1、硬度和厚度知識2011-06-30一、硬度的定義硬度是材料表面抵抗外力壓入的一種能力。硬度試驗的方法很多，原理也不盡相同，測得的硬度值和含義也不一樣。最普遍的是靜態壓入法。硬度不是一個單純的物理量，而是反映材料的彈性、塑性、強度和韌性的一種綜合指標。二、分類按照硬度試驗方法的不同，常規表示有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HR）、維氏硬度（HV）和努氏硬度（HK）。布氏硬度（HB）和洛氏硬度（HR）應用最廣，維氏硬度（HV）和努氏硬度（HK）是顯微硬度，特別是在磨蹭硬度測量方面應用也很廣泛。三、布氏硬度一般用於材料較軟的時候，如有色金屬、熱處理之前或退火后的的鋼鐵。布氏硬度是以一定大小的實驗載荷將

2、一定直徑的淬硬鋼球或硬質合金壓入被測表面，保持規定的時間，然後卸載，測量被測表面壓痕直徑。布氏硬度值是載荷除以壓痕球形表面積的商。單位為kg/mm2(N/mm2)。布氏硬度的實驗載荷從3000kg到31.25kg。布氏硬度上限值為HB650，不能高於此值。四、洛氏硬度洛氏硬度是以壓痕的塑性變形深度來確定硬度值指標。以0.002mm為一個硬度單位。當HB大於450或者試樣過小時，採用洛氏硬度。根據材料硬度的不同，分三種不同的標度：HRA：是採用60kg載荷和鑽石錐壓入器測得的硬度，用於硬度極高的材料（如硬質合金等）。HRB：是採用100kg載荷和直徑1.59mm淬硬鋼球測得的硬度，用於硬度較低的

3、材料（如退火鋼、鑄鐵等）。HRC：是採用150kg載荷和鑽石錐壓入器測得的硬度，用於硬度很高的材料（如淬火鋼等）。洛氏硬度是一無名數值，沒有單位。五、努氏硬度努氏(Knoop)硬度試驗基本原理是將兩長棱夾角為17230、短棱夾角為130的底面為菱形的金剛石四棱錐體壓頭，在一定的試驗力作用下壓入試樣表面，保持一定的時間后，卸除試驗力，測量壓痕長對角線的長度。以試驗力除以壓痕投影面積所得的商表示努氏硬度值。努氏硬度的單位為kg/mm2(N/mm2)。努氏硬度的計算公式為：六、維氏硬度的原理是以一相對兩面夾角為136的正四棱錐體金剛石壓頭，在一微小試驗力作用下壓入試樣表面，保持規定時間后，卸除試驗力

4、，測量試樣表面壓痕對角線長度。七、維氏硬度的計算殘留壓痕可以認為是一個正四棱錐。它具有一個對角線長度為d的正方形基面和與壓頭相同的面夾角。當試驗力用kgf表示時：當試驗力用N表示時：因壓痕的基面一般不是正方形，所以，式中d取兩對角線d1和d2的平均值：d=(d1+d2)/2八、維氏硬度的優點1、維氏硬度壓痕是正方形，輪廓清晰，對角線測量準確。因此，維氏硬度試驗是精度最高的，同時，重複性也好。2、測量範圍很廣，從很軟的材料（幾個wishing硬度單位）到很硬的材料（3000個維氏硬度單位）都可以測量。3、維氏硬度值與試驗力的大小無關。只要是硬度均勻的材料，可以任意選擇試驗力，其硬度不變。4、維氏

5、硬度的試驗力可以小到10gf，壓痕非常小，特別適合測量薄小材料。5、壓痕小，僅幾十個微米而已，可以認為是無損檢測。6、在很小的範圍內可以進行多點測量，可測量其他方法所不能測量的小件、薄件、脆硬件以及相夾雜物、鍍層的硬度。九、維氏硬度的缺點1、測量效率低，要求較高的測量技術。2、對試樣表面的粗糙度要求較高，通常要專門製作試樣，操作麻煩費時。十、維氏硬度對試樣的要求1、試樣表面必須具有金屬光澤。2、試樣的最小厚度應大於壓痕對角線長度的1.5倍，對於銅鋁等軟金屬，應為3倍。3、試驗后，試樣背面不應該是出現可見的變形痕跡。十一、維氏硬度的用途1、廣泛用於金屬材料和部件的硬度測量。2、測量金屬零部件的硬

