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各種硬度計(jì)的原理、構(gòu)造及應(yīng)用
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發(fā)布日期：[2013-12-13] 共閱[1432]次 |
硬度反映了材料彈塑性變形特性，是一項(xiàng)重要的力學(xué)性能指標(biāo)。與其他力學(xué)性能的測(cè)試方法相比，硬度試驗(yàn)具有下列優(yōu)點(diǎn)：試樣制備簡(jiǎn)單，可在各種不同尺寸的試樣上進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)后試樣基本不受破壞；設(shè)備簡(jiǎn)便，操作方便，測(cè)量速度快；硬度與強(qiáng)度之間有近似的換算關(guān)系，根據(jù)測(cè)出的硬度值就可以粗略地估算強(qiáng)度極限值。所以硬度試驗(yàn)在實(shí)際中得到廣泛地應(yīng)用。
硬度測(cè)定是指反一定的形狀和尺寸的較硬物體（壓頭）以一定壓力接觸材料表面，測(cè)定材料在變形過(guò)程中所表面出來(lái)的抗力。有的硬度表示了材料抵抗塑性變形的能力（如不同載荷壓入硬度測(cè)試法），有的硬度表示材料抵抗彈性變形的能力（如肖氏硬度）。通常壓入載荷大于9.81N（1kgf）時(shí)測(cè)試的硬度叫宏觀硬度，壓力載荷小于9.81N（1kgf）時(shí)測(cè)試的硬度叫微觀硬度。前者用于較在尺寸的試件，希反映材料宏觀范圍性能；后者用于小而薄的試件，希反映微小區(qū)域的性能，如顯微組織中不同的相的硬度，材料表面的硬度等。
硬度計(jì)的種類(lèi)很多，這里重點(diǎn)介紹常用的洛氏、布氏、維氏和顯微硬度測(cè)試法。
14.1 洛氏硬度測(cè)試法
一、洛氏硬度的測(cè)量原理
洛氏硬度測(cè)量法是常用的硬度試驗(yàn)方法之一。它是用壓頭（金剛石圓錐或淬火鋼球）在載荷（包括預(yù)載荷和主載荷）作用下，壓入材料的塑性變形濃度來(lái)表示的。通常壓入材料的深度越大，材料越軟；壓入的濃度越小，材料越硬。圖14-1表示了洛氏硬度的測(cè)量原理。
圖中：
0-0：未加載荷，壓頭未接觸試件時(shí)的位置。
1-1：壓頭在預(yù)載荷P0（98.1N）作用下壓入試件深度為h0時(shí)的位置。h0包括預(yù)載所相起的彈形變形和塑性變形。
2-2：加主載荷P1后，壓頭在總載荷P= P0+ P1的作用下壓入試件的位置。
3-3：去除主載荷P1后但仍保留預(yù)載荷P0時(shí)壓頭的位置，壓頭壓入試樣的深度為h1。由于P1所產(chǎn)生的彈性變形被消除，所以壓頭位置提高了h，此時(shí)壓頭受主載荷作用實(shí)際壓入的濃度為h= h1- h0。實(shí)際代表主載P1造成的塑性變形深度。
h值越大，說(shuō)明試件越軟，h值越小，說(shuō)明試件越硬。為了適應(yīng)人們習(xí)慣上數(shù)值越大硬度越高的概念，人為規(guī)定，用一常數(shù)K減去壓痕深度h的數(shù)值來(lái)表示硬度的高低。并規(guī)定0.002mm為一個(gè)洛氏硬度單位，用符號(hào)HR表示，則洛氏硬度值為：
（14-1）
此值為無(wú)量綱數(shù)。測(cè)量時(shí)可直接在表盤(pán)上讀出。表盤(pán)上有紅、黑兩種刻度，紅色的30和黑色的0相重合。
使用金剛石圓錐壓頭時(shí)，常數(shù)K為0.2mm，硬度值由黑色表盤(pán)表示，此時(shí)
（14-2）
