材料性能学实验一 显微硬度法测定材料硬度

显微硬度测试标准一、测试原理显微硬度测试是一种通过在显微镜下对材料表面或内部进行硬度测试的方法。

它通过在试样表面施加一定压力，测量试样在该压力下的变形量，从而确定试样的硬度。

显微硬度测试通常采用维氏硬度或努氏硬度标准进行测量。

二、测试设备1.显微镜：用于观察试样表面，确保测试位置准确。

2.硬度计：用于施加压力并测量试样的变形量。

3.试样夹具：用于固定试样，确保测试过程中试样不移动。

三、试样制备1.试样尺寸：根据测试要求，确定试样的尺寸和形状。

2.试样表面处理：确保试样表面平整、无杂质，必要时进行抛光处理。

3.试样标识：在试样表面标注测试位置和方向。

四、硬度计校准在进行显微硬度测试前，需要对硬度计进行校准，以确保测试结果的准确性。

校准可以采用标准硬度块或与已知硬度的材料进行比较。

五、硬度测试1.选择合适的载荷和保持时间，确保施加压力和测量变形量准确。

2.在显微镜下观察试样表面，选择合适的测试位置。

3.施加压力，记录变形量，并计算硬度值。

4.对于同一试样，在不同位置进行多次测试，以获得更准确的硬度分布情况。

六、测试结果解读根据测定的硬度值，可以判断材料的硬度等级、分布情况以及与其他材料的差异。

同时，还可以结合其他性能指标，如韧性、耐磨性等，对材料性能进行综合评估。

七、测试精度与误差显微硬度测试的精度和误差受到多种因素的影响，如载荷选择、保持时间、试样制备、硬度计校准等。

为提高测试精度和减小误差，应采用高精度的载荷和保持时间，严格控制试样制备和硬度计校准过程。

同时，对于同一试样在不同时间或不同设备上进行多次测试的结果进行比较和分析，以获得更准确的硬度值。

八、测试报告格式与内容显微硬度测试报告应包括以下内容：1.测试目的：明确本次测试的目的和要求。

2.试样信息：包括试样的名称、编号、尺寸、制备方法等。

3.测试设备：描述使用的显微镜、硬度计、试样夹具等设备的信息。

4.测试条件：包括载荷选择、保持时间、测量位置等。

图40—1 努氏压头的几何尺寸
2.维氏金刚石压头是将压头磨成正四棱锥体，其相 对两面夹角为136 0 。维氏显微硬度值是所施加的负荷（k g f）除以压痕的表面积（mm2 ）。 采用维氏金刚石压头时，其压痕深度约为对角线长度 的1/7。维氏硬度的计算公式如下：
l
HV

2 P Sin / 2 l
2. 测微目镜 1） 由于各人观察目镜中的刻线存在着视差，在更换 观测者时，应微量调节焦距，使观察到的视场内的刻线内 侧清晰。 2） 当测量压痕对角线90°转动目镜视，要注意测微 目镜要紧贴目镜管，不能留有间隙，否则会影响测量的准 确性。 3. 显微镜光源 1） 光源照明灯的中心位置将直接影响压痕的成像质 量。如果象质模糊或光亮不均匀，可小心调节三个调节螺 钉，使灯泡中心位置与光学中心位置一致。
2

1854 P l
2

1854 P 9 . 81 l
2
（40—2）
式中：
── 压痕对角线长的平均值（mm） θ ── 金刚石压头相对面的夹角（1360 ）
l
为了精确测量努氏和维氏金刚石压痕的对角线长度，
压痕必须清晰可见。压痕清晰实际上是衡量试样表面制
备质量的一个标准。一般来说，试验负荷越轻，所要求
六:思考题
1. 材料硬度测试有几种方法 ？
它们的适用对象是什么 ？ 2. 两种显微硬度测试方法的异同 是什么 ？ 3. 影响材料硬度测试准确性的因 素是什么 ？
七:主要参考文献
[1] 孙淑珍、张洪泉，陶瓷工艺实验，武汉工业大学， 1 995年，79～82 。 [2] 祝桂洪编著，陶瓷工艺实验，中国建筑工业出版社， 1987年6月(第一版)，121～125 。 [3] 廖目嶽、金文博译［美］V.E 莱萨特、A.德贝利斯 著，硬度试验手册，计量出版社1987年(第1版)，8 4～108 。 [4] GB/T 16534-1996 工程陶瓷维氏硬度试验方法。 [5] GB/T 4342-1991 金属显微维氏硬度试验方法。 [6] ASTM E 384 材料显微硬度试验。 [7] ASTM C 730-85(89) 玻璃努氏压痕硬度试验方法。

