显微硬度计使用方法

‘壹’ 维氏硬度计的维氏硬度计

维氏硬度试验主要用于材料研究和科学试验方面小负荷维氏硬度试验主要用于测试小型精密零件的硬度，表面硬化层硬度和有效硬化层深度，镀层的表面硬度，薄片材料和细线材的硬度，刀刃附近的硬度，牙科材料的硬度等，由于试验力很小，压痕也很小，试样外观和使用性能都可以不受影响。显微维氏硬氏试验主要用于金属学和金相学研究。用于测定金属组织中各组成相的硬度，用于研究难熔化合物脆性等。显微维氏硬度试验还用于极小或极薄零件的测试，零件厚度可薄至3μm。
广泛应用于测定微小、薄形试件、表面渗镀层等试件的显微硬度和测定玻璃、陶瓷、玛瑙、人造宝石等较脆而又硬的材料的努氏硬度，是科研机构、工厂及质监部门进行材料研究和检测的理想硬度测试仪器。适用范围：热处理、碳化、淬火硬化层，表面覆层，钢，有色金属和微小及薄形零件等。配备努氏压头后能测定玻璃、陶瓷、玛瑙、人造宝石等较脆而又硬材料的努氏硬度。 维氏硬度计以49.03～980.7N的负荷,将相对面夹角为136°的方锥形金刚石压入器压材料表面,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﹤1.949.03N，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，试验负荷﹤1.961N，适用于金属箔、极薄表面层的硬度测定。
试验力除以压痕表面积的商就是维氏硬度值。维氏硬度值计算公式：HV = 常数×试验力/压痕表面积 ≈0.1891 F/d2 …………式中：HV ――― 维氏硬度符号；F ――― 试验力（单位N）；d ――― 压痕两对角线d1、d2的算术平均值（单位mm）。实用中是根据对角线长度d通过查表可得到维氏硬度值。国家标准规定维氏硬度压痕对角线长度范围为0.020～1.400mm。见上面维氏硬度计试验原理图示。 1、从力值上分：
一、显微硬度计：指施加力值小于2公斤的维氏硬度计，（比如：MC010-HV-1000）；
二、维氏硬度计：指施加力值大于2公斤而小于120公斤的维氏硬度计，（比如：MC010-HVS-50）；
2、从力值施加方式上分：
一、砝码加载的维氏硬度计：比如MC010-HVST-30Z；
二、电子加载的维氏硬度计：比如MC010-HVSD-50Z；
3、从测试显示方式上分：
一、普通维氏硬度计：比如MC010-HV-5；
二、数显维氏硬度计：比如MC010-HVS-20；
三、自动转塔维氏硬度计：比如MC010-HV-30Z；
四、数显自动转塔维氏硬度计：比如MC010-HVS-5Z；
五、全功能维氏硬度计：比如MC010-HVST-50Z；
六、维氏硬度测量分析系统：比如HMAS测量控制系统
4、从力值档位上分：
一、五档力维氏硬度计，比如：MC010-HV-10Z
二、八档力维氏硬度计，比如：JSJTC-2010-50 维氏硬度计表示为HV，维氏硬度符号HV前面的数值为硬度值，后面为试验力值。常见的有HV5,HV10，HV20，HV30，HV50和HV100标准的试验保持时间为10～15S。但对于有色金属则不能小于30秒，如果选用的时间超出这一范围，在力值后面还要注上保持时间。例如：
300HV30—表示采用294.2N（30kg）的试验力，保持时间10～15S时得到的硬度值为300。
450HV30/25—表示采用294.2N（30kg）的试验力，保持时间25S时得到的硬度值为450。 1、优点：
维氏硬度计用于较薄的维氏硬度值测量。采用正四棱锥体金刚石压头，在试验力作用下压入试样表面，保持规定时间后，卸除试验力，测量试样表面压痕对角线长度。维氏硬度计试验的压痕是正方形，轮廓清晰，对角线测量准确，因此维氏硬度试验是常用硬度试验方法中精度最高的，同时它的重复性也很好，这一点比布氏硬度计优越。
维氏硬度计试验测量范围宽广，从很软的材料（几个维氏硬度单位）到很硬的材料（3000个维氏硬度单位）都可测量。
维氏硬度计试验最大的优点在于其硬度值与试验力的大小无关，只要是硬度均匀的材料，可以任意选择试验力，其硬度值不变。这就相当于在一个很宽广的硬度范围内具有一个统一的标尺。这一点又比洛氏硬度试验来得优越。
在中、低硬度值范围内，在同一均匀材料上，维氏硬度试验和布氏硬度试验结果会得到近似的硬度值。维氏硬度计试验的试验力可以小到10gF，压痕非常小，特别适合测试薄小材料。
2、缺点
维氏硬度计试验效率低，要求较高的试验技术，对于试样表面的光洁度要求较高，通常需要制作专门的试样，操作麻烦费时，通常只在实验室中使用。 维氏硬度计是采用精密机械技术、光电技术、图形图像处理技术和材料硬度分析软件的新型维氏和努普硬度测试仪器。电脑全功能维氏硬度计外观新颖，采用微机控制,通过软件键输入，能调节测量光源强弱，预置试验力保持时间、维氏和努氏试验方法切换、文件号与储存等。在软键面板上的LCD大显示屏能显示试验方式、试验力、压痕测量长度、硬度值、试验力保持时间、测量次数并能键入年、月、日，试验结果可通过微型打印机输出，也可通过RS232接口与计算机连网。通过面板输入测量压痕对角线长度、屏幕直接读出硬度值，简便了查表的繁琐。电脑全功能维氏硬度计采用独特的压痕测量转换和测微目镜一次测量读数机构。使用方便，测量精度高。电脑全功能维氏硬度计配置的自动转塔结构让测量过程更加自动化，测量速度和效率更加快捷方便.电脑全功能维氏硬度计能对所测压痕和材料金相组织进行拍摄,数据分析以及读取，使测量过程更加方便快捷。
例如：30公斤维氏硬度计
技术参数:1、试验力:2Kgf、5Kgf、8Kgf、10Kgf、12Kgf、15Kgf、20Kgf、30Kgf
2、硬度符号:HV2、HV5、HV8、HV10、HV12、HV15、HV20、HV303、试验力施加方法:自动加卸试验力4、测量显微镜放大倍率:100X5、试验力保荷时间:0～60s(1格为1秒,任意设定)6、最小检测单位:1μm7、试件最大高度:150mm8、压头中心到机壁最大距离:130mm9、主机重量:约38Kg10、电源:AC220V/50Hz11、外形尺寸(长×宽×高):452×200×620mm
标准附件:1、主机(包括自动转塔结构)2、图像处理系统:1套3、砝码:3只4、大、中、“V”试台:各1只5、水平调节螺钉:4只6、10×测微目镜:1只7、10×物镜:1只8、维氏硬度块:各1块(高、中各一块)9、维氏压头:1只10、备用保险丝:2只(1A)11、电源线:1根12、产品合格证:1份13、产品保修卡:1份14、产品使用说明书:1份

