显微硬度计工作原理

1.2.1试验力小，对薄形样品或涂层均可测试;

1.2.2压痕小，可认为无损检测，同时可在极小范围内进行多点测试;

1.2.3全新浮点计算方法，使测试结果与理论结果完全一致;

1.2.4超大屏幕，显示清晰度高，完全中文操作系统，使用方便快捷;

1.2.5全新大三通光路系统，接近100%完全光吸收;

1.2.6物镜(压头)-塔台基板-光学系统-照明四者一体化结构设计，几乎做到了100%完美光学系统;

1.2.7主机硬件及软件采用预留端口设置，部分功能升级只需轻松拨码即可实现，使后续升级服务更加完美贴切;

1.2.8采用高端的图形图像处理技术与数据处理技术，图像压痕清晰，测试精度高;

1.2.9高精度的电机控制技术，让塔台转换更加轻松自如;

1.2.10可选择控制的塔台转动步数，让塔台定位更加精准;

1.2.11可调的加卸载系统，让操作人员可轻松的完成多次测试;

1.2.12可0-100%无级调节的照明系统，减轻了操作人员的视觉疲劳，同时自动控制的照明系统还可完成自动关闭与启动;

1.2.13高级存储系统可以随时记忆测试结果，避免断电带来的数据丢失，高级时钟控制系统，让时间更加明了;

1.2.14高精度的升降轴让机器运行更加平稳舒适;

1.2.15稳定的机械结构设计，使机器的使用寿命更长。

1.2.16垂直导轨结构的加卸荷系统，让加卸荷均在一个面上实现，保证了砝码施加实验力的稳定性，避免了凸轮式结构的在水平和垂直两个方向上施加力带来的不稳定现象

显微硬度计由主机、测微目镜、各种试台、标准硬度块、各种压头、物镜、调平角等构成。

测微目镜是用来观察金相或显微组织，确定测试部位，测量对角线长度，数据的采集等;硬度计主机则是完成目镜与压头的切换，在确定的测试部位进行施加载荷，完成平台的移动寻找像点等;相关附件主要是为了试件的夹持稳固等。

下面以MC010-HVST-1000ZA举例来说明显微硬度计的构造:

MC010-HVST-1000ZA显微硬度计主要由图像处理系统、机身、自动塔台控制系统、测微光学系统、大三通系统、加卸载机构、自动运动控制系统、升降系统、数据处理系统、显示模块及电路模块等。如下图示:

3.2.1图像处理系统

高端的图像处理系统采用最新光学技术与电子技术，通过大三通系统完美的与数据处理系统相结合，使压痕的测试及观察清晰准确，大大提高了测试精度。

3.2.2机身

世界主流设计概念的机体，呈现出精美的轮廓，高级的烤漆工艺让机身持久光亮如新。

3.2.3自动塔台控制系统

采用高精度的电气控制技术，配合一体化的塔台运转系统，即保证了物镜与压头的准确切换，同时也提高了定位精度，使塔台运转轻松自如。

3.2.4测微光学系统

超大视野的目镜，超大行程的十字平台移动结构，精准的光学系统，让操作人员能够轻松舒适的完成找基准、定位、选像及测量整个过程。

3.2.5大三通系统

自主知识产权的新一代大三通系统，直接定位于塔台基板上，配合一体化的照明系统，能够完美的与图像处理系统、数据处理系统、塔台控制系统及测微光学系统结合，实现了高精度定位、一体化设计及即时的升级扩展等现代仪器设计理念。

3.2.6加卸载机构

垂直导轨结构的加卸荷系统。

3.2.7自动运动控制系统

行程重复性高达2um的精度，可在行程范围内自由运动的控制方式，直接通过电脑控制的高精度载物台机构，不仅仅实现了操作的便利性，同时也为精密尺寸测量(如涂镀层厚度、金相分析及硬度梯度等)及金属结显微硬度计的使用与操作

2.1显微硬度计技术参数

2.1.1试验力:0.098N、0.245N、0.490N、0.981N、1.961N、2.942N、4.903N、9.807N，即:10gf、25gf、50gf、100gf、200gf、300gf、500gf、1000gf;

2.1.2施加试验力速度:0.05mm/s，自动加卸载试验力;

2.1.3目镜倍率:10X;

2.1.4物镜倍率:10X(观察)、40X(测量);

2.1.5压痕范围:最大压痕测量长度250mm，最小压痕测量长度0.1um;

2.1.6硬度测量范围:最大硬度值9999.9，最小硬度值0.001;

2.1.7测试储存次数:99次;

2.1.8试验力保荷时间:0-99秒;

2.1.9试件最大高度:85mm;

2.1.10压头中心到内壁距离:110mm;

2.1.11最小检测单位:0.025um;