硬度测试材料抵抗更硬物压入其表面的能力，称为硬度。

根据试验方法和适应范围的不同,硬度可分为布氏硬度、维氏硬度、洛氏硬度、显微维氏硬度等许多种。

硬度不是一个单纯的物理量，而是反映弹性、强度与塑性等综合性能指标。

6. 显微维氏硬度术语及定义Terms and Definition试验力------试验时所用的负载。

压痕对角线------卸载后，压头在被测样品表面留下的方形或菱形压痕的对角线。

压头夹角------压头顶部两相对面的夹角。

程序Procedure6.1试验一般在10～35℃的室温进行。

对温度要求严格的试验，试验温度应为23℃±5℃。

6.2根据试样厚度和硬度选择试验力。

6.3试样的试验面、支承面、试台表面和压头表面应清洁。

试样应稳固地放置在试台上，以保证在试验过程中不产生位移及变形。

6.4使压头与试样表面垂直接触，垂直于试验面施加试验力，加力过程中不应有冲击和震动，直至将试验力施加至规定值。

6.5试验力保持时间为10～15秒。

对特殊材料，试验力保持时间可以延长，但误差应在±2秒。

6.6整个试验过程之中，试验机不应受到冲击和振动。

6.7任一压痕中心距试样边缘距离，对于钢、铜和铜合金至少应为压痕对角线长度的2.5倍；对于轻金属、铅、锡及合金至少应为压痕对角线的3倍。

两相连压痕中心之间的距离，对于钢、铜和铜合金至少应为压痕对角线长度的3倍；对于轻金属、铅、锡及合金至少应为压痕对角线的6倍，如果相邻压痕大小不同，应以较大压痕确定压痕间距。

在平面压痕上，两对角线长度之差不能超过5％，如果超过5％，应在报告上注明。

参考文件ReferenceGB/T 4340.1-1999金属维氏硬度试验方法ASTM E384-10材料显微硬度的标准试验方法JIS Z2244:1998维氏硬度试验方法可以做这些测试的测试机构：SGS深圳材料实验室（可以到百度搜素）。

实验一、显微硬度法测定材料硬度一、实验目的1. 了解显微硬度测试的意义。

2. 了解影响显微硬度的因素。

3. 学习显微硬度测试的原理与方法。

二、实验概述一般硬度测试的基本原理是：在一定时间间隔里，施加一定比例的负荷，把一定形状的硬质压头压入所测材料表面，然后，测量压痕的深度或大小。

习惯上把硬度试验分为两类：宏观硬度和显微硬度。

宏观硬度是指采用1 Kgf(9.81 N)以上负荷进行的硬度试验。

显微硬度是指采用1Kgf(9.81 N)或小于1 Kgf(9.81 N)负荷进行的硬度试验。

1. 维氏（Vickers）硬度试验法(1)维氏压头：二相对棱面间的夹角为136˚金刚石正方四棱角锥体，即为维氏压头（图8-1a）。

(2)维氏硬度：维氏压头在一定的负荷作用下，垂直压入被测样品的表面产生凹痕，其每单位面积所承受力的大小即为维氏硬度。

维氏硬度计算公式：())/(8544.12sin2222mmKgfdPdPSPHv===α式中：Hv—维氏硬度（kgf/mm2）；P—负荷（kgf）；S—压痕面积（mm2）；d—压痕对角线长度（mm2）;α—压头二相对棱面的夹角（136˚）在显微硬度试验中，此公式表示为：H V=1854.4P/d2式中：H V—维氏硬度（gf/mm2）P－负荷（gf）d—压痕对角线长度（μm）2. 显微硬度测试要点显微硬度测量的准确程度与金相样品的表面质量有关，需经过磨光、抛光、浸蚀，以显示欲评定的组织。