使用鋼球（Φ=1.588mm）壓頭時(shí)，常數(shù)K為0.26mm，硬度值由紅色表盤(pán)表示，此時(shí)
（14-3）
洛氏硬度計(jì)的壓頭共有5種，其中常用的有兩種：一種是頂角為120°的金剛石圓錐壓頭，用來(lái)測(cè)試高硬度的材料；另一種是直徑為 的淬火鋼球，用來(lái)測(cè)軟材料的硬度。對(duì)于特別軟的材料，有時(shí)還使用直徑為 、 、 的鋼球作壓頭，不過(guò)這幾種比較少用。
為了擴(kuò)大洛氏硬度的測(cè)量范圍，可用不同的壓頭和不同的總載荷配成不同標(biāo)度的洛氏硬度。洛氏硬度共有15種標(biāo)度供選擇，它們分別為：HRA，HRB，HRC，HRD，HRE，HRF，HRG，HRH，HRK，HRL，HRM，HRP，HRR，HRS，HRV。其中常用的幾種標(biāo)度列表如下：
表14-1 各種洛氏硬度值的符號(hào)及應(yīng)用
標(biāo)度符號(hào)
壓頭
總載荷
N（kg）
表盤(pán)上
刻度顏色
常用硬度
值范圍
應(yīng)用舉例
HRA
金剛石圓錐
588.6（60）
黑色
70~85
碳化物、硬質(zhì)合金、表面淬火鋼等
HRB
1.588mm鋼球
981（100）
紅色
25~100
軟鋼、退火鋼、銅合金
HRC
金剛石圓錐
1471.5（150）
黑色
20~67
淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼等
HRD
金剛石圓錐
981（100）
黑色
40~77
薄鋼板、中等厚度的表面硬化工件
HRE
3.175mm鋼球
981（100）
紅色
70~100
鑄鐵、鋁、鎂合金、軸承合金
HRF
1.588mm鋼球
588.6（60）
紅色
40~100
薄板軟鋼、退火銅合金
HRG
1.588mm鋼球
1471.5（150）
紅色
31~94
磷青銅、鈹青銅
HRH
3.175mm鋼球
588.6（60）
紅色
鋁、鋅、鉛
二、洛氏硬度計(jì)的構(gòu)造
洛氏硬度計(jì)種類(lèi)很多，構(gòu)造各不相同，但構(gòu)造原理及主要部件都相同。圖14-2表示了洛氏硬度計(jì)的機(jī)構(gòu)構(gòu)造原理，其他靜力載荷測(cè)定法的硬度計(jì)的構(gòu)造原理基本與此相同。圖14-3為硬度計(jì)的外形圖。
圖14-2 洛氏硬度計(jì)機(jī)構(gòu)示意圖 圖14-3 硬度計(jì)外形圖
①- 壓頭 ②-載荷法碼 ③--主杠桿 ④-測(cè)量杠桿 ①--讀數(shù)百分表 ②--裝壓腦處
⑤-表盤(pán) ⑥-緩沖裝置 ⑦--載物臺(tái) ⑧-升降絲杠 ③-載物臺(tái) ④--升降絲杠手輪
⑤--加載手輪 ⑥--卸載手輪
14.2 布氏硬度測(cè)試法
一、布氏硬度的測(cè)量原理
選擇一事實(shí)上的載荷P，把直徑為D的淬火鋼球壓入試件表面并保持一定時(shí)間，然后卸去載荷，測(cè)量鋼球在試樣表面壓出的壓痕直徑d，計(jì)算出壓痕面積，算出載荷P與壓痕面積的比值，這個(gè)比值所表示的硬度就是布氏硬度，用符號(hào)HB表示。布氏硬度的測(cè)量原理如圖11-4所示。設(shè)壓痕的深度為h，則壓痕的球冠面積為：
圖14-4 布氏硬度計(jì)試驗(yàn)原理示意圖
（14-4）
式中：P——測(cè)試用的載荷（kg）；
D——壓頭鋼球的直徑（mm）；
d——壓痕直徑（mm）；
F——壓痕面積（mm2）。
布氏硬度的單位為kg/mm2，這是目前各國(guó)文獻(xiàn)中常用的單位，通常只給出數(shù)值而不寫(xiě)單位，如HB200，若要換算成單位MPa，需要將硬度值乘以9.81。
