关于用金相分析软件测压痕长度

冯亚斌

请教各位专家：有人用金相分析软件测过压痕长度吗？如何测才能比较准确，望专家不吝赐教！

metart

你是指硬度实验压痕吗？如果是，那测起来很简单。直接用软件量就是了。

冯亚斌

回楼上m工：因为试样腐蚀过后打硬度，压痕的轮廓不是很清楚，直接测量感觉误差较大，比如HV0.025的测出的压痕长度误差0.001mm它的硬度值可能相差500HV左右。

metart

首先你不应该在腐蚀后打硬度，应该是在抛光状态下。原因正是你所讲的，腐蚀后轮廓不清楚，没法精确的量。这在ASTM E384里写的很清楚。
再一个，载荷值越低，压痕越小，测量误差就越大。这在ASTM E384里也有详细记载 (X3)。不过0.001mm，或1µm的误差在250gf应该没有你讲的那么大。最多50到70HV多，这意味着4%到9%的误差，已经不符合E384的要求。

冯亚斌

回楼上m工：力是25gf，不是250gf。还请教若标准硬度块不720HV1，但需选用25g的力，而产品硬度在950HV以上，用此标准块校对已不准确（无其它标准块），有没有更好的办法？感觉在抛光状态下也不是测的很准。

pax113

我们实验室直接用Eruler软件在电脑上量的，感觉很精确哈

metart

回复 5# 冯亚斌

这确实是个问题。是不是你测的是镀鉻层之类很薄的而非要用25g？ASTM B578是这方面的标准，用HK， 压痕长些，误差小些。

你的问题在于你要量的压痕精确度已经超过了光学设备的分辨率(optical resolution)。950 HV25gf 压痕只有6.95µm左右，而最好的干物镜只能达到0.90-0.95 N.A. （100X-150X物镜）（一般显微硬度仪到50X物镜就没了）。这些物镜的分辨率只有0.31-0.29µm左右。这意味你的测量精度不可能超过9%，这是严重不合格的HV实验。虽然金相软件本身的显示精度可以达到无限位数，但测量精度是拍金相的光学设备来决定的。所以你不可能在你说的条件下得到合格结果。

如果你的材料硬度那么高，应该用最大的载荷来增加压痕长度，从而尽量缩小测量误差。在材料本身硬度不因深度而变前提下，维氏硬度值不管载荷多大都是不变的。

HV压痕要看两个对角长度的均匀，二者要在5%对等范围内，不然实验不合格。一般在软的材料上有这种问题。
HK压痕从中心到两边的长度要在10%以内。

我听说还有纳米压痕实验(nanoindentation measurement)，工作原理用原子力，激光等，精度不是光学仪器能比的。不太熟，主要在研究机构用。设备应该比显微硬度仪贵多了。你可以做这方面的咨询。

冯亚斌

谢谢M工的详解！受益非浅，你说的很对，打了多次，感觉不准确，表层是真空离子镀，镀层厚度只有0.002mm,所以选用25g的力。对您所提到的“测量精度不超过9%”，尚不明白，还请您指导！

metart

我应该说“测量误差最少有9%”。100X物镜的分辨率是你测量精度的极限，也就是0.3µm， 况且大部分情况下照明情况都不是100%的理想，这个分辨率回打些折扣，有可能是0.4µm或更高。举上面例子，6.95µm的压痕测量精确度有可能是6.65到7.25µm之间，或1048HV到882HV, 这和950HV比不就是8-9%的误差吗？

如果你镀层本身只有1µm， 而你猜的硬度压痕有6-7µm长度，不用解释就知道你没法用HV量硬度了。换句话说，要量到合格的HV, 你要用更轻的载荷把压痕控制在1µm以内（0.53gf 以下），还要有0.02µm的光学分辨率，这是物理上达不到的。

HV = 1854.4 x P/d²
P: 载荷，g
d: 压痕长度，µm

为什么你要量这么薄层的硬度，是客户要求吗？

我看只能用纳米技术来测硬度了，但这只是科研机构玩玩而已，还没有这方面的国家标准。

我还没接触过真空离子镀，有金相传上来让我看看吗？

wrcluomo

这个问题我碰到过，这不是测量准不准的问题，而是放大倍数的问题，就是低压力小压痕如何能准确测量的问题。看看国外如何解决的吧，他是用100X 的物镜测量，国内是用40X的物镜测量。要从原理上解决问题。不换物镜，神都没办法测量准。原理上的问题没法改变。平方关系呀。

metart

回复 10# wrcluomo

我意思是说就是用100X物镜也没法解决这个问题，哪个国家都一样。我只是用一个假设。楼主的问题不是光学设备能解决的。要用比可见光更小的波长才能达到他需要的测量晶度，比如激光共聚(laser confocal）， 电镜，或原子力镜（AFM），等。

zhgg1981

可以打出硬度后用电镜进行测量

kp007

可以打出硬度后用电镜进行测量
zhgg1981 发表于 2011-4-21 23:47

    杀鸡焉用牛刀！呵呵，哥哥你有条件还是可行的哈

冯亚斌

谢谢M工的精彩详解！建立在数据论述的基础上非常有说服力，当然这来源于丰富的理论知识和实际经验。所谓“真空离子镀”，我是第一次“接触”，因为此工艺是外协推荐的情况下，我们产品做表面处理的一种尝试，在金相下的镀层类似铬层，无扩散层。是否使用此工艺待定，据说表层是钛铝合金，可能因为层太薄及致密性不好（金相显微镜下有断续现象），表面防锈能力较差。
我们公司的技术部还拿到冶金所去检测硬度，回来的检验报告表面硬度为880HV0.1（要知道镀层厚度0.002mm)，因为结果和我们测的差距较大，技术部还认为我们检验部门测的不准。嘿嘿！想想觉的有点好笑。

metart

回复 14# 冯亚斌

原来如此，谢谢解释。既然是鉻层的替代，只要能达到抗腐蚀性能就行了，干嘛要测硬度呢？那个冶金所和你们自己的HV硬度都没法信，这个你要跟你们技术部解释清楚，参考我上述的原因。

冯亚斌

回M工：因为此产品表面必须具有抗腐蚀性、耐磨性以及润滑性，所以对硬度要求较高。对M工的耐心指导十分感谢！