(1)试样的表面状态被评定试样的表面状态直接影响测试结果的可靠性。

用机械方法制备的金相磨面，由于抛光时表层微量的范性变形，引起加工硬化，或者磨面表层由于形成氧化膜，因此所测得的显微硬度值较电解抛光磨面测得的显微硬度值高。

试样最好采用电解抛光，经适度浸蚀后立即测定显微硬度。

(2)选择正确的加载部位压痕过分与晶界接近，或者延至晶界以外，那么测量结果会受到晶界或相邻第二相影响；如被测晶粒薄，压痕陷入下部晶粒，也将产生同样的影响。

要求学生明白硬度的概念及硬度常用的表示方法、陶瓷及矿物材料常用的硬度表示方法、维氏硬度和努普硬度的特点和测定方法。在实验过程中，要严格按照仪器的操作规程操作仪器。
对操作技能与仪器设备的要求：
培养学生独立进行材料科学研究的基本技能，掌握材料科学研究的资料获取、实验组织、准确进行实验数据处理、能够对实验结果进行准确的分析；重点训练学生对现代仪器的使用与操作技能；实验使用的HXD∽1000A数字显微硬度计是一种由精密机械、光学系统和专用微处理机组合而成的测定仪器。
显微硬度的测定
项目编号
085019-6
项目名称
显微硬Байду номын сангаас的测定
面向专业
材料科学与工程
课程名称
无机材料科学
教材、实习指导名称
无机材料科学实验
所属院系
材料科学与工程学院
所属实验室
工程与功能材料实验室
实验类别
专业基础课
实验类型
验证
实验要求
必做
难易程度
容易
计划学时
2
学分
0.1
实验套数
1
每组人数
5
最多容纳人数
5
实验项目简介：
本实验通过用HXD∽1000A数字显微硬度计采用静载压入的方法测定材料的维氏硬度、努普硬度，使学生掌握测定显微硬度的基本操作方法和操作过程，熟悉和了解材料显微硬度的影响因素。
实验目的：
1．掌握静载压入法测定材料硬度的原理和过程。
2．学习使用显微硬度计测定材料的维氏硬度，努普硬度。
对实验原理与方法的要求：
对实验报告的要求：
要求用正规实验纸，书写清晰，详细叙述试样名称、外观及尺寸、实验步骤，阐明实验中出现的现象，明确试验目的，记录原始数据，注明实验日期。

材料显微硬度的测定[1]曾锋（吉林化工学院化工与材料工程学院材料化学0901班，学号09150130）摘要采用HVS-1000型数显显微硬度计（努氏金刚石锥压头），测定了平板玻璃的显微硬度。

通过本实验，学习了显微硬度测试的原理和方法，了解了无机非金属材料显微硬度测试的意义。

关键词：显微硬度；平板玻璃；努氏硬度0 引言材料显微硬度是材料重要的机械性能之一。

无机非金属材料硬度测试的目的是为了检验材料的抗腐蚀、耐刻划的能力。

硬度是材料微观结构的宏观表现。

在材料研究中，硬度数据的使用频率非常高，测试的目的，并不一定是用来表征所研究材料的使用性能，而是通过硬度试验获得材料微观结构的有关信息。

一般硬度测试的基本原理是：在一定的时间间隔里，施加一定比例的符合，把一定形状的硬质压头压入所测材料的表面，然后，测量压痕的深度或大小。

显微硬度是指采用１kgf （9.81N）或小于１kgf（9.81N）负荷进行的硬度试验，诸如极薄的板材（薄至0.125mm），特别小的零件，表面淬火、电镀或涂层材料的表面以及材料的各个组织。

常用的硬度试验有布氏硬度试验、洛氏硬度试验、表面洛氏硬度试验和显微硬度试验等，他们分别有各自不同的适用范围。

无机非金属材料由于材料硬而脆，不能使用过大的测试负荷，一般采用显微硬度测试表示。

显微硬度测试是用努氏金刚石锥压头或维氏金刚石压头来测量材料表面的硬度。

图1 努氏压头的几何尺寸努氏金刚石锥压头是一个对面角分别为172º30'和130º，顶端横刃不大于1μm的菱形四面锥体，在规定的荷重下（一般为0.1kgf=0.981N），在压头接触式样前开始，以（0.20 0.05）mm ·1min-的低速压入式样表面，并使压头与式样保持接触20～50s ，卸载后，测量压痕的长对角线长。

努氏硬度（KHN ）值是所施加的负荷P 与永久压痕的投影面积S 之比。

即2281.9CLP CLP S P KHN ===式中 P —所施加的负荷，kgf ； P —所施加的负荷，N ； S —永久压痕的面积，2mm ； L —压痕长对角线的长度，mm ； C —1/2(cotA/2×tanB/2)=0.07028； A —纵向菱边夹角（172º30'±5'）；L —横向菱边夹角（130º±30'）由于努氏压头具有的特异形状，压痕为以长短对角线近似为1:7的菱形。

实验一材料的硬度测试材料硬度实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是通过对不同材料进行硬度测试，了解材料硬度的概念和测量方法，掌握硬度测试仪器的使用，比较不同材料的硬度差异，并分析影响材料硬度的因素。

二、实验原理材料的硬度是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。

硬度测试的方法多种多样，常见的有布氏硬度测试法、洛氏硬度测试法和维氏硬度测试法等。

布氏硬度测试法是通过一定直径的硬质合金球，在规定的试验力作用下压入试样表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量试样表面压痕的直径。

布氏硬度值就是试验力除以压痕球形表面积所得的商。

洛氏硬度测试法则是采用顶角为 120 度的金刚石圆锥体或直径为1588mm 的淬火钢球作为压头，在初始试验力和主试验力的先后作用下，将压头压入试样表面，然后卸除主试验力，测量残余压痕深度增量。

