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影响显微硬度值准确性三大因素


文章来源:北京联合盛朝技贸有限公司

 

  一、显微硬度计误差的影响,仪器误差主要反映在负荷、压头与显微镜的精度

  1、负荷的影响:主要因素为砝码重量超差,表现为锈蚀、损伤、表面镀层脱落等;负荷弹簧性能变化等;负荷作用力方向与试样不垂直,这时显微硬度计会产生一个水平分力,使负荷减小;加荷机构上未被平衡的摩擦阻力,常常是由于机体安装水平未调整好,或者由于主轴导向机构不对中心所引起。

  一般来讲,负荷值的误差与硬度值误差成正比,但方向相反。即当符合误差为±1%时,硬度值产生的误差为±1%。显微硬度计硬度误差还随负荷的降低而增高,所以在试验条件允许的情况下,应尽可能选用较大的负荷进行试验。

  2、压头的影响:压头的几何形状和其面角与横刃的公差应受技术条件规定的约束,否则均会对显微硬度计硬度值造成影响,但这决定与压头生产的厂家。压头的四个三角形工作面应光滑、平整和有良好的光洁度,有条件的单位应对新的压头进行检验。在使用过程中压头受到损伤,如顶角磨损、压头工作面上附着有油污或压头上粘滞着某些金属,会使压痕边缘粗糙和不规则,这些均会增大测量误差,影响示值精度。

  3、显微镜的精度:测微目镜的测量精度不够,会造成压痕对角线的测量误差,对显微硬度值的影响的计算公式与维氏相同,压痕对角线的误差会使硬度值的误差成倍增长,即硬度误差是压痕对角线误差的两倍。此外,物镜放大倍数的准确性也直接影响到硬度值的计算结果。因此,显微硬度计应该定期进行校正,即检查和校正在高倍和低倍物镜下,测微目镜上每一小格的实际格值。

  其他还应注意到数值孔径、照明条件、光学系统的质量等,这些均与获得准确的硬度数值有关。

  二、试样材料的特征和加工方法的影响

  1、试样本身的影响

  试样材料有明显的织构特征时,用显微硬度计试验时压痕形状将不规则;压痕在一个晶粒上不同的位置,如在晶内或邻近晶界或邻近第二相,对所测得的结果都会有影响;如果被测晶粒极薄,压痕会陷入底下的晶粒之中;经变形的试样应注意纵横断面;即使是单相合金,对于一个晶粒与另一个晶粒的位向有所不同,也会反映出差异。综上所述,应注意到压痕的位置最少应距离晶界一个压痕对角线的长度。被测晶粒的厚度至少10倍于压痕的深度。在选择测定位置时,宜选择较大的晶粒和相对粗大的相,因为小的晶粒或相很可能是极薄的一片。

  在试样表面特征方面,如试样表面光洁度、表面有无疏松、工作面与支撑面的不平衡度均与所测结果的准确性有影响。

  2、试样加工方法的影响

  机械抛光对显微硬度计硬度值有明显影响,这是因为抛光时表层会产生很小的塑性变形,有表层还会产生一层很薄的非晶层,所以机械抛光所测得的显微硬度值比电解抛光所测得的结果要高。这在低负荷时(小于10克)更为明显。不良的机械抛光,能使钢材的显微硬度值增高25~28%,铝合金增高10~12%,铜合金增高45~55%.因此,用机械抛光制备试样时,应注意用较小的研磨压力,尽量缩短抛光时间。有条件时,最好选用电解抛光方法。

  三、试验条件和操作方法的影响

  工作室的环境条件,如室内和附近是否有产生振动的其它设备等。操作方法上如加负荷的速度、加负荷后保持的时间长短以及测试人员视力、工作熟练程度和质量等主观因素均会造成影响。

  除以上所述的三个主要方面的影响显微硬度计值外,应特别提出,在显微硬度试验中,即使负荷本身不存在超差的情况,对于同一均匀试样,其它试验条件均处于理想条件下,当改变负荷时,也会出现所得硬度值不相同的情况。这是由于压头以一定的负荷压入试样表面,试样表面上形成压痕,当负荷去除后,压痕将因金属的弹性回复而稍微缩小。弹性回复是金属的一种性能,它只与金属的种类有关,而与产生压痕的负荷无关。就是说,不管负荷变化如何,压痕的大小怎样,弹性回复几乎都是一个定值。因此,当负荷较小时,压痕因弹性回复而收缩的比例就比较大,所以根据回复后压痕尺寸计算求得的显微硬度值总是比较高。