‘贰’ hvs-1000型数显显微硬度计 使用方法

HVS-1000型数显显微硬度计简介

HVS-1000型数显显微硬度计是光、机、电一体化的高新技术产品。该仪器造型新颖、美观，是普及型显微硬度计的升级换代产品。该机采用计算机软件编程，高倍率光学测量系统，光电传感等技术。通过软键输入，能调节测量光源强弱，预置试验力保持时间、维、努氏试验方法切换。在软键面板上的LCD显示屏能显示试验方式、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，试验结果通过打印机输出。

硬度计还配有摄影装置，能对所测压痕和材料金相组织进行拍摄。适用于测定微小、薄形试件，表面渗镀层等试件的显微硬度和测定玻璃、陶瓷等脆性材料的显微硬度。

2）主要技术参数

试验力：0.098, 0.246, 0.49, 0.98, 1.96, 2.94, 4.90, 9.80N

试验力施加方式: 自动加卸试验力

测量显微镜放大倍率: 100X(观察时), 400X(测量时)

试验力保持时间: 5～60s(每5秒为一单位，任意键入)

测微压痕最小分辨率: 0.025μ

试件最大高度: 65mm 最大宽度: 85mm

3) 硬度计的使用

(1) 转动试验力变换手轮，使试验力符合选择要求。旋转试验力变换手轮时，应小心缓慢地进行，防止过快产生冲击。

(2) 打开电源开关(22),指示灯(21)及光源灯(10)亮。LCD屏上显示此时试验力变换手轮所指示的试验力，并显示94年8月8日初始化日期。

(3) 这时光标在94年下显示，按下[TIME+]或[TIME-]键,可递增或递减，每按一次递增或递减5个数字。年份选择后，按下[SPECI]键选择月份，这时光标在8月下显示，数次按下[TIME+]或[TIME-]键选择月份.再按下[SPECI]，这时光标在8日下显示，如上所述选择日期。当测试结果输出打印时，相应打出所键入的年月日期。如不需打印日期时，可连按三次[SPECI]键。

(4) 日期键入咐碰毕后，LCD屏上显示D1、D2、HV、N等字母，即表示仪器己进入工作状态。

(5) 转动物镜、压头转换手柄(16)，使40X物镜(18)处于主体前方位置。(光学系统总放大倍率为400×，处于测量状态。)

(6) 将标准试块或试样安放在试台上，转动旋轮(20)使试台上升。眼睛接近测微目镜观察。当试样离物镜下端2～3mm时，在目镜的视场中心出现明亮光斑，说明聚焦面即将来到，此时应缓慢微量上升，直至在目镜中观察到试块或试样表面的清晰成像，这时聚焦过程完成。

