渗氮处理后的表面硬化层通常较薄(约0.1~0.8mm),且硬度较高(可达900~1200HV),因此需选用适合测量薄层和高硬度的硬度计。以下是推荐的硬度计类型及注意事项:
1. 显微维氏硬度计(Micro-Vickers)
- 适用场景:渗氮层表面硬度及梯度测量(从表面到心部逐点测试)。
- 优势:
- 高精度(可测0.05~1.2mm薄层),载荷小(常用0.1~1kgf,避免压穿渗层)。
- 直接读取维氏硬度(HV),与渗氮工艺标准(如HV0.3、HV0.5)匹配。
- 注意:需专业制样(抛光至镜面),避免边缘效应影响测量。
2. 努氏硬度计(Knoop)
- 适用场景:超薄渗氮层(<0.1mm)或脆性材料。
- 优势:
- 压痕更浅长(对角线比例7:1),对薄层破坏更小。
- 可换算为维氏硬度(需注意换算误差)。
3. 表面洛氏硬度计(Rockwell Superficial)
- 适用场景:快速质检(无需制样),但渗层需≥0.3mm。
- 常用标尺:
- HR15N(15kgf载荷,金刚石压头)——适合高硬度渗氮层。
- HR30N或HR45N(30/45kgf)——较厚渗层。
- 注意:需与维氏硬度(HV)对照表换算,精度低于显微硬度计。
4. 纳米压痕仪(Nanoindentation)
- 适用场景:极薄渗氮层(如等离子渗氮)或科研级分析。
- 优势:可测纳米级硬度模量,载荷低至mN级。
不推荐的硬度计
- 普通洛氏硬度计(HRC/HRB):载荷过大(60~150kgf),易压穿渗层。
- 布氏硬度计(HB):压痕大,仅适合厚层或心部测试。
选择建议
1. 优先显微维氏硬度计(如日本Mitutoyo HM-200、瑞士Zwick/Roell ZHV),兼顾精度与通用性。
2. 若预算有限:可选国产表面洛氏硬度计(如济南时代TH320),但需严格校准。
3. 验证标准:参考《GB/T 4340.1-2009 金属维氏硬度试验》或《ASTM E384 显微硬度标准》。
提示:渗氮件测量前需清洁表面(去除白亮层或氧化层),并注明测试载荷(如HV0.3),否则数据无对比性。