浅述显微硬度自动测量程序在金相试验中的应用

摘 要：通过对显微硬度自动测量程序在金相试验中的应用过程的论证验证,并对比显微硬度自动测量程序和手动测试的重复性和最大误差,从而验证显微硬度自动测量程序的必要性和有效性.

关 键 词：显微硬度自动测量程序；金相试验；手动测量

显微硬度试验可用于化学热处理的渗碳层、渗氮层,金属扩散层以及镀层的测定,还可用于热处理材料表面显微组织的显微硬度试验以及金属表面淬火的硬化层等,除此之外,还可以研究整个过渡层的性能；对不同厚度的铝带（箔）、不锈钢带、紫铜带、黄铜带等和半成品测试显微硬度；以及晶粒内部不均匀性研究等.随着科技发展,材料生产能力提升,检测试验任务尤为重要,结构钢真空热处理后的表面显微组织检测、金属扩散层及镀层检测,以及晶粒内部的不均匀性及质量问题分析和失效零部件硬度分析等越来越多,为了便于实际生产应用提高试验效率,显微硬度计的自动测试程序应用变得尤为重要.

显微硬度分为维氏显微硬度和努氏硬度.显微硬度适用于HV8～2000的材料.显微维氏硬度一般要求负荷加载的保持时间黑色金属为10～15秒,有色金属为30～35秒.显微努氏硬度一般要求负荷加载的保持时间黑色金属为5～15秒,有色金属为30秒.

1显微硬度在金相检测中的应用

显微硬度在金相检测中主要的应用有硬度曲线测定和平均硬度值测定.

1.1渗层深度及表面显微组织测定

渗层深度及表面显微组织测定主要指化学热处理的渗碳层、渗氮层,金属扩散层以及镀层,结构钢保护气氛热处理后表面显微组织的显微硬度试验以及金属表面淬火的硬化层等,均可用硬度曲线的方法进行测定.另外硬度曲线除能直接测定渗碳层（硬化层）的硬度外,还可用以研究整个过渡层的性能.通过编制自动测量程序可从距表面规定距离处开始垂直试样表面每隔固定距离测量一次硬度直至心部,进行多次测量,将测量结果绘制成一条硬度曲线,确定整个渗层深度.

表面显微组织测定是用于测定某结构钢保护气氛热处理后其表面质量（增碳、脱碳、增碳及晶间氧化等）,即按要求载荷在试样检测面上沿垂直于表面方向打显微硬度,硬度压痕应答在垂直于表面的一条或多条平行线上.选取一真空热处理随炉试验件进行表面显微硬度测定,编制自动测量程序进行硬度曲线测定,得出相应的硬度曲线,试验结果见表1、图1.

1.2平均硬度值测定

平均硬度值测定主要用于平时使用前的硬度计校准、晶粒内部的不均匀性测定及质量问题分析和失效零部件硬度分析等.通过编制自动测量程序可对材料选定范围的硬度值按要求进行有规律测定并计算平均硬度值.例如在使用前进行硬度计校准,选取与检测用载荷及硬度值相匹配的标准硬度块进行测定,自动测量程序测定结果见表2.

2自动测试程序和手动测试程序的比较

选取一块HK0.5656的标准试块采用自动测量程序和手动测试,并对比测试结果.

2.1自动测试程序

2.2手动测试

校准显微硬度计后,进行手动测量,在标准试块上选定5个点依次打显微硬度.

d：是所测对角线的平均值μm；

ds：是标准压痕报告给出的平均对角线长度μm.

自动测试程序的最大误差大于手动测试,手动测试和自动测试的重复性和最大误差均符合相关资料要求.

3结束语

显微硬度试验自动测量程序硬度曲线测定可用于保护气氛热处理材料表面显微组织的测定以及生产过程控制化学热处理的渗碳层、渗氮层,金属扩散层以及镀层等.显微硬度试验自动测量程序平均硬度值测定可用于组织均匀性测定,质量问题分析和失效零部件硬度分析等.显微硬度自动测量程序和手动测量的准确性和重复性均满足相关资料要求,尤其是在硬度曲线测定时自动测量程序可以准确定位、快速测量,效率高于手动测量,推荐采用自动测量程序.根据金相检测经验,自动测试程序对试样制备要求严格,必须严格控制加工硬化层及表面划痕等制样缺陷,以避免在自动测量过程中程序识别不清无法测定.