的試驗(yàn)力,。
加載試驗(yàn)力:確認(rèn)試驗(yàn)力選擇合適后,,按下硬度計(jì)的加載按鈕,,緩慢地將試驗(yàn)力施加到試樣上,。在加載過程中,,要注意觀察壓頭與試樣的接觸情況,,確保壓頭垂直地壓入試樣表面。加載時(shí)間一般為 10 - 15 秒,對(duì)于特殊材料或有特殊要求的測量,,加載時(shí)間可能會(huì)有所不同,。
保持試驗(yàn)力:試驗(yàn)力加載到規(guī)定值后,,保持一段時(shí)間,,讓試樣在試驗(yàn)力的作用下充分發(fā)生塑性變形,。保荷時(shí)間通常為 10 - 30 秒,,具體時(shí)間根據(jù)材料的特性和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)來確定,。對(duì)于一些硬度較高或變形較緩慢的材料,,可能需要適當(dāng)延長保荷時(shí)間。
卸載試驗(yàn)力:保荷時(shí)間結(jié)束后,按下卸載按鈕,,緩慢地將試驗(yàn)力從試樣上卸除,。卸載過程要平穩(wěn),,避免產(chǎn)生沖擊或振動(dòng),,以免影響壓痕的形狀和測量結(jié)果,。
測量壓痕
觀察壓痕:通過目鏡觀察試樣表面留下的壓痕,,調(diào)整目鏡的視場和亮度,使壓痕清晰可見,。對(duì)于維氏硬度測量,,壓痕應(yīng)為正方形;對(duì)于努氏硬度測量,,壓痕應(yīng)為長菱形,。
測量尺寸:使用硬度計(jì)自帶的測量裝置,如測微目鏡或圖像分析軟件,,測量壓痕的對(duì)角線長度或長軸,、短軸長度。對(duì)于維氏硬度,,測量正方形壓痕的兩條對(duì)角線長度,;對(duì)于努氏硬度,測量長菱形壓痕的長軸和短軸長度,。測量時(shí)要注意準(zhǔn)確讀取數(shù)值,,并記錄下來。
計(jì)算硬度值:根據(jù)測量得到的壓痕尺寸,,按照相應(yīng)的硬度計(jì)算公式計(jì)算出試樣的顯微硬度值,。維氏硬度值(HV)的計(jì)算公式為:\(HV = 0.1891\times F/d^{2}\),其中F為試驗(yàn)力(單位為 N),,d為壓痕對(duì)角線長度(單位為 mm),;努氏硬度值(HK)的計(jì)算公式為:\(HK = 0.1423\times F/L^{2}\),其中F為試驗(yàn)力(單位為 N),,L為努氏壓痕長軸長度(單位為 mm),。
重復(fù)測量:為了提高測量的準(zhǔn)確性和可靠性,在同一試樣上選擇多個(gè)不同的位置進(jìn)行測量,,一般測量 3 - 5 次,,取平均值作為試樣的顯微硬度值。每次測量前,,都要重新調(diào)整焦距和選擇試驗(yàn)力,,并確保壓痕之間的距離不小于壓痕直徑的 2.5 倍,以避免相鄰壓痕之間的相互影響,。
記錄與分析:將測量得到的硬度值,、試驗(yàn)條件(如試驗(yàn)力、保荷時(shí)間、壓頭類型等)以及試樣的相關(guān)信息(如材料名稱,、熱處理狀態(tài),、試樣編號(hào)等)詳細(xì)記錄下來。對(duì)測量結(jié)果進(jìn)行分析,,判斷試樣的硬度是否符合要求,,以及不同位置的硬度值是否存在差異,如有差異,,分析其原因,。
清潔與關(guān)機(jī):測量完成后,關(guān)閉硬度計(jì)的電源開關(guān),,取下試樣,,用干凈的軟布擦拭工作臺(tái)和壓頭,去除試樣表面殘留的碎屑和油污,。將壓頭取下并妥善保管,,防止壓頭受到損壞,。將顯微硬度計(jì)罩上防塵罩,,放置在干燥、清潔的地方保存,。