李慧 邢建偉 張敬彤

摘 要：通過(guò)對(duì)顯微硬度自動(dòng)測(cè)量程序在金相試驗(yàn)中的應(yīng)用過(guò)程的論證驗(yàn)證，并對(duì)比顯微硬度自動(dòng)測(cè)量程序和手動(dòng)測(cè)試的重復(fù)性和最大誤差，從而驗(yàn)證顯微硬度自動(dòng)測(cè)量程序的必要性和有效性。

關(guān)鍵詞：顯微硬度自動(dòng)測(cè)量程序；金相試驗(yàn)；手動(dòng)測(cè)量

顯微硬度試驗(yàn)可用于化學(xué)熱處理的滲碳層、滲氮層，金屬擴(kuò)散層以及鍍層的測(cè)定，還可用于熱處理材料表面顯微組織的顯微硬度試驗(yàn)以及金屬表面淬火的硬化層等，除此之外，還可以研究整個(gè)過(guò)渡層的性能；對(duì)不同厚度的鋁帶（箔）、不銹鋼帶、紫銅帶、黃銅帶等和半成品測(cè)試顯微硬度；以及晶粒內(nèi)部不均勻性研究等。隨著科技發(fā)展，材料生產(chǎn)能力提升，檢測(cè)試驗(yàn)任務(wù)尤為重要，結(jié)構(gòu)鋼真空熱處理后的表面顯微組織檢測(cè)、金屬擴(kuò)散層及鍍層檢測(cè)，以及晶粒內(nèi)部的不均勻性及質(zhì)量問(wèn)題分析和失效零部件硬度分析等越來(lái)越多，為了便于實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用提高試驗(yàn)效率，顯微硬度計(jì)的自動(dòng)測(cè)試程序應(yīng)用變得尤為重要。

顯微硬度分為維氏顯微硬度和努氏硬度。顯微硬度適用于HV8～2000的材料。顯微維氏硬度一般要求負(fù)荷加載的保持時(shí)間黑色金屬為10～15秒，有色金屬為30～35秒。顯微努氏硬度一般要求負(fù)荷加載的保持時(shí)間黑色金屬為5～15秒，有色金屬為30秒。

1 顯微硬度在金相檢測(cè)中的應(yīng)用

顯微硬度在金相檢測(cè)中主要的應(yīng)用有硬度曲線測(cè)定和平均硬度值測(cè)定。

1.1 滲層深度及表面顯微組織測(cè)定

滲層深度及表面顯微組織測(cè)定主要指化學(xué)熱處理的滲碳層、滲氮層，金屬擴(kuò)散層以及鍍層，結(jié)構(gòu)鋼保護(hù)氣氛熱處理后表面顯微組織的顯微硬度試驗(yàn)以及金屬表面淬火的硬化層等，均可用硬度曲線的方法進(jìn)行測(cè)定。另外硬度曲線除能直接測(cè)定滲碳層（硬化層）的硬度外，還可用以研究整個(gè)過(guò)渡層的性能。通過(guò)編制自動(dòng)測(cè)量程序可從距表面規(guī)定距離處開(kāi)始垂直試樣表面每隔固定距離測(cè)量一次硬度直至心部，進(jìn)行多次測(cè)量，將測(cè)量結(jié)果繪制成一條硬度曲線，確定整個(gè)滲層深度。

表面顯微組織測(cè)定是用于測(cè)定某結(jié)構(gòu)鋼保護(hù)氣氛熱處理后其表面質(zhì)量（增碳、脫碳、增碳及晶間氧化等），即按要求載荷在試樣檢測(cè)面上沿垂直于表面方向打顯微硬度，硬度壓痕應(yīng)答在垂直于表面的一條或多條平行線上。選取一真空熱處理隨爐試驗(yàn)件進(jìn)行表面顯微硬度測(cè)定，編制自動(dòng)測(cè)量程序進(jìn)行硬度曲線測(cè)定，得出相應(yīng)的硬度曲線，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1、圖1。

1.2 平均硬度值測(cè)定

平均硬度值測(cè)定主要用于平時(shí)使用前的硬度計(jì)校準(zhǔn)、晶粒內(nèi)部的不均勻性測(cè)定及質(zhì)量問(wèn)題分析和失效零部件硬度分析等。通過(guò)編制自動(dòng)測(cè)量程序可對(duì)材料選定范圍的硬度值按要求進(jìn)行有規(guī)律測(cè)定并計(jì)算平均硬度值。例如在使用前進(jìn)行硬度計(jì)校準(zhǔn)，選取與檢測(cè)用載荷及硬度值相匹配的標(biāo)準(zhǔn)硬度塊進(jìn)行測(cè)定，自動(dòng)測(cè)量程序測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。

2 自動(dòng)測(cè)試程序和手動(dòng)測(cè)試程序的比較

選取一塊HK0.5656的標(biāo)準(zhǔn)試塊采用自動(dòng)測(cè)量程序和手動(dòng)測(cè)試，并對(duì)比測(cè)試結(jié)果。

2.1 自動(dòng)測(cè)試程序

2.2 手動(dòng)測(cè)試

校準(zhǔn)顯微硬度計(jì)后，進(jìn)行手動(dòng)測(cè)量，在標(biāo)準(zhǔn)試塊上選定5個(gè)點(diǎn)依次打顯微硬度。

d：是所測(cè)對(duì)角線的平均值μm；

ds：是標(biāo)準(zhǔn)壓痕報(bào)告給出的平均對(duì)角線長(zhǎng)度μm。

自動(dòng)測(cè)試程序的最大誤差大于手動(dòng)測(cè)試，手動(dòng)測(cè)試和自動(dòng)測(cè)試的重復(fù)性和最大誤差均符合相關(guān)資料要求。

3 結(jié)束語(yǔ)

顯微硬度試驗(yàn)自動(dòng)測(cè)量程序硬度曲線測(cè)定可用于保護(hù)氣氛熱處理材料表面顯微組織的測(cè)定以及生產(chǎn)過(guò)程控制化學(xué)熱處理的滲碳層、滲氮層，金屬擴(kuò)散層以及鍍層等。顯微硬度試驗(yàn)自動(dòng)測(cè)量程序平均硬度值測(cè)定可用于組織均勻性測(cè)定，質(zhì)量問(wèn)題分析和失效零部件硬度分析等。顯微硬度自動(dòng)測(cè)量程序和手動(dòng)測(cè)量的準(zhǔn)確性和重復(fù)性均滿足相關(guān)資料要求，尤其是在硬度曲線測(cè)定時(shí)自動(dòng)測(cè)量程序可以準(zhǔn)確定位、快速測(cè)量，效率高于手動(dòng)測(cè)量，推薦采用自動(dòng)測(cè)量程序。根據(jù)金相檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，自動(dòng)測(cè)試程序?qū)υ嚇又苽湟髧?yán)格，必須嚴(yán)格控制加工硬化層及表面劃痕等制樣缺陷，以避免在自動(dòng)測(cè)量過(guò)程中程序識(shí)別不清無(wú)法測(cè)定。

參考文獻(xiàn)

[1]張真成.顯微硬度法測(cè)定滲碳層深度的研究[J].冶金叢刊，1995（1）.