維氏硬度試驗方法是英國史密斯（R.L.Smith）和塞德蘭德（G.E.Sandland）於1921年提出的。英國的維克斯—阿姆斯特朗（Vickers-Armstrong）公司試製了第一台以此方法進行試驗的硬度計。維氏硬度計是光機電一體化的高新技術產品，該機器造型新穎，具有良好的可靠性、可操作性和直觀性，是採用精密機械技術和光電技術的新型維氏和努普硬度測試儀器。
基本介紹
- 中文名：維氏硬度計
- 創始人：史密斯和塞德蘭德
- 提出時間：1921年
- 定義：測試器材
維氏硬度計,簡介,用途,試驗原理,功能配置,試驗優缺點,技術特徵,分類,表示方法,工作環境,常見故障與調修,
維氏硬度計
簡介
維氏硬度計的試驗力比較多，只要工件表面的粗糙度符合標準，維氏硬度計都可以檢測。維氏硬度計通過步進電機，對工件表面進行打壓，之後再由讀數顯微鏡測量壓痕的對角線的長度。之後利用對角線及試驗力的一個換算關係來測得維氏硬度。另外可以安裝維氏硬度計測量軟體，通過電腦顯示屏來顯示圖像，操作測量硬度值更方便和快捷。
用途
維氏硬度試驗主要用於材料研究和科學試驗方面小負荷維氏硬度試驗，主要用於測試小型精密零件的硬度，表面硬化層硬度和有效硬化層深度，鍍層的表面硬度，薄片材料和細線材的硬度，刀刃附近的硬度，牙科材料的硬度等。由於試驗力很小，壓痕也很小，試樣外觀和使用性能都可以不受影響。顯微維氏硬度試驗主要用於金屬學和金相學研究，用於測定金屬組織中各組成相的硬度，用於研究難熔化合物脆性等。顯微維氏硬度試驗還用於極小或極薄零件的測試，零件厚度可薄至3μm。
廣泛套用於測定微小、薄形試件、表面滲鍍層等試件的顯微硬度和測定玻璃、陶瓷、瑪瑙、人造寶石等較脆而又硬的材料的努氏硬度，是科研機構、工廠及質監部門進行材料研究和檢測的理想硬度測試儀器。適用範圍：熱處理、碳化、淬火硬化層，表面覆層，鋼，有色金屬和微小及薄形零件等。配備努氏壓頭後能測定玻璃、陶瓷、瑪瑙、人造寶石等較脆而又硬材料的努氏硬度。
試驗原理
維氏硬度計以49.03～980.7N的負荷,將相對面夾角為136°的方錐形金剛石壓入器壓材料表面,保持規定時間後，用測量壓痕對角線長度，再按公式來計算硬度的大小。它適用於較大工件和較深表面層的硬度測定。維氏硬度尚有小負荷維氏硬度，試驗負荷﹤1.949.03N，它適用於較薄工件、工具表面或鍍層的硬度測定；顯微維氏硬度，試驗負荷﹤1.961N，適用於金屬箔、極薄表面層的硬度測定。
試驗力除以壓痕表面積的商就是維氏硬度值。維氏硬度值計算公式：HV = 常數×試驗力/壓痕表面積 ≈0.1891 F/d2 …………式中：HV ――― 維氏硬度符號；F ――― 試驗力（單位N）；d ――― 壓痕兩對角線d1、d2的算術平均值（單位mm）。實用中是根據對角線長度d通過查表可得到維氏硬度值。國家標準規定維氏硬度壓痕對角線長度範圍為0.020～1.400mm。見上面維氏硬度計試驗原理圖示。
功能配置
試驗優缺點
1、優點：
維氏硬度計試驗測量範圍寬廣，從很軟的材料（幾個維氏硬度單位）到很硬的材料（3000個維氏硬度單位）都可測量。
維氏硬度計試驗最大的優點在於其硬度值與試驗力的大小無關，只要是硬度均勻的材料，可以任意選擇試驗力，其硬度值不變。這就相當於在一個很寬廣的硬度範圍內具有一個統一的標尺。這一點又比洛氏硬度試驗來得優越。