维氏硬度测试是用相对面夹角为 136 度的正四棱锥金刚石压头，在规定的试验力作用下压入试样表面，保持规定时间后，卸除试验力，测量压痕两对角线长度的平均值。

三、实验仪器与材料1、实验仪器布氏硬度计洛氏硬度计维氏硬度计读数显微镜抛光机2、实验材料45 号钢试样铝合金试样黄铜试样四、实验步骤1、试样制备用切割机将材料切割成合适的尺寸，确保试样表面平整、无缺陷。

使用砂纸对试样表面进行打磨，依次使用较粗的砂纸到较细的砂纸，直到试样表面光滑。

最后使用抛光机对试样表面进行抛光，使其达到镜面效果。

2、布氏硬度测试选择合适的压头和试验力。

对于较软的材料，通常选择较大直径的压头和较小的试验力；对于较硬的材料，则选择较小直径的压头和较大的试验力。

将试样平稳地放置在工作台上，调整压头位置，使其对准试样表面的中心。

缓慢加载试验力，保持规定的时间。

卸除试验力，使用读数显微镜测量压痕的直径。

3、洛氏硬度测试根据材料的预计硬度，选择合适的标尺。

将试样放置在工作台上，施加初始试验力，然后施加主试验力。

保持规定时间后，卸除主试验力，读取表盘上的硬度值。

由于努氏压头具有的特异形状，压痕为一长短对角 线近似为1：7的菱形。根据压头的几何形状可知，使用 较轻的负荷就能压印出一个能清晰测量的菱形压痕。因 此，不管是硬质材料还是易碎材料的硬度试验，均可采 用努氏压头。努氏压头测试材料硬度的压痕深度约为其 长对角线长度的1/30 。


西南大学材料科学与工程学院
1. 努氏金刚石压头是一个对面角分别为172o30ˊ和13 0o,顶端横刃不大于1 μ m的菱形四面锥体，在规定的荷重下 （一般为0.1 kgf = 0.981 N），在压头接触试样前开始， 以0.20±0.05 mm/min的低速压人试样表面，并使压头与试 2 样保持接触20～50秒钟，卸载后，测量压痕的长对角线长。 努氏硬度（KHN）值是所施加的负荷P与永久压痕的投影面积 S之比。即： KHN = P/S = P/C L2 = p/9.81 C L 2 式中：P ── 所施加的负荷（kg f） ； p ── 所施加的负荷（N） ；
升降丝杠、加载系统、软键显示操作面板、高倍率光学 测量系统等部分组成。通过软键输入，能调节测量光源 强弱，预置试验力保持时间，维氏和努氏试验方法切换。 在软键面板上的LCD显示屏上，能显示试验方法、测试力、 压痕长度、硬度值、试验力保持时间、测量次数等。

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4. 将标准硬度试块（或被测试块）安放在试样台上，转动 旋轮（20）使试样台上升，眼睛接近测微目镜观察。当 标准试块或试样离物镜下端2～3mm时，目镜的视场中 央出现明亮的光斑，说明聚焦面即将来到，此时应缓慢 微量上升，直至在目镜中观察到试块（样）表面的清晰 成像。 5. 将转换手柄逆时针转动，使压头主轴处于主体前方，此 时压头顶尖（1）与焦平面间的间隙约0.4～0.5 mm。 当测量不规则的试样时，一定要注意不要使压头碰及试 样，以免造成压头损坏。

材料显微硬度的测定一、实验目的：1. 了解显微硬度测试的意义。

2. 了解影响显微硬度的因素。

3. 学习显微硬度测试的原理与方法。

二、显微硬度测定原理：一般硬度测试的基本原理是：在一定时间间隔里，施加一定比例的负荷，把一定形状的硬质压头压入所测材料表面，然后，测量压痕的深度或大小。

习惯上把硬度试验分为两类：宏观硬度和显微硬度。

宏观硬度是指采用1 Kgf(9.81 N)以上负荷进行的硬度试验。

显微硬度是指采用1Kgf(9.81 N)或小于1 Kgf(9.81 N)负荷进行的硬度试验。

显微硬度测试是用努氏金刚石角锥压头或维氏金刚石压头来测量材料表面的硬度。

1.努氏金刚石压头是一个对面角分别为172030ˊ和1300,顶端横刃不大于1μm的菱形四面锥体，在规定的荷重下（一般为0.1k g f=0.981N），在压头接触试样前开始，以0.20±0.05m m/m i n的低速压人试样表面，并使压头与试样保持接触20～50秒钟，卸载后，测量压痕的长对角线长。

