Learn the basics of Vickers hardness testing

材料的硬度是决定其是否适合特定用途的更令人信服的因素之一。因此，需要进行硬度测试以确定材料对物体结构完整性的贡献程度。

其中一项测试是维氏程序，它已被证明是衡量材料硬度的相当有效的方法。但是，在学习如何操作机器和使用维氏硬度测试块之前，了解测试本身的概念是称心的。

什么是维氏硬度测试？

该程序由Robert L. Smith和George E. Sandland于1921年在Vickers Ltd.工作期间开发。它本来是已经建立的布氏硬度测试的替代品，但运行规模更简单。

维氏程序可用于测试金属和其他同样坚硬材料的硬度。然而，它主要设计用于关注塑料等较软的材料，特别是它们抵抗恒定应力引起的变形的能力。

与所有其他硬度测试一样，维氏程序使用自己的硬度单位。这被称为维氏金字塔数（HV）或钻石金字塔硬度（DPH）。这些单位可以转换为帕斯卡，但不应以任何形式与测量压力的同一单位互换使用。

测试是如何进行的

与所有其他硬度测试一样，维氏硬度测试程序涉及将载荷下降到压头上，压头在材料表面留下痕迹。但是，为了使结果准确，样品本身需要具有平坦的表面。

这意味着材料需要经过抛光才能满足测试的规格。一旦材料准备就绪，它将被放置在测试仪上，从那里与压头接触。此外，操作员可以参考维氏硬度测试块，以正确校准测试仪的程序。

维氏压头的一个独特之处在于，它们在所有测试中具有相同的尺寸和成分。事实上，维氏手术只使用一种类型的压头：一种形状为倒金字塔形状的钻石（因此它被称为维氏金字塔）。

这背后的基本原理是，在材料上留下的印象应该具有明确的形状，以便结果可以测量。此外，压头本身应由本身耐变形的材料制成。钻石非常符合这一要求。

一旦测试仪被校准，负载就会下降，导致压头通过材料表面。它将在那里停留相当长一段时间（也称为停留时间），因为重力继续将压头推入材料中更深处。

一旦停留时间过去，负载就会被移除，压头就会被释放出来。然后，操作员的任务是执行光学评估，其中他们将检查左侧压痕的尺寸，并使用特定的方程来得出材料的硬度值。

然而，与所有硬度测试一样，维氏程序中的硬度值与左侧压痕成反比。换句话说，如果压痕较小且定义较少，则材料的硬度等级会更高。

优势

宏观维氏硬度计 - 模拟、数字和数字，带CCD光学分析软件

According to设计，维氏硬度测试程序应该为其用户带来许多好处。具体如下：

1. 适用范围广

与应用非常小的罗克韦尔方法不同，维氏硬度法可用于ll类型的测试材料和试样。由于其结垢性，维氏硬度测试非常适合测试硬质材料（如钢）以及较软的材料（如塑料）。总而言之，维氏硬度测试是4种测试程序中最宽的硬度范围之一。

2. 通用缩进

由于维氏硬度计压头具有通用形状，因此该过程本身在校准时应花费更少的时间。此外，由于金刚石本身非常耐变形，因此压头不需要频繁更换。

计算明智，所有测试的压痕都相同，这意味着不必包括某些材料的校正因子。所需要的只是样品符合测试规范，以便产生准确的结果。

3. 非破坏性程序

除了留下明显的压痕外，维氏硬度计不会完全损坏样品。这意味着一旦程序完成，样品本身可以重新用于其他目的。因此，维氏程序是旨在减少浪费或有效利用其可用测试材料的测试设施的优良之选。

常见的维氏硬度计型号

虽然维氏硬度测试模型取决于特定的制造商，但三种常见的系统包括：

模拟微型维氏硬度计和努氏硬度计通过目镜进行测量。操作员需要首先旋转显微镜上的刻度盘，使千分尺与压痕的对角线对齐。对齐后，用户需要手动读取通过目镜可见的标尺上对角线的长度。然后，您通过编号键盘将对角线长度输入测试仪，测试仪将自动将对角线长度转换为您的硬度值，并将其显示在LCD屏幕上。

数字微型维氏硬度计和努氏硬度计通过目镜进行测量。该系统配有编码器。使用千分尺测量对角线后，系统只需单击一下按钮即可将目镜中的读数传输到系统中。系统将生成您的硬度读数并将其显示在LCD上。

CCD微型维氏硬度计和努氏硬度计测量通过CCD相机与分析软件相结合进行。测量可以通过目镜进行，也可以通过分析软件和CCD相机完成。这款维氏硬度测试系统、电动转塔和内置打印机的专业精度使这台机器成为质量控制实验室的可选。