布氏硬度的壓頭鋼球直徑有Φ2.5mm，Φ5mm，Φ10mm三種，載荷有15.6kg、62.5kg、182.5kg、250kg、750kg、1000kg、3000kg七種?？筛鶕?jù)材料的軟硬不同選擇配合使用。為了在不同直徑的壓頭和不同載荷下進(jìn)行測(cè)試時(shí)，同一種材料的布氏硬度值相同。壓頭的直徑與載荷之間要滿足相似原理。相似原理是指在均質(zhì)材料中，只要壓入角φ（即從壓頭圓心壓痕兩端的連線之間的夾角）不變，則不論壓痕大小，金屬的平均抗力相等。如圖14-5所示。德國(guó)的邁耶爾（Mayer）通過(guò)試驗(yàn)得出重要經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。當(dāng)d/D>0.1時(shí)，壓痕直徑d與載荷的關(guān)系為：
（14-5）
這個(gè)公式稱(chēng)為邁耶爾定律。戒a和n均為常數(shù)。他還得出如下的結(jié)論：當(dāng)使用的壓頭直徑不同時(shí)，指數(shù)n幾乎與D無(wú)關(guān)，而常數(shù)a則隨D值的增大而減小，且：
圖14-5 不同直經(jīng)的鋼球壓頭產(chǎn)生在幾何上相似的壓頭
（14-6）
對(duì)每種材料，A為常數(shù)，并與D無(wú)關(guān)。由上式得：
代入（14-5），得
（14-7）
（14-8）
此式說(shuō)明，在進(jìn)行布氏硬度測(cè)試時(shí)，只要使P/D2為一常數(shù)，就可以使壓入角φ保持不變，從而保持了幾何形狀相似的壓痕。
所以在布氏硬度測(cè)量中只要滿足P/D2為常數(shù)，則同一材料測(cè)得的布氏硬度值是相同的。不同材料測(cè)得的布氏硬度值也可以進(jìn)行比較。P/D2的數(shù)值不是隨便規(guī)定的，各種材料軟硬相差很大。如果只規(guī)定一個(gè)P/D2的值，對(duì)于較硬的材料，壓入角會(huì)太?。粚?duì)于較軟的材料，壓入角又會(huì)很大。若壓入角太小，壓痕就小，測(cè)量誤差就會(huì)很大。當(dāng)入壓角較大但小于90°時(shí)，壓痕直徑隨壓入深度增加有較大變化，有利于測(cè)量。但當(dāng)壓入角大小90°時(shí)，隨壓入深度的增加，壓痕變化較小。為了提高測(cè)量精度，通常使0.25<d/D<0.5，與此對(duì)應(yīng)的壓入角29°<φ<60°，這樣就需不同的材料使用不同的P/D2值。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定P/D2的比值為30、10、25三種。在測(cè)量中對(duì)較軟的材料因塑性變形較大，施加載荷應(yīng)小一些。
布氏硬度儀的試驗(yàn)規(guī)范列表表14-2中。
二、布氏硬度的測(cè)試步驟
布氏硬度計(jì)使用的步驟如下：
1.根據(jù)試件材料選擇合適的壓頭和載荷。
2.加預(yù)載。
3.加主載并保持一定的時(shí)間。
4.卸載。
5.將試樣取下，用帶刻度的低倍放大鏡測(cè)壓痕直徑d。
6.查《壓痕直徑與布氏硬度對(duì)照表》得到布氏硬度值。
表14-2 布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范
金屬類(lèi)型
布氏硬度范圍
HB
試件厚度
mm
載荷P與壓頭
直徑D的關(guān)系
鋼球直徑
D,mm
載荷P,kg
載荷保持
時(shí)間，s
黑色金屬
140~150
6~3
4~3
<2
P=30D2
10
5.0
2.5
3000
750
187.5
10
<140
>6
6~3
<3
P=10D2
