TH701顯微硬度計(jì)

在金屬學(xué)、金相學(xué)中用來測定金屬組織中組成相的硬度，借以鑒定合金相的類別和屬性;在機(jī)理研究方面還用于研究晶內(nèi)偏析、時(shí)效擴(kuò)散、相變、合金狀態(tài)圖、合金化學(xué)成分不均性研究;也應(yīng)用于研究難熔化合物的脆裂傾向性值。

TH701顯微硬度計(jì)由于增加了努氏硬度的測量，擴(kuò)大了儀器的范圍，能測單壓頭所不及的特薄、脆、硬的材料鍍層以及陶瓷、玻璃、瑪瑙等寶石材料。

顯微硬度計(jì)由主機(jī)、測微目鏡、各種試臺(tái)、標(biāo)準(zhǔn)硬度塊、各種壓頭、物鏡、調(diào)平角等構(gòu)成。

測微目鏡是用來觀察金相或顯微組織，確定測試部位，測量對(duì)角線長度，數(shù)據(jù)的采集等;硬度計(jì)主機(jī)則是完成目鏡與壓頭的切換，在確定的測試部位進(jìn)行施加載荷，完成平臺(tái)的移動(dòng)尋找像點(diǎn)等;相關(guān)附件主要是為了試件的夾持穩(wěn)固等。

下面以MC010-HVST-1000ZA舉例來說明顯微硬度計(jì)的構(gòu)造:

MC010-HVST-1000ZA顯微硬度計(jì)主要由圖像處理系統(tǒng)、機(jī)身、自動(dòng)塔臺(tái)控制系統(tǒng)、測微光學(xué)系統(tǒng)、大三通系統(tǒng)、加卸載機(jī)構(gòu)、自動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、顯示模塊及電路模塊等。如下圖示:

3.2.1圖像處理系統(tǒng)

高端的圖像處理系統(tǒng)采用最新光學(xué)技術(shù)與電子技術(shù)，通過大三通系統(tǒng)完美的與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相結(jié)合，使壓痕的測試及觀察清晰準(zhǔn)確，大大提高了測試精度。

3.2.2機(jī)身

世界主流設(shè)計(jì)概念的機(jī)體，呈現(xiàn)出精美的輪廓，高級(jí)的烤漆工藝讓機(jī)身持久光亮如新。

3.2.3自動(dòng)塔臺(tái)控制系統(tǒng)

采用高精度的電氣控制技術(shù)，配合一體化的塔臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)，即保證了物鏡與壓頭的準(zhǔn)確切換，同時(shí)也提高了定位精度，使塔臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)輕松自如。

3.2.4測微光學(xué)系統(tǒng)

超大視野的目鏡，超大行程的十字平臺(tái)移動(dòng)結(jié)構(gòu)，精準(zhǔn)的光學(xué)系統(tǒng)，讓操作人員能夠輕松舒適的完成找基準(zhǔn)、定位、選像及測量整個(gè)過程。

3.2.5大三通系統(tǒng)

自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代大三通系統(tǒng)，直接定位于塔臺(tái)基板上，配合一體化的照明系統(tǒng)，能夠完美的與圖像處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、塔臺(tái)控制系統(tǒng)及測微光學(xué)系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了高精度定位、一體化設(shè)計(jì)及即時(shí)的升級(jí)擴(kuò)展等現(xiàn)代儀器設(shè)計(jì)理念。

3.2.6加卸載機(jī)構(gòu)

垂直導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的加卸荷系統(tǒng)。

3.2.7自動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)

行程重復(fù)性高達(dá)2um的精度，可在行程范圍內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)的控制方式，直接通過電腦控制的高精度載物臺(tái)機(jī)構(gòu)，不僅僅實(shí)現(xiàn)了操作的便利性，同時(shí)也為精密尺寸測量(如涂鍍層厚度、金相分析及硬度梯度等)及金屬結(jié)顯微硬度計(jì)的使用與操作

2.1顯微硬度計(jì)技術(shù)參數(shù)

2.1.1試驗(yàn)力:0.098N、0.245N、0.490N、0.981N、1.961N、2.942N、4.903N、9.807N，即:10gf、25gf、50gf、100gf、200gf、300gf、500gf、1000gf;

2.1.2施加試驗(yàn)力速度:0.05mm/s，自動(dòng)加卸載試驗(yàn)力;

