試樣準(zhǔn)備
尺寸要求:試樣的表面應(yīng)平整光滑,對(duì)于小尺寸試樣,其厚度或直徑應(yīng)滿足測(cè)試要求。一般來說,試樣的厚度至少要大于壓痕深度的 10 倍。例如,若預(yù)估壓痕深度為 0.1mm,那么試樣厚度至少應(yīng)為 1mm,以保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性,避免底面或邊緣效應(yīng)對(duì)硬度測(cè)試的影響。
表面粗糙度:試樣表面粗糙度要達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn),通常 Ra 應(yīng)小于 0.8μm。可以使用磨床、砂紙等工具對(duì)試樣表面進(jìn)行打磨。如果表面過于粗糙,壓痕周圍的材料可能會(huì)出現(xiàn)不均勻變形,導(dǎo)致硬度值出現(xiàn)較大偏差。
清潔處理:在測(cè)試前,需要將試樣表面的油污、氧化皮、灰塵等雜質(zhì)清除干凈??梢允褂糜袡C(jī)溶劑(如丙酮)擦拭,也可以用超聲波清洗機(jī)清洗,確保壓痕位置的材料純凈,這樣才能真實(shí)反映材料的硬度。
硬度計(jì)安裝與調(diào)試
安裝壓頭:根據(jù)測(cè)試要求選擇合適的壓頭。維氏硬度計(jì)常用的是正四棱錐體金剛石壓頭。在安裝壓頭時(shí),要確保壓頭安裝牢固,不能有松動(dòng)現(xiàn)象。一般是將壓頭輕輕插入硬度計(jì)的壓頭座中,然后使用工具旋緊固定螺絲。
調(diào)整載荷:根據(jù)材料的硬度范圍和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),選擇合適的試驗(yàn)力。試驗(yàn)力的范圍通常在 0.09807N - 980.7N 之間。例如,對(duì)于較軟的材料,如銅合金,可選擇較小的試驗(yàn)力,如 0.4903N;對(duì)于較硬的材料,如淬火鋼,可選擇較大的試驗(yàn)力,如 49.03N。通過硬度計(jì)上的載荷調(diào)節(jié)旋鈕來設(shè)定試驗(yàn)力,并且要檢查硬度計(jì)的載荷機(jī)構(gòu)是否正常工作,確保施加的試驗(yàn)力準(zhǔn)確。
校準(zhǔn)硬度計(jì):在使用前,需要對(duì)硬度計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)??梢允褂脴?biāo)準(zhǔn)硬度塊進(jìn)行校準(zhǔn),將硬度計(jì)的壓頭壓在標(biāo)準(zhǔn)硬度塊上,施加規(guī)定的試驗(yàn)力,保持一定時(shí)間(一般為 10 - 15 秒)后,讀取硬度計(jì)顯示的硬度值,與標(biāo)準(zhǔn)硬度塊的標(biāo)稱硬度值進(jìn)行對(duì)比。如果誤差在允許范圍內(nèi)(一般為 ±1.5%),則硬度計(jì)可以正常使用;如果誤差超出范圍,則需要對(duì)硬度計(jì)進(jìn)行調(diào)整或維修。
測(cè)試操作過程
放置試樣:將準(zhǔn)備好的試樣平穩(wěn)地放置在硬度計(jì)的工作臺(tái)上,確保試樣與工作臺(tái)接觸良好。對(duì)于一些不規(guī)則形狀的試樣,可以使用夾具將其固定,防止在測(cè)試過程中試樣移動(dòng)。
定位壓痕位置:通過硬度計(jì)的升降機(jī)構(gòu)和十字交叉瞄準(zhǔn)裝置,將壓頭對(duì)準(zhǔn)試樣上需要測(cè)試的位置。在定位時(shí),要盡量使壓痕位于試樣的中心區(qū)域或者符合測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)要求的位置,避免在邊緣、缺陷或不均勻的區(qū)域進(jìn)行測(cè)試。
施加試驗(yàn)力:?jiǎn)?dòng)硬度計(jì)的加載機(jī)構(gòu),緩慢地施加選定的試驗(yàn)力,使壓頭壓入試樣表面。在施加試驗(yàn)力的過程中,要保持加載速度均勻,一般加載速度控制在 0.05 - 0.2mm/s 左右。當(dāng)試驗(yàn)力達(dá)到設(shè)定值后,保持一定時(shí)間(對(duì)于維氏硬度測(cè)試,保持時(shí)間通常為 10 - 15 秒),這個(gè)過程稱為 “保荷”。
卸載并讀取硬度值:保荷時(shí)間結(jié)束后,緩慢地卸載試驗(yàn)力,使壓頭離開試樣表面。此時(shí),硬度計(jì)的顯示屏或者顯微鏡系統(tǒng)會(huì)顯示出壓痕的對(duì)角線長(zhǎng)度。根據(jù)維氏硬度計(jì)算公式(HV = 1.8544F/d²,其中 HV 為維氏硬度值,F(xiàn) 為試驗(yàn)力,單位為 N;d 為壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度,單位為 mm),計(jì)算出硬度值。有些現(xiàn)代硬度計(jì)可以自動(dòng)計(jì)算并顯示硬度值,直接讀取即可。
測(cè)試后處理
記錄數(shù)據(jù):將測(cè)試得到的硬度值、試驗(yàn)力、壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度、試樣編號(hào)、測(cè)試位置等信息詳細(xì)地記錄下來。記錄數(shù)據(jù)的格式要規(guī)范,便于后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析。
清理設(shè)備和試樣:測(cè)試完成后,要清理硬度計(jì)的壓頭和工作臺(tái),防止殘留的材料或雜質(zhì)影響下一次測(cè)試。對(duì)于試樣,也要檢查其表面是否有損壞或變形,如果需要進(jìn)行多次測(cè)試,要確保下一次測(cè)試位置不受本次測(cè)試的影響。