维氏硬度试验
试验标准GB/T4043-1999《金属维氏硬度试验》规定了按三个试验力范围测量金属维氏硬度的方法，并规定维氏硬度试验对角线的长度范围为0.020-1.400mm表5-5
试验力范围N 硬度符号 试验名称
≥49.03
1.961≤0.098≤HV0.2-HV01-小负荷维氏硬度试验
显微维氏硬度试验
1.维氏硬度试验原理
硬度试验所用的压头是两个相对面之间夹角为136°的金刚石正四面体，在选定的试验力F下将压头压入试样表面，经规定的保持时间后撤去试验力，在试样表面压出一个正四面体形的压痕，测量压痕对角线的长度d。利用压痕对角线的平均值计算压痕的表面积。维氏硬度值是试验力F除以压痕表面面积的商，用HV表示。
表达。
维氏硬度计算公式；HV = 常数 = 0.102
——金刚石压头顶端两相对面的夹角为136°
——试验力
——两压痕对角线长度之和的算术平均值
维氏硬度值不以单位表示。
在静力硬度测量方法中，维氏硬度试验法是测量精度最高的一种，此法硬度测量范围广，可以测量目前使用的大多数金属材料的硬度。
维氏硬度压头采用相对角为136°的金刚石正四面体，以便在不同的试验力条件下获得相同形状的压痕，从而使得各级试验力的试验结果相同。另外，在一定范围内，136°角的压头与布氏硬度值非常接近，特别是在布氏硬度试验中采用硬质合金球作为压头时。
维氏硬度用HV表示；硬度值在符号前，符号后依次排列；
1.选定试验力值；2.试验力保持时间（不标示10-15秒）
例如：/20表示在试验力294.2N(30Kgf)，持续20秒的情况下测得的硬度值为640。
意思是：在试验力9.81N(1Kgf)，维持10-15秒的情况下测得的硬度值为560。
2. 测试设备及仪器
根据试验力的大小，维氏硬度试验设备可分为维氏硬度计、小负荷维氏硬度计和微型维氏硬度计。试验设备应满足以下条件：
（1）维氏硬度计、小负荷维氏硬度计试验力的允许误差不得超过±1.0%。 对于显微维氏硬度计，当试验力大于0.时，示值相对误差不得超过±1.5%，示值重复性相对误差不得超过±1.5%；当试验力小于或等于0.时，示值相对误差不得超过±1.5%，示值重复性相对误差不得超过2.0%。
（2）金刚石圆锥相对面之间的夹角为136°±5°，圆锥轴线与压头柄之间的偏角不大于0.5°，圆锥相对两面的交线（横刃）长度，维氏硬度计不大于0.002mm，小负荷、微型维氏硬度计不大于0.001mm。
（3）维氏硬度计压痕测量装置的最小分度值不得超过0.5%d，允许误差在不超过0.2mm的长度时不得超过±0.001mm，在超过0.2mm的长度时不得超过±0.5%d。小负荷、微型维氏硬度计压痕测量装置在国家标准中有明确规定。
（4）硬度计示值的允许误差和变化量在国家标准中有规定。
（5）硬度计应在每次更换压头、试验台或支架后以及大量试件试验前进行每日检定。用于检定硬度计的标准硬度块应符合《二级维氏硬度块标准硬度块检定规程》（第83号）的规定。硬度计应定期由国家计量部门进行检定。
3. 样品
1、试样表面应平整、光滑，试验面不得有氧化皮及外来污物，尤其不得有油脂。避免加热或冷加工对试样表面硬度的影响。一般情况下，维氏硬度试验要求试验表面粗糙度Ra在0.4微米以下；小载荷和微小维氏硬度试验分别要求Ra在0.2和0.1微米以下（采用抛光/电解抛光工艺）。
2、制备试样时，应尽量减少加热或冷加工等因素对试样表面硬度的影响。