6、化層或鍍層的硬度。十二、維氏硬度的三種方法試驗力範圍試驗力範圍/N/N硬度符號硬度符號試驗名稱試驗名稱F49.03HV5維氏硬度試驗1.961F49.03HV0.2HV5小負荷問誒是硬度試驗0.09807F1.961HV0.01HV0.2顯微維氏硬度試驗十三、推薦維氏硬度試驗力維氏硬度試驗維氏硬度試驗小負荷維氏硬度試驗小負荷維氏硬度試驗顯微維氏硬度試驗顯微維氏硬度試驗硬度符號試驗力/N硬度符號試驗力/N硬度符號試驗力/NHV549.03HV0.21.961HV0.010.09807HV1098.07HV0.32.942HV0.0150.1471HV20196.1HV0.54.903HV0.02

7、0.1961HV30294.2HV19.807HV0.0250.2452HV50490.3HV219.61HV0.050.4903HV100980.7HV329.42HV0.10.9807備註1、維氏硬度試驗殼使用大於980.7N的試驗力；備註2、顯微硬度試驗力為推薦值。十四、維氏硬度的測量1、使用的硬度計：HXS-1000A，智能數字式顯微硬度計。2、測量的步驟：。十五、電鍍的種類1、從成膜方式上分為水鍍和真空鍍。水鍍膜層的厚度較厚，從0.5微米到幾十微米。真空電鍍的膜層厚度很薄，一般從0.2微米到10微米。我們公司電鍍的膜層厚度在0.65.0微米之間，根據貨件的不同及顏色的不同而有不同的厚

8、度要求。2、從使用上分為功能膜和裝飾膜。各種顏色膜，多為裝飾膜，如DB2、DB3、HPI2、HPI5、2N18等；而硬膜就歸為功能膜，如HC02、HC03等。事實上，我們電鍍的各種膜層，都有以上兩種功能，稱為功能性裝飾膜。是電鍍的方向。十六、膜層的測量測量的方法有很多種。我們使用的方法有：切面法、球磨儀測量法、臺階儀測量法。以上三種方法各有優點，但都屬於破壞性測量方法。臺階儀測量精度最低，切面測量法是所有測量方法中精度最高的，可以作為仲裁方法使用。十七、球磨法測厚（一）1、設備：ASDC Ball Crater Device(香港生產力促進局製造）、20mm/30mm鋼珠、研磨膏。2、選擇合適

9、的磨削球，一般采用直徑30mm鋼珠，當膜層較厚時可用直徑20mm的鋼珠。磨削時間取決於膜層材料、厚度、硬度等。在顯微鏡下量取磨痕尺寸r1和r2(或y與d)， 通過軟件程序或者計算公式(1)或(2)得到平面樣品上膜層的厚度.十七、球磨法測厚（二）1、軟件計算：把測量的r1和r2(d和y)輸入相應的公式，計算機會自動算出膜層厚度和誤差。十七、球磨法測厚（三）2、也可以自己動手按照以下公式親自計算t = y(y + d)/D其中： t膜層厚度； d磨痕在基體上的直徑； y磨痕在圓環的寬度； D磨削球的直徑。十八、切面法測厚切面法測厚，就是把試樣縱切，并鍍上一層銅層作保護，按粗磨、細磨、精磨順序打磨試樣 ，再用腐蝕液腐蝕斷面，在金相顯微鏡下測量膜層的厚度。所需設備：金相顯微鏡、打磨機、拋光機，小型電鍍線，其他輔料。腐蝕液：試樣的材料不同，用不同的腐蝕液。十九、切面測量步驟1、切割試樣；2、電鍍保護銅；3、製作膠膜；4、打磨和拋光；5、腐蝕介面；6、測量，一般在1000 x下測量。必要時拍照留底；7、記錄，并輸入電腦。二十、切面測量注意事項1、準備工作很重要：電銅、打磨、腐