努氏硬度（K H N）值是所施加的负荷P与永久压痕的投影面积S之比。

即：K H N=P/S=P/C L2=p/9.81C L2式中：P──所施加的负荷（k g f）；p──所施加的负荷（N）； 幻灯片5西南大学材料科学与工程学院S ──永久压痕的面积（mm2 ）；L ──压痕长对角线的长度（mm）C ── 1/2（ctg A/2×tg B/2）= 0.07028A ──纵向菱边夹角（172030′±5′）B ──横向菱边夹角（1300±30′）由于努氏压头具有的特异形状，压痕为一长短对角线近似为1：7的菱形。

根据压头的几何形状可知，使用较轻的负荷就能压印出一个能清晰测量的菱形压痕。

因此，不管是硬质材料还是易碎材料的硬度试验，均可采用努氏压头。

努氏压头测试材料硬度的压痕深度约为其长对角线长度的1/30 。

2.维氏金刚石压头是将压头磨成正四棱锥体，其相对两面夹角为136 0 。

材料实验技术显微硬度测试方法解析引言在材料科学和工程中，硬度是一个重要的材料性能指标，可以反映材料的抗压性能和抵抗划痕的能力。

因此，硬度测试是材料研究和开发中常用的手段之一。

本文旨在对材料实验技术中的显微硬度测试方法进行解析，以更好地理解其原理和应用。

一、宏观硬度测试方法宏观硬度测试方法主要包括洛氏硬度测试、巴氏硬度测试和维氏硬度测试等。

这些方法适用于对硬度较高的材料进行测试，如金属、陶瓷等。

1. 洛氏硬度测试洛氏硬度测试是一种通过在试样表面施加静载力后测量残余压痕的方法。

这种测试方法适用于大多数金属材料的硬度测量。

常见的洛氏硬度测试仪有洛氏硬度计和洛氏硬度显微镜。

2. 巴氏硬度测试巴氏硬度测试是一种通过测量金属材料的抵抗切削的能力来确定其硬度的方法。

该方法适用于一些粗晶体的金属材料。

3. 维氏硬度测试维氏硬度测试是通过在试样表面施加静载力后测量残余压痕的长度来确定硬度的方法。

该方法适用于对较硬的金属材料进行测试。

二、显微硬度测试方法显微硬度测试方法是对材料进行显微观察后进行硬度测量。

这种方法适用于硬度较低、表面粗糙或者微观组织复杂的材料。

1. 维氏显微硬度测试维氏显微硬度测试是一种通过在显微镜下观察试样表面的压痕来确定硬度的方法。

在测试过程中，通过调节静载力和测量显微镜的焦距，可以得到试样表面的硬度情况。

2. 布氏显微硬度测试布氏显微硬度测试是一种通过在显微镜下观察试样表面的压痕和测量其长宽来确定硬度的方法。

与维氏显微硬度测试相比，布氏显微硬度测试可以更准确地测量试样表面的硬度。

3. 维布氏显微硬度测试维布氏显微硬度测试是一种将维氏硬度测试和布氏硬度测试相结合的方法。

通过此种测试方法，可以更全面地了解试样表面的硬度情况。

结论通过上述对材料实验技术中显微硬度测试方法的解析，可以看出不同的测试方法适用于不同的材料和硬度范围。

宏观硬度测试方法适用于较硬的材料，而显微硬度测试方法则适用于较软、表面粗糙或者微观组织复杂的材料。

金属材料硬度实验测定实验报告金属材料硬度实验测定实验报告随着社会一步步向前发展，接触并使用报告的人越来越多，其在写作上具有一定的窍门。

为了让您不再为写报告头疼，下面是小编帮大家整理的金属材料硬度实验测定实验报告，仅供参考，大家一起来看看吧。

一、实验目的(1)了解硬度测定的基本原理及常用硬度试验法的应用范围。

(2)学会正确使用硬度计。

二、实验设备（1）布氏硬度计（2）读数放大镜（3）洛氏硬度计（4）硬度试块若干（5）铁碳合金退火试样若干（ф20×10mm的工业纯铁，20，45，60，T8，T12等）。

