显微硬度计

1显微硬度计

它采用计算机软件控制，高倍率光学测量系统，光电传感器等技术实现测量装置与压头自动切换，通过软件输入，光源的强弱自动调节，并选择维氏与努氏试验方法、保持时间、文件号与储存等，提供了各种硬度值的转换表以供参考，在LCD大屏幕显示屏上能显示试验方法、试验力、测量压痕长度、硬度值、试验力保持时间，测量次数并能键入年、月、日期，试验结果和数据处理等，通过打印机输出。

它采用高倍率光学测量系统，目镜鼓轮一次读数。可测定钢、有色金属、IC薄片、薄塑料、金属薄片、涂层、表面覆层、层压金属、热处理碳化层和淬火硬化层的深度与硬度梯度。

显微硬度计用途

显微硬度计主要用于测量微小、薄型试件、脆硬件的测试，通过选用各种附件或者升级各种结构可广泛的用于各种金属（黑色金属、有色金属、铸件、合金材料等）、金属组织、金属表面加工层、电镀层、硬化层（氧化、各种渗层、涂镀层）、热处理试件、碳化试件、淬火试件、相夹杂点的微小部分，玻璃、玛瑙、人造宝石、陶瓷等脆硬非金属材料的测试，在细微部分进行精密定位的多点测量，压痕的深层测试与分析，渗镀层测试与分析，硬度梯度的测试，金相组织结构的观察与研究，涂镀层厚度的测量与分析等。是实验室质检部门、计量院所质量控制、材料研究的必备检测仪器。

显微硬度计工作条件

显微硬度计应工作在温度20℃±8℃范围内，湿度应保持在≤70%范围内，严禁在滴水或者尘土的环境中使用，更不能在腐蚀气体和辐射的环境中使用。显微硬度计应固定在固定位置，不适宜经常搬运或携带使用。

显微硬度计分类

1、显微硬度计从测试方式上分为：

1.1普通显微硬度计（如：MC010-HV-1000）

普通丝杠凸轮加载显微硬度计

1.2数显显微硬度计（如：MC010-HVS-1000）

1.3自动转塔显微硬度计（如MC010-HV-1000Z）

1.4数显自动转塔显微硬度计（如：MC010-HVS-1000Z）

1.5硬度测量分析系统（如：MC010-HVST-1000Z）

1.6电脑控制全功能显微硬度计（如：MC010-HVST-1000ZA）

光杆垂直加载结构显微硬度计

1.7金相显微硬度计（如：JXHVST-1000Z）

2、显微硬度计从砝码力加载方式上分为：

2.1凸轮加载型（如MC010-HV-1000）

2.2砝码垂直加载型（如MC010-HVS-1000Z）

2.3电子加载型（国外有生产）

3、显微硬度计从升降控制上分为：

3.1丝杆升降控制型（如MC010-HV-1000）

3.2光杆升降控制型（如MC010-HVS-1000Z）

国内发展历史：

1952年济南试金集团有限公司成立，以生产试验机为主，兼营洛氏硬度计，生产制造型；
　　1961年莱州华银试验仪器有限公司成立，注册资本：663.6万人民币，生产制造型；
　　1985年上海材料试验机厂成立，于2001年02月13日注销，生产制造型；
　　1997年上海恒一精密仪器有限公司成立，注册资本100万人民币，生产组装型；
　　1999年上海泰明光学仪器有限公司成立，注册资本100万人民币，生产组装型；
　　2000年沃伯特测量仪器（上海）有限公司成立，于2012年06月26日注销，生产制造型；
　　2004年上海集敏测试仪器有限公司成立，注册资本50万人民币，生产组装型；
　　2005年上海研润光机科技有限公司成立，注册资本2100万人民币，生产制造型；
　　2005年上海尚材试验机有限公司成立，注册资本500万人民币，生产组装型；
　　2005年上海联尔试验设备有限公司成立，注册资本200万人民币，生产制造型；
　　2008年上海中研仪器制造有限公司成立，注册资本388万人民币，生产制造型；
　　2008年上海蔚恒测试仪器有限公司成立，注册资本100万人民币，生产组装型；

2功能配置

显微硬度计组成

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。

构造

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。

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

显微硬度计技术特征

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；

显微硬度计的工作原理

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。

3产品特色

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