维氏硬度测试系统的演变

维氏硬度测试最初由英国维氏公司于20世纪20年代开发，用于测试合金装甲板，现在仍用于评估金属表面的焊接接头和热影响区（HAZ）。如今，微型维氏硬度计和宏观维氏硬度计已用于工业拉伸试验和质量控制过程。

在微观和宏观维氏硬度计制造领域，NextGen的维氏硬度计系统现在在易用性和自动化方面处于市场靠前地位。软件应用创新为专业化测试，和质量控制符合产品，是工业金属加工和制造商企业。借助软件应用程序，维氏硬度测试系统可以测量大面积区域，将各个测试结果和坐标拼接在一起。

NextGen提供的所有装置都被视为半自动装置。它们只需按一下按钮即可在试样上进行压痕。附加值是自动转塔，每次压痕后从压头切换到光学透镜。

更专业的系统提供全自动XYZ工作台运动。结合专业的光学和分析软件，操作员能够在软件中绘制几乎无限数量的压痕，按下播放键，并让系统完成其余的工作。完成后，软件将整齐地将测试结果绘制在有组织的图表中。

维氏硬度测试系统的耗材

维氏硬度计的简单性允许相对狭窄的易损件和适用备件选择。它们包括：

压头

维氏硬度测试的一个独特之处在于，每个程序始终使用相同的压头。维氏压头总是由钻石制成，形状像倒金字塔。从理论上讲，这应该是一种统一的测试方法，无论样品材料由什么组成。

然而，近年来进行一种测试是不够的。作为回应，一些制造商为他们的维氏硬度计设计了双转塔系统或多转塔系统，用于压头。如果机器本身可以执行布氏和维氏原理以外的其他测试程序，这将允许操作员在压头类型之间快速切换。可According to要求提供NIST认证压头的全部范围。

光学评估

与布氏硬度和努氏硬度测试一样，维氏硬度程序也依赖于光学评估，以允许操作员测量压痕。According to型号的不同，维氏硬度计可能带有内置的光学示波器，或者它具有允许第三方光学附件的硬点。

光学测量设备是维氏硬度很高的耗材之一，因为没有它就无法测量测试结果。此外，它们是测试仪中最昂贵的组件。因此，维氏硬度计比市场上的其他测试仪更昂贵。

测试块

硬度测试块旨在通过在校准测试仪时作为操作员的参考来确保测试过程的准确性。每个块都有自己的硬度值，可以在测试之前安装到测试仪上。

由于每个块都有其单独的硬度值，因此称心的情况是寻找一组经过认证的硬度测试块，这些测试块代表了维氏硬度标度中的每个范围。自定义硬度值也是一个额外的好处，因为它们扩展了整个测试块集的适用性。可According to要求提供NIST认证测试块的全部范围。

软件支持

维氏、布氏和努氏手术的一个主要批评是它们容易犯人为错误。即使机器经过正确校准，操作员仍有可能不正确地测量压痕的尺寸。或者，操作员可能不正确地准备了样品的测试表面，导致结果不准确，或者在准备测试机器时使用了不正确的维氏耗材。

为了减少人为错误并保持高水平的准确性，一些制造商已经开发了带有软件支持的测试仪。某些程序可以扫描样品并识别样品位置的曲率。其他软件还可以执行自己的自动压痕扫描程序，从而纠正操作员在光学评估中犯的任何错误。

因此，建议为每个测试人员找到一个内置软件支持的测试人员。这也意味着操作员需要接受培训才能正确操作系统。但是，通过程序自动执行测试过程的更复杂阶段，操作员犯错误的可能性大大降低。

局限性

了解维氏硬度测试的基础知识

然而，与所有其他硬度测试一样，维氏程序并非没有缺陷。以下是其中的一些：

1. 广泛的材料准备

由于光学评估在维氏硬度测试中具有特色，因此试样表面的质量需要相当好。这意味着压头与试样接触的地方需要进行清洁、研磨和抛光。否则，测试结果不可靠。

2. 测试周期缓慢

与罗克韦尔方法相比，维氏硬度测试相对较慢。进行测试需要30到60秒。这不包括为该过程准备测试位置所花费的时间。

3. 价格

由于在测试过程中需要光学评估，维氏硬度计需要配备光学测量系统。因此，与洛氏硬度计相比，购买新的的维氏硬度计更昂贵。

此外，维氏硬度测试块等消耗品通常单独出售。但是，人们可能会找到一个供应商或制造商，将所有测试仪与基本耗材和配件捆绑在一起。这样，尽管价格很高，但您可以在一个软件包中拥有所需的所有东西。

结语

Despite its limitations, the Vickers hardness test is by far one of the more reliable hardness testing procedures. Its wide range of applications and ease of maintenance by Testers make the test a viable addition to any test facility or workshop.