[发明专利]一种测量曲面显微硬度的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料表征领域，具体涉及材料表面完整性表征技术。

背景技术

维氏硬度表示材料硬度的一种标准，由英国科学家维克斯首先提出。以49.03～980.7N的负荷,将相对面夹角为136°的方锥形金刚石压入材料表面,保持规定时间后，用测量压痕对角线长度，再按公式来计算硬度的大小。它适用于较大工件和较深表面层的硬度测定。维氏硬度尚有小负荷维氏硬度，试验负荷在1.961N到49.03N之间，它适用于较薄工件、工具表面或镀层的硬度测定；显微维氏硬度，也即显微硬度，试验负荷<1.961N，适用于金属箔、极薄表面层的硬度测定。维氏硬度计测量范围宽广，可以测量目前工业上所用到的几乎全部金属材料，从很软的材料（几个显微硬度单位）到很硬的材料（3000个显微硬度单位）都可测量。

显微硬度的计算，是通过公式计算出来的，其中，F为试验所用载荷，∝=136°，S为利用AUTOCAD软件测量出来的封闭区域面积，由于面积没有办法直接测量，特别是对于不规则曲面，其压痕的形状也是不规则的，很难通过直接测量的方式测量出压痕所围区域面积。通常，显微硬度的通过测量压痕的对角线长度平均值，并按公式来计算硬度大小，F为试验所用载荷，∝=136°，d为压痕的对角线长度平均值。

现有技术测量显微硬度时，对待测工件的表面形状有特定要求，待测工件的表面必须是平面。当测量倾斜面，球面的显微硬度时，需要专用的夹具；测量球面的显微硬度时，还需要知道球面的曲率，并进行查阅标准对照表，非常不方便；而对于不规则的曲面，采用测量对角线平均值的方式测量出的显微硬度，其误差通常超过10%，无法满足测量要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量曲面显微硬度的方法，可以方便的测量出不规则曲面的显微硬度，提高测量精度。

为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下：

一种测量曲面显微硬度的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，利用测量软件获得显微硬度压痕所围区域在水平面上的投影面积S；

步骤二，通过以下公式计算出曲面显微硬度HV：

HV=0.102×Fsinα2S]]>

F为试验所用载荷，压头相对面的夹角∝=136°。

所述步骤一中，利用测量软件获得显微硬度压痕所围区域在水平面上的投影面积S的步骤具体为：

将待测试样进行显微硬度实验；将实验所获得的压痕拍照取样；将压痕的照片导入测量软件；将压痕边缘使用短线段或者短圆弧连接起来形成封闭区域；利用测量软件测出封闭区域面积。

所述待测试样的待测量曲面可以为任何形状的曲面。

所述的测量软件为AUTOCAD或者PRO/E软件。

本发明具有有益效果。对曲面进行显微硬度测量时，无需专用夹具，测量方法简单可靠；利用AUTOCAD软件的测量功能可以方便准确的测量出显微硬度压痕所围区域在水平面上的投影面积；直接通过公式计算的方法计算出的显微硬度，误差小；对直接测量法无法测量的不规则曲面的显微硬度，采用本方法也可以方便的进行测量。

附图说明

图1是测量曲面显微硬度的方法示意图；

图2是压痕的微观照片及压痕轮廓。

图中：21压痕一、22压痕一轮廓、23压痕二、24压痕二轮廓、25压痕三、26压痕三轮廓、27压痕四、28压痕四轮廓、29压痕五、210压痕五轮廓。

具体实施方式

为更好的阐述本发明的实施细节，同时为了对比测量结果的准确程度，下面结合附图对本发明的一种测量曲面显微硬度的方法进行详细说明。

以测量两个不同试样的显微硬度为例。两个试样的材质都为LY2铝合金，其中试样一的待测表面为平面，试样二的待测表面为不规则的曲面，两个试样都经过相同的热处理过程后，进行抛光处理，因此，两个试样的显微硬度是相同的。