（6）ф20×10mm的20，45，60，T8，T12钢退火态，正火态，淬火及回火态的试样。

三、实验内容1、概述硬度是指材料抵抗另一较硬的物体压入表面抵抗塑性变形的一种能力，是重要的力学性能指标之一。

与其它力学性能相比，硬度实验简单易行，又无损于工件，因此在工业生产中被广泛应用。

常用的硬度试验方法有：布氏硬度试验——主要用于黑色、有色金属原材料检验，也可用于退火、正火钢铁零件的硬度测定。

洛氏硬度试验——主要用于金属材料热处理后产品性能检验。

维氏硬度试验——用于薄板材或金属表层的.硬度测定，以及较精确的硬度测定。

显微硬度试验——主要用于测定金属材料的显微组织组分或相组分的硬度。

2、实验内容及方法指导（1）布氏硬度试验测定。

（2）洛氏硬度试验测定。

（3）试验方法指导。

3、实验注意事项（1）试样两端要平行，表面要平整，若有油污或氧化皮，可用砂纸打磨，以免影响测定。

（2）圆柱形试样应放在带有“V”形槽的工作台上操作，以防试样滚动。

（3）加载时应细心操作，以免损坏压头。

（4）测完硬度值，卸掉载荷后，必须使压头完全离开试样后再取下试样。

（5）金刚钻压头系贵重物品，资硬而脆，使用时要小心谨慎，严禁与试样或其它物件碰撞。

（6）应根据硬度实验机的使用范围，按规定合理选用不同的载荷和压头，超过使用范围，将不能获得准确的硬度值。

显微硬度的原理
显微硬度是一种测量材料硬度的方法。

其原理基于压痕的观察和测量，通过对压痕的尺寸进行测量，进而得到材料的硬度值。

显微硬度测试通常使用金刚石或硬质合金的压头，通过在材料表面施加一定载荷，使之产生一个显微尺寸的压痕。

然后使用显微镜对压痕进行观察和测量。

在观察压痕时，需要测量压痕的两个主要参数：压痕的长轴和短轴的尺寸。

这些尺寸可以通过显微镜的放大倍数和一个标准尺度来测量。

常用的测量参数包括压痕的长度、宽度和压痕中心到材料表面的深度。

根据这些测量参数，可以使用不同的硬度计算公式来计算材料的硬度值。

其中最常用的是维氏硬度和布氏硬度。

维氏硬度是通过测量压痕的对角线长度来计算的。

布氏硬度则是通过测量压痕的直径来计算的。

这些硬度值可以使用标准硬度转换表将其转换成其他硬度单位，例如洛氏硬度或洛氏硬度等。

显微硬度测试可以在不同的载荷下进行，以获得材料在不同载荷下的硬度值。

此外，还可以通过在材料表面进行多次测试，以获得更准确的平均硬度值。

总体而言，显微硬度测试通过测量压痕的尺寸来间接评估材料的硬度。

通过合适的硬度计算公式和标准硬度转换表，可以将
测量得到的压痕尺寸转化为标准硬度单位，从而得到准确的材料硬度值。

实验一显微硬度的测定1 实验目的了解显微硬度的测试原理和显微硬度计的使用方法。

2 实验原理将显微硬度计上特制的金刚石压头，在一定负荷的作用下压入待测试样表面，用硬度计上的测微器，测量正方形压痕对角线的长度。

3 实验器材HVS-1000数显显微硬度计4 实验步骤1、打开电源开关，主屏幕点亮，转动试验力变换手轮，选择试验力。

负荷的力值应和主屏幕上显示的力值一致，如力值显示不一致会导致计算公式错误而影响示值，旋动变荷手轮时，应小心缓慢地进行，防止速度过快发生冲击。

2、此时主屏幕菜单显示MODEL和NOT→COV菜单，MODEL中有HV、HK（维氏、克氏）二种试验法，按↑、↓方向键，将反白条移至所选之处，这时主屏幕状态显示行中显示所选HV或HK，按ENTER键确认，NOT→COV中有二个硬度转换表CTAB1和CTAB2，CTAB1适用于有色金属，CTAB2适用于黑色金属，硬度示值的转换，按↑、↓方向键移至所选，然后按EMTER键确认，主屏幕弹出转换表，移动反白条至所选按ENTER键确认，主屏幕状态显示行显示出所选硬度值转换标尺。

3、按方向键→，主屏幕菜单弹出DWELL菜单，此菜单为保荷时间选择菜单，其中00S～60S共十项，移动反白条至所选之项，按ENTER键确认即可，如要选时间在0～99S之间，请将反白条移至第十一项SETTIME按ENTER键确认，主屏幕弹出INPUTtime，请按数字键输入所设时间（注：输入要求必需是二位数：如3s，按03两键），按ENTER键确认，此时主屏幕状态显示行显示设定时间。

4、按方向键→，主屏幕菜单弹出FUNCTION菜单，此类中有Single、COMM、Reset、Print、Light+、Light-共六项，Light+和Light-为在非工作态下光源亮度的调整，如需增强或减弱亮度，移支反白条至所选之处，每按ENTER键一次亮度增强或减弱一次，按至视觉舒适清晰即可。