10
5.0
2.5
1000
250
62.5
10
有色金屬
>130
6~3
4~3
<2
P=30D2
10
5.0
2.5
3000
750
187.5
30
36~130
9~-3
6~3
<3
P=10D2
10
5.0
2.5
1000
250
62.5
30
8~35
>6
6~3
<3
P=2.5D2
10
5.0
2.5
250
62.5
15.6
30
布氏硬度的表示方法是若用Φ10mm鋼球，在3000kg載荷下保持10s，測(cè)得的布氏硬度值表示為字母HB加上所測(cè)得的硬度值，例如HB400。在其他試驗(yàn)條件下，在HB后面要注明鋼球直徑、載荷大小及保載時(shí)間，例如：HB2.5/187.5/10=200表示用Φ2.5mm的鋼球在187.5kg載荷下保持10s測(cè)得的布氏硬度為200。
布氏硬度測(cè)試中還應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題，即試驗(yàn)壓痕直徑的范圍應(yīng)為0.25D<d<0.6D，否則測(cè)量結(jié)果無(wú)效；由于壓痕周?chē)嬖谧冃斡不F(xiàn)象（可達(dá)2~3倍的壓痕直徑），所以要求相鄰兩個(gè)硬度點(diǎn)的距離≥4d，軟材料≥6d，試件厚度不小于壓痕深度的10倍，壓痕離試件邊緣的距離應(yīng)不小于壓痕直徑。
三、布氏硬度的特點(diǎn)
布氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是其硬度代表性全面，因壓痕面積較大，能反映較大范圍內(nèi)金屬各組成相綜合影響的平均性能，而不受個(gè)別組成相及微小不均勻度的影響。因此特別適用于測(cè)定灰鑄鐵、軸承合金和具有粗大晶粒的金屬材料；試驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，數(shù)據(jù)重復(fù)性強(qiáng)，此外，布氏硬度值和抗拉強(qiáng)度σb間存在一定換算關(guān)系，見(jiàn)表14-3。
表14-3 布氏硬度與抗拉強(qiáng)度的關(guān)系
材料
硬度值
HB-σb近似換算關(guān)系
鋼
125~175
>175
σb≈0.343HB×10MN/m2
σb≈0.362HB×10MN/m2
鑄鋁合金
σb≈0.26HB×10MN/m2
退火黃銅、青銅
σb≈0.55HB×10MN/m2
冷加工后黃銅、青銅
σb≈0.40HB×10MN/m2
布氏硬度試驗(yàn)的缺點(diǎn)是其壓頭為淬火鋼球。由于鋼球本身的變形問(wèn)題，致使不難試驗(yàn)太硬的材料。一般在HB450以上就不能使用；由地壓痕較大，成品檢驗(yàn)有困難；試驗(yàn)過(guò)程比洛氏硬度較為復(fù)雜，不能由硬度計(jì)上直接讀數(shù)（需用帶刻度的低倍放大鏡測(cè)出壓痕直徑，然后通過(guò)查表得到布氏硬度值）。
11.3 維氏硬度測(cè)試法
為了避免鋼球壓頭的*變形，布氏硬度法只能用來(lái)測(cè)定硬度值小于HB450的材料，洛氏硬度法為了測(cè)定由軟到硬的不同材料的硬度，采用了不同的壓頭和總載荷，有很多種標(biāo)度，彼此間沒(méi)有什么，也不能換算。為了實(shí)際應(yīng)用中方便，取同一材料用不同標(biāo)度測(cè)定，列出表格，只能供大致估算。為了從軟到硬的不同材料有一個(gè)連續(xù)一致的硬度標(biāo)度，制定了維氏硬度試驗(yàn)法。
一、維氏硬度的測(cè)量原理
