基于仪器化Vickers压入名义硬度确定材料维氏硬度的方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于仪器化Vickers压入名义硬度确定材料维氏硬度的方法，该方法利用Vickers压头仪器化压入材料所得载荷-位移曲线来确定被测材料的仪器化压入比功与名义硬度，然后利用所建立的函数关系进一步确定被测材料的维氏硬度。与维氏硬度的直接压痕测量方法相比，该方法的突出优点为：无需测量Vickers压痕对角线长度，避免了直接压痕测量方法存在的因Vickers压痕顶角不清晰导致测量压痕对角线长度困难或不准确的问题。
【专利说明】基于仪器化Vickers压入名义硬度确定材料维氏硬度的方 法
【技术领域】
[0001] 本发明属于材料力学性能测试领域。具体涉及一种利用Vickers压头仪器化压入 载荷-位移曲线来确定被测材料维氏硬度的方法。
【背景技术】
[0002] 材料的维氏硬度一般由维氏硬度计来测定，其基本原理是利用金刚石Vickers压 头对材料表面实施某一最大压入载荷为P m的压入测试，保持最大压入载荷15-30秒后进 行卸载，然后借助显微镜测量Vickers压痕对角线长度d，最后通过公式确定材料的维氏 硬度：队 (^?4)=25^1168°?111/(12。在上述测量过程中，压痕对角线长度的确定是基�。� Vickers压痕顶角清晰与否是影响压痕对角线长度测量的关键。当测试载荷小或者材料 表面存在粗糙度问题时，往往存在因 Vickers压痕顶角不清晰导致测量压痕对角线长度困 难或不准确的问题。针对此问题，人们在上世纪九十年代初研制成功了可同时测量金刚石 Vickers或Berkovich压头在压入材料过程中的压入载荷与压入深度（或称压入位移），并 据此提出材料硬度新的测试方法，该类硬度统称为仪器化压入硬度，该类仪器统称为仪器 化压入仪。仪器化压入硬度的测试特点是不需要测量压痕对角线长度。但是，使用仪器化 压入硬度也存在一个突出问题，即它与传统维氏硬度的关系问题。为解决该问题，本发明 应用量纲定理及弹塑性有限元数值分析方法建立了一种基于Vickers压头仪器化压入比 功与名义硬度确定材料维氏硬度的方法，该方法利用Vickers压头仪器化压入材料所得载 荷-位移曲线来确定被测材料的仪器化压入比功与名义硬度，然后利用所建立的函数关系 进一步确定被测材料的维氏硬度。与维氏硬度的直接压痕测量方法相比，该方法的突出优 点为：无需测量Vickers压痕对角线长度，避免了直接压痕测量方法存在的因 Vickers压痕 顶角不清晰导致测量压痕对角线长度困难或不准确的问题。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种基于Vickers压头仪器化压入材料所得载荷-位移曲线 确定材料维氏硬度的方法，该方法无需测量Vickers压痕对角线长度，可避免直接压痕测 量方法存在的因 Vickers压痕顶角不清晰导致测量压痕对角线长度困难或不准确的问题。
[0004] 为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
[0005] -种基于仪器化Vickers压入名义硬度确定材料维氏硬度的方法，该方法利用 Vickers压头仪器化压入材料所得载荷-位移曲线来确定被测材料的仪器化压入比功与 名义硬度，然后利用所建立的函数关系进一步确定被测材料的维氏硬度，具体包括以下步 骤：
[0006] 1)利用仪器化压入仪和金刚石Vickers压头对被测材料实施某一最大压入载荷 为P m的仪器化压入测试，获得压入载荷-位移曲线，同时利用该曲线确定金刚石Vickers压 头的最大压入深度h m与名义硬度Hn = Pm/A (hm)，其中，A 〇〇为对应最大压入深度时的压头 横截面积，当不考虑压头尖端钝化W
【权利要求】
1. 一种基于仪器化Vickers压入名义硬度确定材料维氏硬度的方法，该方法利用 Vickers压头仪器化压入材料所得载荷-位移曲线来确定被测材料的仪器化压入比功与 名义硬度，然后利用所建立的函数关系进一步确定被测材料的维氏硬度，具体包括以下步 骤： 1) 利用仪器化压入仪和金刚石Vickers压头对被测材料实施某一最大压入载荷为Pm 的仪器化压入测试，获得压入载荷-位移曲线，同时利用该曲线确定金刚石Vickers压头的 最大压入深度hm与名义硬度H n = Pm/A (hm)，其中，A 〇〇为对应最大压入深度时的压头横截 面积，当不考虑压头尖端钝化时= 24.5<，而考虑压头尖端钝化时，则A (hm)应由压头 的面积函数A (h)来确定，即-
2) 通过分别积分载荷-位移曲线关系中的加载曲线和卸载曲线计算压入加载功Wt、卸 载功We，并在此基础上计算压入比功W e/Wt ; 3) 根据维氏硬度hv与仪器化压入比功wywt及名义硬度Hn的关系最终确定被测材料 的维氏硬度Hv: Hv = Hnf (ffe/fft) =Hn[0. 7881+1. 5300 (ffe/fft)-2. 7221 (ffe/fft)2+4. 2909 (ffe/fft) 3-2. 4400 (ffe/fft)4]
【文档编号】G01N3/42GK104122153SQ201410348995
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】马德军, 丛华, 孙亮, 张传清, 江鹏程, 陈伟, 王家梁, 宋仲康, 黄勇 申请人:中国人民解放军装甲兵工程学院
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