Reset项为复位操作，复位操作用于当前测试数据信息的复原，这里要注意的是在单机操作中，在对一试样操作完成后，需对另一试样进行操作，如使用复位操作，则刚才测量的全部数据部将丢失，先请考虑是否对其进行保存，如不需要保存按Esc键直接返回主菜单，按方向键选择Reset复位操作。

2．用于金相学和金属物理学方面。研究金属结构，相的分辨以及晶体特性的测定．通过对压痕形状的观察可 以研究金属各组成相的塑性和脆性。
3．用于材料科学方面。研究新合成材料组成成分之特性，为研究新材料和合金提供条件，研究高温或低温下 材料之特性。
4．对非金属材料的测定。如对玻璃、玛瑙、磨料、矿物、陶瓷器以及其他一些脆性构·科硕度的测定。这是 其他硬度试验法难以解决的测定项目。
试验
通常把压入载荷大于9.8 N（1 kg·F）时试验的硬度叫作宏观硬度，把负荷小于等于0.2 kg·F（≤1.961 ） 的静压力试验硬度称为微硬度。显微硬度是相对宏观硬度而言的一种人为的划分。
显微硬度负荷范围界定依据 显微硬度计其负荷范围实质上包含了显微硬度试验（40.2 kg·F）以及低负荷硬度试验（0.2～5 kg·F）， 但其负荷级多数属于显微硬度试验。确定显微硬度负荷范围的依据如下： 1）国内外的有关国家标准、工业标准和检定规程 （1）美国国家标准ASTM E384—84中规定，显微硬度计的负荷范围为1～1000 g·F（克·力）。 （2）日本工业标准JIS B7734—1983中规定，显微硬度计的负荷范围为10～1000 g·F（克·力）。 （3）俄罗斯国家标准TOCT9450—7C中规定．显微硬度计的负荷范围为5～500 g·F（克·力）。 （4）我国的显微硬度计检定规程JJG260—81及专业标准ZBY337—85中规定负荷范围为50～1000 g·F （克·力）。
计
显微硬度测试原理
硬度的测试是材料在力学性能研究中最简便、最常用的一种方法。显微硬度是金相分析中常用的测试手段之 一。
显微硬度的测试是将具有一定几何形状的金刚石压头，以较小载荷压入试验材料表面，然后对一条或两条压 痕对角线进行光学测量。由于留在试样上的压痕尺度极小（一般几微米到几十微米），必须在显微镜下测量。

显微硬度计
四．试样制备
HVS—1000型数显显微硬度计可测定微小、薄形试 件、表面渗镀层试件的显微硬度和玻璃、陶瓷、玛瑙、 宝石等脆性材料的显微硬度。 应选择成分均匀、表面结构细致和平整度好的样 品为待测试样。表面粗糙不平或平整度差的试样，由 于压痕会或多或少地发生变形，引起测量误差。 用切割工具切割试样（试件最大高度65 mm , 试 件最大宽度85 mm），擦净测量面待用。
14.先转动左侧鼓轮，使左边刻线对准压痕一角，在转 14. 动右侧鼓轮，两刻线分离，使右侧刻线对准压痕另一角。 当刻线对准压痕对角线无误时，按下测微目镜下方的按 钮输入,并在显示屏的D1后显示。 15.转动右侧鼓轮转动时，LCD屏上D1后的数字闪烁，表 15. 示结果还未输入，当结果输入后，光标转入D2。按上述 方法在测试另一对角线的长度，此时，LCD屏HV值就同 时显示。在进行努氏硬度测量时，只需测试对角线的长 度，Hk硬度值就立即显示。在进行维氏硬度测量时，为 了减少误差，应在两条垂直的对角线上测量，取其算术 平均值。
材料显微硬度的测定
武汉理工大学
无机非金属材料实验— 无机非金属材料实验—力学性能实验
硬度是材料微观结构的宏观表现。在材料研究中，硬 度数据的使用频率非常高，硬度测试的目的，并不一定是 用来表征所研究材料的使用性能，而是通过硬度试验获得 材料微观结构的有关信息。 材料抵抗机械作用的能力是材料最重要的性质之一。 不论是金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料或复 合材料，当它们用作机械部件、结构材料等用途时，一般 都要测定其力学性能。材料力学性能试验的内容较多，包 括拉伸、压缩、弯曲、剪切、冲击、疲劳、摩擦、硬度等。
2. 测微目镜 1） 由于各人观察目镜中的刻线存在着视差，在更换 观测者时，应微量调节焦距，使观察到的视场内的刻线内 侧清晰。 2） 当测量压痕对角线90°转动目镜视，要注意测微 目镜要紧贴目镜管，不能留有间隙，否则会影响测量的准 确性。 3. 显微镜光源 1） 光源照明灯的中心位置将直接影响压痕的成像质 量。如果象质模糊或光亮不均匀，可小心调节三个调节螺 钉，使灯泡中心位置与光学中心位置一致。