維氏硬度的測(cè)量原理基本上和布氏硬度相同，所不同的是用金剛石正四棱錐壓頭。正四棱錐兩對(duì)面的夾角為136°，底面為正方形，如圖14-6所示。維氏硬度所用的載荷有1kg、3kg、5kg、10kg、20kg、30kg、50kg、100kg、120kg等，負(fù)載的選擇主要取決于試件的厚度。
圖14-6 維氏金剛石棱錐壓頭
在載荷P的作用下壓頭在試樣表面壓出一個(gè)底面為正方形的正四棱錐壓痕。用顯微鏡測(cè)定方坑對(duì)角線長(zhǎng)度d，維氏硬度值HV等于所用載荷與壓痕面積的比值。壓痕面積F為：
則：
（14-9）
式中：P——載荷；
d——壓痕直徑；
F——壓痕面積。
從（14-9）式可知，當(dāng)載荷P已知時(shí)，只要測(cè)得壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度d，就可以求出維氏硬度值。通常是在測(cè)量d值后從《壓印對(duì)角線與維氏硬度對(duì)照表》中查出相應(yīng)的硬度值。
φ角選擇136°是為了使維氏硬度得到一個(gè)成比例的并在較低硬度時(shí)與布氏硬度基本一致的硬度值。在布氏測(cè)試法臺(tái)規(guī)定0.25<d/D<0.5，理想的d/D值是0.375， ，φ=44°，與此相對(duì)應(yīng)的金剛石正四棱錐的兩以面間夾角就是180°-44°=136°。如圖14-7所示。所以布氏硬度在HB300，它們間的差別增大，這是由于布氏測(cè)試法所用的鋼球壓頭開(kāi)始變形使壓痕直徑偏大所造成的。
圖14-6 維氏硬度的測(cè)試原理
二、維氏硬度的測(cè)試
1.對(duì)試樣的要求
要求試樣經(jīng)過(guò)拋光，試樣硬度至少是壓痕深度的10倍或者不小于壓痕對(duì)角線的1.5倍，在滿足這個(gè)條件的情況下盡可能選用較大載荷，可減少測(cè)量誤差。
2.壓痕對(duì)角線的測(cè)量
維氏硬度壓痕對(duì)角線的長(zhǎng)度是用附在硬度計(jì)上的顯微測(cè)微器進(jìn)行測(cè)量的。壓痕對(duì)角線的測(cè)量精度可達(dá)10-3mm。應(yīng)測(cè)出兩條互相垂直的對(duì)角線的線度，取平均值作為壓痕對(duì)角線的長(zhǎng)度d。規(guī)定兩條壓痕對(duì)角線之差與較短對(duì)角線之比不大于2%。若材料各個(gè)方向上的硬度不均勻而使比值>2%者，需要在硬度值后面注明。
維氏硬度不存在在洛氏硬度標(biāo)度無(wú)法統(tǒng)一的問(wèn)題，也不存在布氏硬度測(cè)試時(shí)負(fù)荷與壓頭直徑比例關(guān)系的約束和壓頭變形問(wèn)題。只要滿足布氏法中邁耶爾指數(shù)關(guān)系中n=2時(shí)，p=ad2，只要載荷不太小，硬度值與所用載荷無(wú)關(guān)，即不同載荷下的維氏硬度值可以駐進(jìn)行比較。
維氏硬度值測(cè)量可靠，在材料科學(xué)研究中被廣泛應(yīng)用。但是維氏硬度測(cè)量過(guò)程中需要測(cè)量對(duì)角線的長(zhǎng)度，然后通過(guò)計(jì)算或查表才能得到硬度值。測(cè)量過(guò)程繁瑣，工作效率低。在測(cè)量過(guò)程中，采用計(jì)算機(jī)控制測(cè)量過(guò)程，采集和處理數(shù)據(jù)，可能克服上述缺點(diǎn)并大大提高工作效率。
14.4 顯微硬度測(cè)試法
一、顯微硬度的測(cè)量原理
顯微硬度的測(cè)量原理與維氏硬度一樣，也是用壓痕單位面積上所承受的載荷來(lái)表示的。只是試樣需要拋光腐蝕制成金相顯微試樣，以便測(cè)量顯微組織中各相的硬度。顯微硬度一般用HM表示。