在中、低硬度值範圍內，在同一均勻材料上，維氏硬度試驗和布氏硬度試驗結果會得到近似的硬度值。維氏硬度計試驗的試驗力可以小到10gF，壓痕非常小，特別適合測試薄小材料。
2、缺點
維氏硬度計試驗效率低，要求較高的試驗技術，對於試樣表面的光潔度要求較高，通常需要製作專門的試樣，操作麻煩費時，通常只在實驗室中使用。
技術特徵
維氏硬度計是採用精密機械技術、光電技術、圖形圖像處理技術和材料硬度分析軟體的新型維氏和努普硬度測試儀器。電腦全功能維氏硬度計外觀新穎，採用微機控制,通過軟體鍵輸入，能調節測量光源強弱，預置試驗力保持時間、維氏和努氏試驗方法切換、檔案號與儲存等。在軟鍵面板上的LCD大顯示屏能顯示試驗方式、試驗力、壓痕測量長度、硬度值、試驗力保持時間、測量次數並能鍵入年、月、日，試驗結果可通過微型印表機輸出，也可通過RS232接口與計算機連網。通過面板輸入測量壓痕對角線長度、螢幕直接讀出硬度值，簡便了查表的繁瑣。電腦全功能維氏硬度計採用獨特的壓痕測量轉換和測微目鏡一次測量讀數機構。使用方便，測量精度高。電腦全功能維氏硬度計配置的自動轉塔結構讓測量過程更加自動化，測量速度和效率更加快捷方便.電腦全功能維氏硬度計能對所測壓痕和材料金相組織進行拍攝,數據分析以及讀取，使測量過程更加方便快捷。
分類
1、從力值上分：
一、顯微硬度計：指施加力值小於2公斤的維氏硬度計，（比如：MC010-HV-1000）；
二、維氏硬度計：指施加力值大於2公斤而小於120公斤的維氏硬度計，（比如：MC010-HVS-50）；
2、從力值施加方式上分：
一、砝碼載入的維氏硬度計：比如MC010-HVST-30Z；
全功能維氏硬度計
全功能維氏硬度計二、電子載入的維氏硬度計：比如MC010-HVSD-50Z；
3、從測試顯示方式上分：
一、普通維氏硬度計：比如MC010-HV-5；
二、數顯維氏硬度計：比如MC010-HVS-20；
三、自動轉塔維氏硬度計：比如MC010-HV-30Z；
四、數顯自動轉塔維氏硬度計：比如MC010-HVS-5Z；
五、全功能維氏硬度計：比如MC010-HVST-50Z；
六、維氏硬度測量分析系統：比如HMAS測量控制系統
4、從力值檔位上分：
一、五檔力維氏硬度計，比如：MC010-HV-10Z
二、八檔力維氏硬度計，比如：JSJTC-2010-50
表示方法
維氏硬度計表示為HV，維氏硬度符號HV前面的數值為硬度值，後面為試驗力值。常見的有HV5,HV10，HV20，HV30，HV50和HV100標準的試驗保持時間為10～15S。但對於有色金屬則不能小於30秒，如果選用的時間超出這一範圍，在力值後面還要註上保持時間。例如：
300HV30—表示採用294.2N（30kg）的試驗力，保持時間10～15S時得到的硬度值為300。
450HV30/25—表示採用294.2N（30kg）的試驗力，保持時間25S時得到的硬度值為450。
工作環境
1.在室溫10~35℃的範圍內;
2.在穩固的基礎上水平安裝;
3.在無震動的環境中;
4.周圍無腐蝕性介質;
5.室內相對濕度不大於65%.
2.在穩固的基礎上水平安裝;
3.在無震動的環境中;
4.周圍無腐蝕性介質;
5.室內相對濕度不大於65%.