显微硬度的测定显微硬度测定是一个重要的材料科学分析技术，可以尺度小到微米级别，对宏观力学性能的影响因素进行颗粒大小调控，并分析压痕或切割等行为对材料的影响。

通过测定材料表面在压痕下的变形痕迹，从而计算出显微硬度，即材料单个晶体在宏观下的力学性能。

显微硬度测定的原理是利用压头的形状和压头受力大小的调节，在所测材料表面形成一个尖锐的压痕，通过显微镜观察压痕产生的程度和形状，从而推断出材料的硬度值。

常见的显微硬度测定方法有布氏硬度、维氏硬度等。

其中布氏硬度是较常用的一种测定方法，通过压头对样品表面施加一定的荷载，观察压头在样品表面留下的压痕的直径大小，根据标准化的硬度比对表计算出样品的硬度。

1. 选择合适的压头：不同的材料选择不同的压头，一般硬度范围不同的材料需选用不同牌号的压头。

2. 准备样品：样品应保持平整，尺寸应在压头直径的三倍之内，压痕位置应在样品表面较为平滑无粗糙的区域。

3. 调节压头：根据样品的硬度和厚度选择合适的荷载和深度，对压头进行调节和固定。

4. 进行压痕：将压头缓慢地施加荷载，使其在样品表面形成一个尖锐的压痕。

5. 观察压痕：用显微镜观察压痕的大小和形状，测量压痕的直径。

6. 计算显微硬度：根据压头形状和标准化的硬度比对表计算出样品的显微硬度值。

需要注意的是，在进行显微硬度测定时，应充分考虑样品的厚度和硬度等因素的影响，避免测定结果的偏差。

此外，压头的选择和调节也需要十分精细，以确保测定结果的准确性和可靠性。

综上所述，显微硬度测定是一种有效的材料分析技术，应用广泛，可以对材料的力学性能进行准确的评估和分析，对于材料研究和工程应用具有重要的意义。

金属硬度的测定实验一、实验目的1.了解布氏、洛氏及显微维氏硬度测定的基本原理及应用范围。

2.了解布氏、洛氏及显微维氏硬度试验机及硬度数据的测试方法。

二、实验原理金属的硬度可以认为是金属材料局部表面在接触压力的任用下抵抗塑性变形的一种能力。

硬度值是材料性能的一个重要指标。

试验方法简单、迅速，不需要专门的试样，同时保持试样的完整性，设备也比较简单。

而且对大多数金属材料，硬度值估算出它的抗拉强度。

因此在设计图纸的技术条件中大多规定材料的硬度值。

检验材料或工艺是否合格有时也需用硬度。

所以硬度试验在生产中广泛使用。

硬度测试方法很多，有压入法、弹性回跳法、划痕法。

压入法就是一个很硬的压头以一定的压力压入试样的表面，使金属产生压痕，然后根据压痕的大小来确定硬度值。

压痕越大，则材料越软；反之，则材料越硬。

根据压头类型和几何尺寸等条件的不同，常用的压入法用于测量布氏、洛氏和维氏硬度三种。

弹性回跳法就是将撞销从一定高度落到所试材料的表面上而发生回跳，用测得的撞销回跳的高度来表示硬度。

所测的硬度称为肖氏硬度。

撞销是一只具有尖端的小锥，尖端上常镶有金刚钻。

应用划痕法将棱锥形金刚钻针刻划所试物体的表面而发生划痕,用测得的划痕的深度分十级来表示硬度：滑石(talc)1（硬度最小），石膏(gypsum)2，方解石(calcite)3，萤石(fluorite)4，磷灰石(apatite)5，正长石(feldspar;orthoclase;periclase)6，石英(quartz)7，黄玉(topaz)8，刚玉(corundum)9，金刚石(diamond)10。

用划痕法测得的硬度称为莫氏硬度。

三、布氏硬度（HB ）布氏硬度用符号HB 表示。

这种试验方法是把规定直径（10mm 、5mm 、2.5mm ）的硬质合金球以一定的试验力压入所测材料的表面（如图1-1所示），保持规定时间后，测量表面压痕直径（如图1-2所示），然后按下式计算硬度：)(222d D D D P F P HBW --==π 式中 HBW-表示用硬质合金球测试时的布氏硬度值；P-载荷（kg ）；（1kg ＝9.8N ）D-压头钢球直径（mm ）；d-压痕平均直径（mm ）；F-压痕面积（mm 2）；式中只有d 是变数，故只需要测出压痕直径d ，根据已知D 和P 值就可以计算出HB 值。