维氏硬度值与试验力的关系

上尉连长

论坛上有几个帖子都在讨论维氏硬度值与试验力的关系，大家众说纷纭，不过，我看大部分人赞同的是：同一试块在不同载荷下的HV值相等。那么下面这篇文章又如何解释呢？
                             渗层表面硬度值与试验力的回归分析
                                            （山西淮海机械厂  夏期成）
根据实验和理论分析证明，硬度压痕深度应小于渗层厚的1/5~1/10才能测得真实的硬度值，这就要求测试时合理选择试验力，使位于压头下的塑性变形区局限在强化层以内。实际生产中的检测结果还表明，对于渗氮和氮碳共渗处理的强化层，即使在以上限定条件下，测得的HV值仍随试验力的大小而变化，并不是一个常数值。
最大试验力的压痕深度（t）与渗层厚度（s）之比小于1/5~1/10（即tmax/s：小于1/5~1/10），以保证测试结果真实的反映渗层的硬度，而不受基体的影响。
渗层表面硬度HV与试验力P之间具有明显的幂指数函数关系，其回归方程式可表达为HV=KPn（K为回归系数，n为回归幂指数）。
维氏硬度压痕压入工件或试样表面的深度t与P和HV之间具有以下关系：t=0.19455
试验表明，当试验力一定时，只有当s/t≥15时才能测得稳定而真实的HV值，取t=1/15s代入上式可推得：P=0.12HV•S2。
渗氮和氮碳共渗等渗层的表面硬度值（HV），即使在不受基体影响的条件下，也是随试验力的大小而变化的，其变化规律具有幂指数函数关系（HV=KPn）。回归系数K的物理意义为HV1的数值，幂指数n为HV与P 对数关系直线的斜率，反映HV受P影响的程度。
实验表明：渗层表面硬度与试验力的幂指数函数（HV= KPn）关系具有较普遍的适用性，它不仅适用于渗氮等化合物层很薄而扩散层较厚的化学渗层，而且也适用于以化合物层为主的渗硼等渗层。这是因为即使在以形成化合物为主的渗硼层中，由表及里仍存在元素浓度、相结构、组织组成、致密度的渐次变化。
可见，测试化学热处理强化表面的硬度值是有条件的，它反映的是在相应试验力作用和影响所及范围内渗层的硬度综合考量指标。因此，对于渗层表面硬度的技术要求，应该明确标注试验力条件。
关于试验力的正确选择方法，可根据设计要求的表面硬度和渗层厚度的下限值，按P=0.12HV•S2计算求得.
                                —摘自《金属热处理》（1996，NO．12）

孤鸿踏雪

论坛上有几个帖子都在讨论维氏硬度值与试验力的关系，大家众说纷纭，不过，我看大部分人赞同的是：同一试块 ...
上尉连长 发表于 2011-3-10 16:45

    这篇文章是我传上来的，楼主觉得不可思的话，可以进行对比试验。
   文章内容“这是因为即使在以形成化合物为主的渗硼层中，由表及里仍存在元素浓度、相结构、组织组成、致密度的渐次变化。”解释的已经很清楚。

上尉连长

回复 2# 孤鸿踏雪


    杨工，您好。我不是觉得不可思议，而是搞昏头了。我在论坛里其他帖子里面看到您、天天小菲、excellent等专家都是赞成不同载荷下测得的硬度值相同或者相近。
那么，这不是和这篇文章相悖了吗？
我这里现在有一个问题：客户检验好像用的是HV3，我厂的维氏硬度计没有这个载荷，不能比较HV1和HV3的差别。

孤鸿踏雪

回复  孤鸿踏雪


    杨工，您好。我不是觉得不可思议，而是搞昏头了。我在论坛里其他帖子里面看到您、 ...
上尉连长 发表于 2011-3-11 10:52

    不知道你的产品渗层要求多深？没有3kg试验力的话，可以自己先用用1kg试验力检测，然后带着你的试样委外检测（用3kg试验力）几次，看看你的氮化效果能否达到技术要求，并对HV1和HV3的检测数据进行比较，然后你就做到心中有数了。
  我这里近几年所接到的产品氮化有要求HV30的，有要求HV10的，我就进行多次用5kg试验力（我司维氏硬度计最大载荷）检测试验，然后委托山东大学材料实验室、山东省机械设计研究院、济南柴油机股份有限公司等实验室检测，然后做成的产品样件有两次发往德国本土，人家剖切后确认我司产品质量是过关的，以后就允许我司使用5kg试验力检测，它的中国公司也按5kg试验力验收。

上尉连长

哦，杨工，我明白你的意思了，多谢指教。

孤鸿踏雪

哦，杨工，我明白你的意思了，多谢指教。
上尉连长 发表于 2011-3-11 13:38

    看看这个帖子http://www.rclbbs.com/redirect.p ... 2&fromuid=31405

金色年华

工作过程中我发现如果渗层深度在0.2mm以下,用的试验力小的比较准,如果0.3mm以上就可以尽量选择较大的试验力,压痕越大测量误差小些

excellence

回复 3# 上尉连长
很多事情是相对的，不同的帖子讨论的内容不尽相同，所以参与讨论时的表述重点也不同。
我在某些帖子中所说的相同相近是有条件的：http://www.rclbbs.com/redirect.p ... 7&fromuid=19140
楼主再看下面的帖子：http://www.rclbbs.com/viewthread.php?tid=72585&highlight=
另外建议全面阅读维氏硬度相关标准等。

zluu22

里面维氏硬度压痕压入工件或试样表面的深度t与P和HV之间关系公式源于何处呢？原文中也没用援引啊？
求指教！

zluu22

我自己仔细推断了一遍，得到了公式的推导过程。