顯微硬度計是一種用于測量微小區域硬度的儀器,以下是其一般操作步驟:
準備工作
選擇合適的壓頭:根據試樣的性質和測量要求,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的主軸上,確保壓頭安裝牢固。
準備試樣:將待測試樣的表面進行研磨和拋光處理,使其表面粗糙度達到要求,一般應不大于 0.02μm,以保證測量的準確性。試樣的厚度應不小于壓痕深度的 10 倍。
清潔儀器:用干凈的軟布擦拭硬度計的工作臺、物鏡、壓頭以及其他相關部件,去除灰塵和雜物。
開機預熱:打開顯微硬度計的電源開關,讓儀器預熱一段時間,通常為 10 - 15 分鐘,使儀器達到穩定的工作狀態,以確保測量精度。
安裝試樣:將準備好的試樣平穩地放置在硬度計的工作臺上,使用工作臺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生移動。
調整焦距
選擇試驗力:根據試樣的硬度和測量要求,通過硬度計的試驗力調節裝置選擇合適的試驗力。試驗力的大小通常根據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。對于較硬的材料,選擇較大的試驗力;對于較軟或薄的材料,則選擇較小的試驗力。
加載試驗力:確認試驗力選擇合適后,按下硬度計的加載按鈕,緩慢地將試驗力施加到試樣上。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。加載時間一般為 10 - 15 秒,對于特殊材料或有特殊要求的測量,加載時間可能會有所不同。
保持試驗力:試驗力加載到規定值后,保持一段時間,讓試樣在試驗力的作用下充分發生塑性變形。保荷時間通常為 10 - 30 秒,具體時間根據材料的特性和試驗標準來確定。對于一些硬度較高或變形較緩慢的材料,可能需要適當延長保荷時間。
卸載試驗力:保荷時間結束后,按下卸載按鈕,緩慢地將試驗力從試樣上卸除。卸載過程要平穩,避免產生沖擊或振動,以免影響壓痕的形狀和測量結果。
測量壓痕
計算硬度值:根據測量得到的壓痕尺寸,按照相應的硬度計算公式計算出試樣的顯微硬度值。維氏硬度值(HV)的計算公式為:\(HV = 0.1891\times F/d^{2}\),其中F為試驗力(單位為 N),d為壓痕對角線長度(單位為 mm);努氏硬度值(HK)的計算公式為:\(HK = 0.1423\times F/L^{2}\),其中F為試驗力(單位為 N),L為努氏壓痕長軸長度(單位為 mm)。
重復測量:為了提高測量的準確性和可靠性,在同一試樣上選擇多個不同的位置進行測量,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,都要重新調整焦距和選擇試驗力,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、試驗條件(如試驗力、保荷時間、壓頭類型等)以及試樣的相關信息(如材料名稱、熱處理狀態、試樣編號等)詳細記錄下來。對測量結果進行分析,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。
清潔與關機:測量完成后,關閉硬度計的電源開關,取下試樣,用干凈的軟布擦拭工作臺和壓頭,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。將顯微硬度計罩上防塵罩,放置在干燥、清潔的地方保存。