顯微硬度測(cè)試用的壓頭有兩種：一種是和維氏硬度壓頭一樣的兩面之間的夾角為136°的金剛石正四棱錐壓頭，如圖14-8所示。這種顯微硬度的計(jì)算公式為：
圖14-8維氏金剛石棱錐壓頭 圖14-9努氏（Knoop）金剛石棱錐壓頭
（14-10）
式中：P——載荷（g）；
d——壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度（μm）。
顯微硬度值與維氏硬度*一致，計(jì)算公式差別只是測(cè)量時(shí)用的載荷和壓痕對(duì)角線的單位不同造成的。
圖14-9中還表示了另一種顯微硬度壓頭。這種壓頭叫克努普（Knoop）金剛石壓頭。它的壓痕長(zhǎng)對(duì)角線與短對(duì)角線的長(zhǎng)度之比為7.11?？伺诊@微硬度值為：
（14-11）
式中：P——載荷（g）；
L——壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度（μm）。
顯微硬度如用kg/mm2為顯微硬度的單位時(shí)，可以將單位省去，例如HM300，表示其顯微硬度為300kg/mm2。
二、顯微硬度計(jì)的構(gòu)造及其應(yīng)用
顯微硬度計(jì)是由顯微鏡和硬度計(jì)兩部分組成。顯微鏡用來(lái)觀察顯微組織，確定測(cè)試部位，測(cè)定壓痕對(duì)角線的長(zhǎng)度；硬度測(cè)試裝置則是將一事實(shí)上的載荷加在一事實(shí)上的壓并沒(méi)有上，壓入所確定的測(cè)試部位。
現(xiàn)以ПMT-3型的顯微硬度計(jì)為例說(shuō)明其構(gòu)造及其使用方法。
1.構(gòu)造
ПMT-3型的顯微硬度計(jì)主要由支架部分、截物臺(tái)、負(fù)荷機(jī)構(gòu)、顯微鏡系統(tǒng)等四部分組成，如圖14-10。
① 支架部分。主要由底座和主柱組成。借助調(diào)節(jié)螺母可升降托架，使顯微鏡整體上下移動(dòng)。
② 截物臺(tái)。由三個(gè)螺釘固定在底座上，其中兩個(gè)螺釘控制其前后左右移動(dòng)。載物臺(tái)移動(dòng)的大行程為10mm，旋轉(zhuǎn)手柄可使載物臺(tái)作180°回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使顯微鏡觀察到的組織，恰好能轉(zhuǎn)到顯微硬度計(jì)壓頭下面，然后加載，得一個(gè)顯微硬度壓痕。當(dāng)載物臺(tái)回轉(zhuǎn)到原來(lái)位置以后，壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度可由顯微鏡測(cè)量出來(lái)。載物臺(tái)不需要轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可用固定螺釘使載物臺(tái)固定。
③ 加載荷重機(jī)構(gòu)。是顯微硬度計(jì)的重要組成部分，如圖14-11所示。
圖14-11 ПMT-3型的顯微硬度計(jì)的載荷重機(jī)構(gòu)
荷重機(jī)構(gòu)安裝在臂架上，與物鏡相對(duì)稱(chēng)。立柱1由兩片彈簧（3與4）支持著，在它的下端裝入壓頭8，荷重砝碼套在立柱中部，立柱平時(shí)由托板托住。加載荷時(shí)，借手柄7逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)而使托盤(pán)離開(kāi)，立柱隨之下降，載荷就通過(guò)壓頭加到磨面上。