由于显微硬度压痕很浅，建议在处理试样时根据材料性质采用抛光或电解抛光。
3.试样或测试层的厚度应至少为压痕对角线长度的1.5倍。试验后试样背面不应出现可见的变形。
4.对于弯曲试件的试验结果应使用附录B（标准附录）进行修正。
5.对于截面较小或形状不规则的试件，可采用专门的支撑台进行试件安装或试验。
4、试运行要点；
1.试验一般在室温10-35℃下进行，对于对温度要求严格的试验，室温应为
23℃±5℃。
2.应采用表5-6所示的试验力进行试验。
表 5-6
维氏硬度试验 小载荷维氏硬度试验 显微维氏硬度试验
硬度符号试验力，N 硬度符号试验力，N 硬度符号试验力，N
HV549.03HV0.21..010.09807
.07HV0.32..0150.1471
.1HV0.54..020.1961
.2HV19..0250.2452
...61HV0.050.4903
..42HV0.10.9807
注1：维氏硬度试验可以使用大于980.7N的试验力。
2 显微维氏硬度试验的试验力为推荐值。
3. 试件支撑面应清洁，无其他污物（水垢、油脂、灰尘等）。试件应牢固地放置在刚性支撑台上，以确保试件在试验过程中不会移动。
4.使压头接触试样表面，垂直于试验面施加试验力。加力过程中不得有冲击和振动，直至试验力施加到规定值。从开始加力到完全施加试验力结束的时间应为2至10秒之间。对于小载荷维氏硬度试验和显微维氏硬度试验，压头下降速度不应超过0.2mm/s。
试验力保持时间为10～15秒，对于特殊材料，试验力保持时间可以延长，但误差在±2秒以内。
5、整个试验过程中，应防止硬度计受到冲击和振动。
6. 任何压痕中心到试样边缘的距离，对于钢、铜和铜合金，应至少为压痕对角线长度的 2.5 倍；对于轻金属、铅、锡及其合金，应至少为压痕对角线长度的 3 倍。
对于钢、铜、铜壁铁合金，相邻两个压痕中心之间的距离至少应为压痕对角线长度的3倍；对于轻金属、铅、锡及合金，相邻两个压痕中心之间的距离至少应为压痕对角线长度的6倍。如果相邻两个压痕的尺寸不同，应以较大的一个压痕来确定压痕间距。
7.测量压痕两对角线的长度，取算术平均值，按附录C（标准附录）计算维氏硬度值。也可根据公式计算硬度值。
压痕在平面上的两条对角线的长度差不应超过对角线平均值的5%，若超过5%，应在试验报告中注明。
8、一般情况下建议报告每个样品三个点的硬度测试值。
5. 测试结果处理
根据所测压痕对角线的平均长度计算维氏硬度值，或按国家标准附录《金属维氏硬度试验方法》查维氏硬度值。取多次测定的硬度值的算术平均值作为该试样的硬度值。硬度值当大于或等于100时，四舍五入为整数；当大于或等于10且小于100时，四舍五入为小数点后一位；当小于10时，四舍五入为小数点后两位。
6.适用范围、优缺点
维氏硬度试验主要适用于测定各种表面处理过的扩散层或镀层的硬度及较小、较薄的工件的硬度。显微维氏硬度也可用于测定合金中组成相的硬度。
与布氏、洛氏硬度试验相比，维氏硬度试验有许多优点。由于所用的压头为四面体，当试验力变化时，压痕角度保持不变。因此，试验力可以从小到大任意选取。测得的硬度值从低到高标度都是连续的，没有布氏硬度的制约，也没有洛氏硬度那样换不同标度，会造成不同标度的硬度不统一的问题。由于压痕为金字塔形，棱角分明，采用对角线测量，准确可靠。维氏硬度试验的缺点是硬度值测定比较麻烦，工作效率不如洛氏硬度高，不适用于批量生产的常规检验。