国标维氏硬度测量方法
一、原理与定义
维氏硬度测量方法是一种基于压痕原理的硬度测试技术，用于评估材料的硬度特性。该方法通过使用一个相对面间夹角为136°的金刚石正四棱锥体压头，在规定的试验力作用下压入试样表面，保持一定时间后卸除试验力，然后测量压痕对角线的长度，进而计算出材料的维氏硬度值。维氏硬度值（HV）定义为试验力除以压痕表面积的商，其计算公式为：HV = 常数×试验力/压痕表面积 ≈ 0.1891F/d²，其中F为试验力（单位：N），d为压痕两对角线长度的算术平均值（单位：mm）。
二、试验设备与材料
1. 试验设备：维氏硬度计，包括硬度计主机、压头、显微镜（用于测量压痕对角线长度）、标准硬度块等。
2. 试样材料：根据测试需求选择合适的试样，试样表面应光滑平整，无氧化皮、油污及杂物，且粗糙度需满足标准要求（如一般维氏硬度试样Ra不大于0.40μm）。
三、试验步骤
1. 准备工作：打开维氏硬度计，检查仪器是否正常工作，并选择合适的标准硬度块进行调零校准。
2. 试样放置：将试样放置在硬度计的测试台上，确保试样表面平整且无明显缺陷。
3. 施加试验力：根据试样材料和预期的硬度范围选择合适的试验力，将压头安装在硬度计上，并确保压头与试样表面垂直。然后施加试验力，并保持规定的时间（通常为10~15秒）。
4. 卸载试验力：达到保持时间后，自动或手动卸载试验力，并观察压痕。
5. 测量压痕对角线长度：使用显微镜或硬度计的测量装置，测量压痕的对角线长度d1和d2，并计算其算术平均值d。
6. 计算硬度值：根据压痕对角线长度d和试验力F，使用维氏硬度计算公式计算出硬度值HV。
四、试验条件与参数
1. 温度与湿度：实验室环境应保持稳定，温度和湿度需控制在合适的范围内，以避免对试验结果造成影响。
2. 试验力选择：根据试样种类、试样厚度和预期的硬度范围选择合适的试验力。标准规定试样或试验层的厚度至少为压痕对角线长度的1.5倍。
3. 保持时间：标准规定保持时间为10~15秒，若选用的时间超出此范围，应在力值后面注明保持时间。
五、精度与重复性
维氏硬度试验因其压痕形状规则、对角线测量准确而具有较高的精度和重复性。在实际应用中，应注意避免外界干扰，确保测试环境的稳定性，以提高测试结果的准确性和可靠性。
六、报告编写
试验结束后，应编写详细的试验报告，包括试验目的、试验设备、试样材料、试验条件与参数、试验步骤、测量数据、计算结果及结论等内容。报告中应明确标注维氏硬度值及其对应的试验力值和保持时间，如“600HV30”表示采用294.2N（30kg）的试验力，保持时间10~15秒时得到的硬度值为600。
七、附加试验与修正
在特殊情况下，可能需要进行附加试验以验证或修正试验结果。例如，对于表面层较薄或硬度分布不均匀的试样，可能需要采用更小的试验力或进行多次测量以获取更准确的硬度值。
八、标准引用与遵循
维氏硬度测量应严格遵循相关国家标准和行业规范，如GB/T 4340.1-2009《金属材料 维氏硬度试验 第1部分：试验方法》等。在引用标准时，应明确标注标准的编号、名称及发布日期等信息，以确保试验结果的准确性和可比性。