2.1.3目鏡倍率:10X;

2.1.4物鏡倍率:10X(觀察)、40X(測量);

2.1.5壓痕范圍:最大壓痕測量長度250mm，最小壓痕測量長度0.1um;

2.1.6硬度測量范圍:最大硬度值9999.9，最小硬度值0.001;

2.1.7測試儲(chǔ)存次數(shù):99次;

2.1.8試驗(yàn)力保荷時(shí)間:0-99秒;

2.1.9試件最大高度:85mm;

2.1.10壓頭中心到內(nèi)壁距離:110mm;

2.1.11最小檢測單位:0.025um;

2.1.12試臺(tái)尺寸:110X100mm，試臺(tái)移動(dòng)范圍30X30mm，最小讀數(shù)0.01mm;

2.1.13光路切換方式:目鏡與CCD攝影同時(shí)觀看測試;

2.1.14電源:220V，50/60Hz;

2.1.15主機(jī)重量:毛重50kg;

2.1.16儀器外形尺寸:460X430X200mm;

硬度是一個(gè)重要的力學(xué)性能指標(biāo)，它能反映材料彈性和塑性變形的特性指標(biāo)。硬度測定時(shí)試樣制備簡單，試樣基本不被破壞，接近無損檢測，在不同尺寸與形狀的試樣上測定時(shí)，操作簡便，測量速度快，并且硬度與強(qiáng)度之間有著相似的換算關(guān)系，根據(jù)硬度值能夠得出近似的強(qiáng)度極限值;硬度測定是用標(biāo)準(zhǔn)形狀和尺寸的較硬物體在一定壓力下接觸材料表面，測定材料在變形過程中表現(xiàn)出來的抗力，稱為硬度測試。用不同的載荷施加力的方法所得到的硬度是表現(xiàn)材料抵抗塑性變形的能力，肖氏硬度則表現(xiàn)了材料抵抗彈性變形的能力;日常中我們把載荷大于1kg測試力的稱為宏觀硬度，它主要用于較大的試件，希望通過硬度測試能夠反映材料的宏觀性能;載荷小于1kg測試力的稱為微觀硬度，它主要用于小而薄的試件，希望反映出微小領(lǐng)域內(nèi)的材料性能，如顯微組織的相硬度、材料的表面硬度。

顯微硬度的測試原理基本和維氏硬度測試相同，所不同的是壓頭采用的是兩對(duì)面夾角為136°;底面為正方形的正四棱錐金剛石壓頭和一徑角為 ，橫斷角為 的金剛石錐形壓頭，即:克努普金剛石壓頭(入下圖)。顯微硬度計(jì)和維氏硬度計(jì)所用的載荷分別為:1kg、2kg、3kg、5kg、10kg、20kg、30kg、50kg、100kg、120kg等，常用的為1kg、2kg、5kg、10kg、30kg、50kg。載荷的大小主要取決于試件的厚度。測試的最終硬度是通過壓痕單位面積上所能承受的載荷來表示的。將選定的固定實(shí)驗(yàn)力(載荷)壓入試樣表面，并經(jīng)過規(guī)定的保持時(shí)間(保荷)，然后卸除實(shí)驗(yàn)力(卸荷)后，在試樣表面殘留出一個(gè)底面為正方形的正四棱錐或克努普壓痕，通過測微目鏡測量其對(duì)角線的長度，得到壓痕的面積，顯微硬度值就是實(shí)驗(yàn)力與壓痕表面積的比值。

上圖為正四棱錐金剛石壓頭

采用正四棱錐金剛石壓頭的計(jì)算公式如下:

式中:F=所施加的載荷，單位為N;S=壓痕在試樣上的表面積;D為壓痕兩對(duì)角線長度;HV=顯微維氏硬度值。

公式的推導(dǎo):

則 ，式中:F單位:g;d單位:um。

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。在布氏測試法臺(tái)規(guī)定0.25<d/D<0.5，最理想的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°。

采用克努普金剛石壓頭的計(jì)算公式如下:

此時(shí)壓痕的長對(duì)角線與短對(duì)角線的長度之比是7.11。硬度值為:

式中F單位:N

d 為長對(duì)角線，單位:mm

公式的推導(dǎo):

式中:F單位:g;L單位:um。