淺述顯微硬度自動測量程序在金相試驗中的應用

李慧 邢建偉 張敬彤

摘 要：通過對顯微硬度自動測量程序在金相試驗中的應用過程的論證驗證，并對比顯微硬度自動測量程序和手動測試的重復性和最大誤差，從而驗證顯微硬度自動測量程序的必要性和有效性。

關鍵詞：顯微硬度自動測量程序；金相試驗；手動測量

顯微硬度試驗可用于化學熱處理的滲碳層、滲氮層，金屬擴散層以及鍍層的測定，還可用于熱處理材料表面顯微組織的顯微硬度試驗以及金屬表面淬火的硬化層等，除此之外，還可以研究整個過渡層的性能；對不同厚度的鋁帶（箔）、不銹鋼帶、紫銅帶、黃銅帶等和半成品測試顯微硬度；以及晶粒內部不均勻性研究等。隨著科技發展，材料生產能力提升，檢測試驗任務尤為重要，結構鋼真空熱處理后的表面顯微組織檢測、金屬擴散層及鍍層檢測，以及晶粒內部的不均勻性及質量問題分析和失效零部件硬度分析等越來越多，為了便于實際生產應用提高試驗效率，顯微硬度計的自動測試程序應用變得尤為重要。

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荷加載的保持時間黑色金屬為10～15秒，有色金屬為30～35秒。顯微努氏硬度一般要求負荷加載的保持時間黑色金屬為5～15秒，有色金屬為30秒。

1 顯微硬度在金相檢測中的應用

顯微硬度在金相檢測中主要的應用有硬度曲線測定和平均硬度值測定。

1.1 滲層深度及表面顯微組織測定

滲層深度及表面顯微組織測定主要指化學熱處理的滲碳層、滲氮層，金屬擴散層以及鍍層，結構鋼保護氣氛熱處理后表面顯微組織的顯微硬度試驗以及金屬表面淬火的硬化層等，均可用硬度曲線的方法進行測定。另外硬度曲線除能直接測定滲碳層（硬化層）的硬度外，還可用以研究整個過渡層的性能。通過編制自動測量程序可從距表面規定距離處開始垂直試樣表面每隔固定距離測量一次硬度直至心部，進行多次測量，將測量結果繪制成一條硬度曲線，確定整個滲層深度。

表面顯微組織測定是用于測定某結構鋼保護氣氛熱處理后其表面質量（增碳、脫碳、增碳及晶間氧化等），即按要求載荷在試樣檢測面上沿垂直于表面方向打顯微硬度，硬度壓痕應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件進行表面顯微硬度測定，編制自動測量程序進行硬度曲線測定，得出相應的硬度曲線，試驗結果見表1、圖1。

1.2 平均硬度值測定

平均硬度值測定主要用于平時使用前的硬度計校準、晶粒內部的不均勻性測定及質量問題分析和失效零部件硬度分析等。通過編制自動測量程序可對材料選定范圍的硬度值按要求進行有規律測定并計算平均硬度值。例如在使用前進行硬度計校準，選取與檢測用載荷及硬度值相匹配的標準硬度塊進行測定，自動測量程序測定結果見表2。

2 自動測試程序和手動測試程序的比較

選取一塊HK0.5656的標準試塊采用自動測量程序和手動測試，并對比測試結果。

2.1 自動測試程序

2.2 手動測試

校準顯微硬度計后，進行手動測量，在標準試塊上選定5個點依次打顯微硬度。

d：是所測對角線的平均值μm；

ds：是標準壓痕報告給出的平均對角線長度μm。

自動測試程序的最大誤差大于手動測試，手動測試和自動測試的重復性和最大誤差均符合相關資料要求。

3 結束語

顯微硬度試驗自動測量程序硬度曲線測定可用于保護氣氛熱處理材料表面顯微組織的測定以及生產過程控制化學熱處理的滲碳層、滲氮層，金屬擴散層以及鍍層等。顯微硬度試驗自動測量程序平均硬度值測定可用于組織均勻性測定，質量問題分析和失效零部件硬度分析等。顯微硬度自動測量程序和手動測量的準確性和重復性均滿足相關資料要求，尤其是在硬度曲線測定時自動測量程序可以準確定位、快速測量，效率高于手動測量，推薦采用自動測量程序。根據金相檢測經驗，自動測試程序對試樣制備要求嚴格，必須嚴格控制加工硬化層及表面劃痕等制樣缺陷，以避免在自動測量過程中程序識別不清無法測定。

參考文獻

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