④ 顯微鏡部分。由鏡筒物鏡和目鏡組、機(jī)械調(diào)節(jié)及照明裝置組成。顯微鏡用粗調(diào)和微調(diào)旋鈕調(diào)節(jié)焦距，在微調(diào)旋鈕上刻有刻度，指示顯微鏡上下調(diào)節(jié)的距離，每小格相當(dāng)于0.002mm。鏡筒上裝有傾斜的觀察鏡筒及15×的螺旋式測(cè)微目鏡。在顯微攝影時(shí)可換用直射攝影鏡筒和15×的攝影目鏡。照相暗盒就固定在直射鏡筒上。
顯微鏡配有兩個(gè)物鏡（F6.16及F23.2）和一個(gè)目鏡（15×）。顯微放大倍數(shù)為485×及130×，能在明場(chǎng)和暗場(chǎng)下觀察。其照明方式的改變通過(guò)旋轉(zhuǎn)手柄來(lái)實(shí)現(xiàn)。
螺旋式測(cè)微器用來(lái)測(cè)量壓痕對(duì)角線的長(zhǎng)度。測(cè)微器上有100個(gè)小格。
照明光源為6V15W低壓白熾燈。
2.顯微硬度的測(cè)試方法
① 試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作包括：
安裝物鏡、螺旋測(cè)微目鏡及壓頭；檢查并調(diào)整壓痕中心與視場(chǎng)中心重合；載荷機(jī)構(gòu)的調(diào)整等。
② 試樣經(jīng)加載，卸載，轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，在目鏡中可觀察到顯微硬度的壓痕。
③ 用螺旋測(cè)微目鏡測(cè)定壓痕對(duì)角線的長(zhǎng)度
測(cè)量時(shí)，首先移動(dòng)工作臺(tái)，使試樣壓痕的左面兩邊與十字交叉線的右半邊重合，記下測(cè)微鼓輪的指示九；然后轉(zhuǎn)動(dòng)鼓輪使十字交叉線的左半邊與壓痕的右面兩邊也重合，再記下測(cè)微鼓輪上的讀數(shù)，兩數(shù)之差為壓痕對(duì)角線相對(duì)應(yīng)的格數(shù)。然后再乘以鼓輪刻度值（放大485×時(shí)每格為0.3μm）即得到壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度。
一般是測(cè)兩條相互垂直的對(duì)角線的長(zhǎng)度再取平均值作為壓痕對(duì)角線的長(zhǎng)度d。
由壓痕對(duì)角線的長(zhǎng)度，通過(guò)公式（11-10）計(jì)算或查壓痕對(duì)角線與顯微硬度對(duì)照表得到顯微硬度值。
三、影響顯微硬度值的因素
1.試樣制備
顯微試樣制備過(guò)程中，會(huì)因磨削使表面塑性變形引起加工硬化，這會(huì)對(duì)顯微硬度值有很大的影響（有時(shí)誤差可達(dá)50%），低載荷下更為明顯。因此試樣在制備過(guò)程中，要盡量減少表面變形層，特別對(duì)軟材料，采用電解拋光。
2.載荷
根據(jù)試樣的實(shí)際情況，選擇適當(dāng)?shù)暮奢d，在試樣條件允許的情況下，盡量選擇較大的載荷，以得到盡可能大的壓痕。由于彈性變形的回復(fù)是材料的一種性能，對(duì)于任意大小的壓痕其彈性回復(fù)量幾乎一樣，壓痕越小彈性回復(fù)量占的比例就越大，顯微硬度值也就越高。在同一試樣中，選用不同的載荷測(cè)試得出的結(jié)果不*相同，一般載荷越小，硬度值波動(dòng)越大。所以對(duì)于同一試驗(yàn)始終選相同的載荷，以減少載荷變化對(duì)硬度值的影響。布科提出了下列四類(lèi)加載范圍，可供參考：
鋁合金：1~5g
軟鐵鎳：5~15g
硬鋼：15~30g
碳化物：30~120g
3.加載速度和保載時(shí)間