2.1.12试台尺寸:110X100mm，试台移动范围30X30mm，最小读数0.01mm;

2.1.13光路切换方式:目镜与CCD摄影同时观看测试;

2.1.14电源:220V，50/60Hz;

2.1.15主机重量:毛重50kg;

2.1.16仪器外形尺寸:460X430X200mm;

硬度是一个重要的力学性能指标，它能反映材料弹性和塑性变形的特性指标。硬度测定时试样制备简单，试样基本不被破坏，接近无损检测，在不同尺寸与形状的试样上测定时，操作简便，测量速度快，并且硬度与强度之间有着相似的换算关系，根据硬度值能够得出近似的强度极限值;硬度测定是用标准形状和尺寸的较硬物体在一定压力下接触材料表面，测定材料在变形过程中表现出来的抗力，称为硬度测试。用不同的载荷施加力的方法所得到的硬度是表现材料抵抗塑性变形的能力，肖氏硬度则表现了材料抵抗弹性变形的能力;日常中我们把载荷大于1kg测试力的称为宏观硬度，它主要用于较大的试件，希望通过硬度测试能够反映材料的宏观性能;载荷小于1kg测试力的称为微观硬度，它主要用于小而薄的试件，希望反映出微小领域内的材料性能，如显微组织的相硬度、材料的表面硬度。

显微硬度的测试原理基本和维氏硬度测试相同，所不同的是压头采用的是两对面夹角为136°;底面为正方形的正四棱锥金刚石压头和一径角为 ，横断角为 的金刚石锥形压头，即:克努普金刚石压头(入下图)。显微硬度计和维氏硬度计所用的载荷分别为:1kg、2kg、3kg、5kg、10kg、20kg、30kg、50kg、100kg、120kg等，常用的为1kg、2kg、5kg、10kg、30kg、50kg。载荷的大小主要取决于试件的厚度。测试的最终硬度是通过压痕单位面积上所能承受的载荷来表示的。将选定的固定实验力(载荷)压入试样表面，并经过规定的保持时间(保荷)，然后卸除实验力(卸荷)后，在试样表面残留出一个底面为正方形的正四棱锥或克努普压痕，通过测微目镜测量其对角线的长度，得到压痕的面积，显微硬度值就是实验力与压痕表面积的比值。

上图为正四棱锥金刚石压头

采用正四棱锥金刚石压头的计算公式如下:

式中:F=所施加的载荷，单位为N;S=压痕在试样上的表面积;D为压痕两对角线长度;HV=显微维氏硬度值。

公式的推导:

则 ，式中:F单位:g;d单位:um。

φ角选择136°是为了使维氏硬度得到一个成比例的并在较低硬度时与布氏硬度基本一致的硬度值。在布氏测试法台规定0.25<d/D<0.5，最理想的d/D值是0.375, φ=44°,与此相对应的金刚石正四棱锥的两以面间夹角就是180°-44°=136°。

采用克努普金刚石压头的计算公式如下:

此时压痕的长对角线与短对角线的长度之比是7.11。硬度值为:

式中F单位:N

d 为长对角线，单位:mm

公式的推导:

式中:F单位:g;L单位:um。

【XHV-1000型数显触摸屏显微硬度计-主要特点】

【XHV-1000型数显触摸屏显微硬度计-应用范围】

◆ 黑色金属、有色金属、 IC薄片、层压金属、表面涂层

◆ 玻璃、陶瓷、玛瑙、宝石等

◆ 炭化层和淬火硬化层的深度及梯度的硬度测试

【XHV-1000型数显触摸屏显微硬度计-技术规格】 ◆ 试验力:(0.098、0.246、0.49、0.98、1.96、2.94、4.90、9.80)N/(10、25、50、100、200、300、500、1000)gf

◆ 试验力加卸载控制:全自动(加载 /保荷/卸载)

◆ 测量显微镜放大倍率:200倍、400倍

◆ 试验力保荷时间:(5~60)S

◆ 测微鼓轮最小分度值:0.0625μm

◆ 测量范围:1H~2967HV

◆ 试件最大宽度:95mm

◆ 输出:内置打印机，RS232串行接口

◆ 光源:冷光源

◆ 电源:110V/220V,60/50Hz

◆ 外型尺寸:(425×245×490)mm

◆ 重量:30Kg

【XHV-1000型数显触摸屏显微硬度计-主要附件】

◆ 显微维氏压头 ◆ 物镜(20×、40×)

◆ 10×数字式测微目镜 ◆ 十字试台

◆ 薄片夹持台 ◆ 平口夹持台

◆ 细丝夹持台 ◆ 水平调节螺钉

◆ 水平仪 ◆ 维氏硬度块

◆ RS232通信线