常見故障與調修
硬度計的種類較多，在工礦企事業和科研單位中套用最普遍的以金屬洛氏、布氏、維氏硬度計為主，其中金屬洛氏和金屬布氏硬度計相對於金屬維氏硬度計結構簡單。常見故障的調修並不是很困難。下面就金屬維氏硬度計常見故障調修介紹如下。
根據多年來的工作實踐，在檢定和修理工作開始前應先從調整工作檯的水平入手，然後觀察主軸、槓桿、升降絲桿、緩衝機構及測量裝置是否正常、靈活。保證對設備性能有一基本了解。然後再針對出現的情況逐一解決。
(1)加荷指示燈、測量顯微鏡燈不亮
首先檢查電源是否接好，然後檢查開關、燈泡等。如排除這些因素後還不亮，就要看看負荷是否全部加上或簧片開關是否正常。排除之後仍不正常，就必須從線路(電路)入手逐步排查。
(2)測量顯微鏡內渾濁，看不到或看不清壓痕
這應從調整顯微鏡焦距和燈光入手，調整之後仍不清楚，則應分別轉動物鏡和目鏡，並分別移動鏡內帶虛線、實線、刻線的三塊平鏡，仔細觀察問題出在哪一塊鏡面上，然後卸下，用長纖脫脂棉沾無水酒精擦洗乾淨，按相反順序裝好後觀測，如仍未解決，則送修或更換測微顯微鏡。
(3)壓痕不在視場內或稍轉動工作檯，壓痕位置變化很大
出現這種情況的原因是由於壓頭、測量顯微鏡、工作檯三者軸心不同造成的。由於壓頭固定在工作軸底端，因此按以下順序分別調整。①調整主軸下端的活動間隙，以導向座下端面不直接接觸主軸錐面為準；②調整轉軸側面螺釘使工作軸和主軸同(軸)心，調好後，在試塊上壓出一壓痕，觀察其在顯微鏡中位置，並記錄；③輕輕轉動工作檯(保證試塊在工作檯上不移動)在顯微鏡下找出試塊上不轉動的一個點，此點即為工作檯軸心；④稍鬆開升降絲桿壓板上的螺釘和底部螺絲，輕移整個升降絲桿，使工作檯軸心與測量顯微鏡中記下壓痕的位置重合，然後固緊壓板螺釘和調整螺絲，壓出一壓痕相互對照。重複以上步驟，直至完全重合為止。
(4)檢定時示值超差的原因及解決辦法
①測量顯微鏡標尺不準。用標準測微尺進行檢查。如不準可送修或更換。
②金剛石壓頭缺損。用80倍立體顯微鏡觀察，看其是否符合金剛石壓頭檢定規程規定。如有缺損更換壓頭。
③負(載)荷超出規程要求或負荷不穩，用小負荷三等標準測力計檢查。如負荷超出要求(±1.0%)但方向一致，這種情況是槓桿比例發生變化，可鬆開主軸保護帽，轉動力點觸頭，調整載荷(槓桿比)，調整好後固緊。如載荷不穩，可能是力點刀刃變鈍、支點鋼球磨損或工作軸與主軸不同心、工作軸內有較大摩擦等原因造成。這時檢查刀刃及鋼球，如變鈍或磨損，應修整或更換。檢查工作軸並清洗，一定要注意配齊軸周鋼球，同(軸)心的調整見步驟3。
(5)加荷時有衝擊現象
這種情況的發生與緩衝器油太少或油太髒有關。加滿油或清洗緩衝器後一般就可解決
故障類型：
1.加荷指示燈、測量燈不亮的故障；
2.測量顯微鏡內渾濁，看不到或者看不清壓痕；
3.壓痕不在神志內或稍轉動工作檯，壓痕位置變化比較大。
解決方法
1.首先要檢查電源是否接好，然後再檢查開關，燈泡等，如果排除這些因素還是不亮的話，就要看看負荷是否全部加上或者簧片開關是否正常。
2.這要從調整顯微鏡焦躁和燈光入手，調整之後仍然不清楚，則要分別轉動物鏡和目鏡，並分別移動鏡內帶虛線、實線、刻線的三塊平鏡，仔細的觀察問題出在哪一塊鏡面上，然後卸下，用張纖脫脂棉沾無水酒精擦拭乾淨。
3.對於出現這種情況的原因是由於壓頭，測量顯微鏡、工作檯三者軸心不同所造成的，只要按照說明書按順序分別調整下就可以了。