加載速度過(guò)快，會(huì)使壓痕加大，顯微硬度值降低。一般載荷越小，加載速度的影響就越大，當(dāng)載荷小于100g時(shí)，加載速度應(yīng)為1~20μm/s。加載后保持載荷3~5s即可卸載進(jìn)行測(cè)量。
14.5 使用硬度計(jì)應(yīng)注意的事項(xiàng)
除了各種硬度計(jì)使用時(shí)特殊注意事項(xiàng)外，還有一些共同的應(yīng)注意的問(wèn)題，現(xiàn)列舉如下：
1.硬度計(jì)本身會(huì)產(chǎn)生兩種誤差：一是其零件的變形、移動(dòng)造成的誤差；二是硬度參數(shù)超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)所造成的誤差。對(duì)第二種誤差，在測(cè)量前需用標(biāo)準(zhǔn)塊對(duì)硬度計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。對(duì)洛氏硬度計(jì)校正結(jié)果，差值在±1之內(nèi)合格。差值在±2之內(nèi)的穩(wěn)定數(shù)值，可以給出修正值。差值在±2范圍之外時(shí)則必需對(duì)硬度計(jì)進(jìn)行校正維修或換其他硬度測(cè)試法測(cè)定。
洛氏硬度各標(biāo)度有一事實(shí)上的適用范圍，要根據(jù)規(guī)定正確選用。例如，硬度高于HRB100時(shí)，應(yīng)采用HRC標(biāo)度進(jìn)行測(cè)試；硬度低于HRC20時(shí)應(yīng)用HRB標(biāo)度進(jìn)行測(cè)試。因?yàn)槌銎湟?guī)定的測(cè)試范圍時(shí)，硬度計(jì)的度及靈敏度較差，硬度值不準(zhǔn)確，不宜使用。
其他硬度測(cè)試法也都規(guī)定有相應(yīng)的校正標(biāo)準(zhǔn)。
校準(zhǔn)硬度計(jì)用的標(biāo)準(zhǔn)塊不能兩面使用，因標(biāo)準(zhǔn)面與背面硬度不一定一致。一般規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)塊自標(biāo)定日起一年內(nèi)有效。
2.在更換壓頭或砧座時(shí)，注意接觸部位要擦干凈。換好后，要用一定硬度的鋼樣測(cè)試幾次，直到連續(xù)兩次所得硬度值相同為止。目的是使壓頭或砧座與試驗(yàn)機(jī)接觸部分壓緊，接觸良好，以免影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
3.硬度計(jì)調(diào)整后，開(kāi)始測(cè)量硬度時(shí)，*個(gè)測(cè)試點(diǎn)不用。因怕試樣與砧座接觸不好，測(cè)得的值不準(zhǔn)確。特*點(diǎn)測(cè)試完，硬度計(jì)處于正常運(yùn)行機(jī)制狀態(tài)后再對(duì)試樣進(jìn)行正式測(cè)試，記錄測(cè)得的硬度值。
4.在試件允許的情況下，一般選不同部位至少測(cè)試三個(gè)硬度值，取平均值，取平均值作為試件的硬度值。
5.對(duì)形狀復(fù)雜的試件要采用相應(yīng)形狀的墊塊，固定后方可測(cè)試。對(duì)圓試件一般要放在V形槽中測(cè)試。
6.加載前要檢查加載手柄是否放在卸載位，加載時(shí)動(dòng)作要輕穩(wěn)，不要用力太猛。加載完畢加載手柄應(yīng)放在卸載位置，以免儀器長(zhǎng)期處于負(fù)荷狀態(tài)，發(fā)生塑性變形，影響測(cè)量度。 |
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