(7) 如果在目镜中观察到的成像呈模糊状或一半清晰一半模糊，则说明光源中心偏离系统光路中心，需调节灯泡的中心位置。如果视场太暗或太亮可通过操作面板(6)上的软键调节光源强弱。

(8) 如果想观察试块或试样上的较大视场范围，可将物镜压头转换手柄逆时针转至主体前方，此时，光学系统总放大倍率为100X，处于观察状态。当转换1OX和40X物镜时聚焦面有微量变化，可微调升降丝杆进行聚焦。

(9) 将转换手柄逆时针转动，使压头主轴处于主体前方，此时压头顶尖(1)与聚焦好的平面之间间隙约为0.4～0.5mm。当测量不规则的试样时要小心，防止压头碰及试样，损坏压头。

(10) 根据试验要求在操作面板上键入试验力延时保荷时间，每键入一次变化为五秒，[十]为加，[－]为减。

(11) 按下操作面板(6)上的[START]键，此时加试验力，[LOADING] LED指示灯亮。

(12) 试验力保持阶段时，延时[DWELL]LED亮，此时LCD屏上T按所选择时间倒计数，延时时间到，试验力卸除，卸试验力(UNLOADING)LED亮。在LED未灭前，不要转动压头测量转换手柄，衡芹否则会影响压痕测量精度，甚至损坏仪器。

(13) 将转换手柄顺时针转动，使40X物镜处于主体前方。这时就可在测微目镜中测量对角线长度。

(14) 先将测微目镜右边的鼓轮顺时针旋转，使目镜内观察到的两刻线相近移动。当两刻线边缘相近时，透光缝隙逐渐减少，当两刻线间处于无光隙的临界状态时，按下[CL]键清零。

(15) 转动左侧鼓轮使鼓轮左边刻线对准压痕一角，再转动右侧吵拍鼓轮，两刻线分离，使右侧刻线对准压痕另一角。当刻线对准压痕对角线无误时，就按下测微目镜下方的按钮输入，并在显示屏的D1后显示。

(16) 当右侧鼓轮转动时，LCD屏上D1后的数字闪烁，表示结果还未输入，当结果输入后就不再闪烁，光标转入D2。按上述要求，再次测定另一对角线长度。此时LCD屏HV硬度值就同时显示。注: 压痕会由于样品的表面粗糙不平或平整度差异或多或少地发生变形，所以测量对角线应在两个垂直方向上进行，取其算术平均值。( 当进行努氏硬度试验时，只需测试长对角线长度，HK硬度值就立即显示。)

(17) 本次测量完成后，才能进行下一次试验。如果本次测量结果不满意，可重复进行测量或按[SPECI]、[RESET]复位键重新进行试验。( 此时测微目镜刻线需重新对零 )

(18) 当LCD屏显示测量次数N≥1时，可按[SPECI]、[PRI]打印键，测试结果从打印机(24)中打印输出。第一次试验结果(N=O)不予打印。

(19) 当在目镜中观察到压痕太小或太大影响测量时，需重新选择试验力，转动试验力变换手轮，使试验力符合要求，这时应按下[SPECI]和[RESET]键，LCD屏就显示所选试验力。此时，测微目镜刻线应重新对零。

‘叁’ 压入硬度的测定

根据压锥（或压痕）的形状显微压入硬度可分三种：用硬质合金制成的球体测出的硬度称布氏硬度；用金刚石制成的正方形锥体测出的硬度称维克硬度；用金刚石制成的菱形锥体测出的硬度称诺普硬度。矿物学的研究中，通常是测试矿物的维克硬度。测定时，加一定负荷（砝码），将锥体压入矿物表面，形成一永久性压痕。由于压痕侧面积（或深度）与负荷成正比例关系，在负荷固定的情况下，压痕侧面积与矿物硬度成反比例关系。即压痕侧面积越大时，矿物硬度越低，反之，矿物硬度越高。若保持压痕大小基本不变，则可通过改变负荷来测定。矿物的压入硬度与负荷和压痕侧面积三者之间的关系式如下：

矿相学

式中：H为压入硬度（kg/mm²）；P为负荷重量（kg）；S为压痕侧面积（mm²）。

目前国内外用于显微压入硬度测定的压锥，主要是用维克（Vicker）压锥（图8-2a），或者用诺普（knoop）压锥（图8-2b）。前者测得的硬度用H_V 或VHN表示，后者用H_K或KHN表示。

图8-2 维克与诺普压锥及其压痕形状

图8-3 维克压头及其压痕面积展开示意图

维克压锥相对斜面间夹角为136°（图8-2a），压痕投影呈正方形（图8-2a），实际压入面积应以锥体的总侧面积S＝4f计算。f为每个三角形压面的面积，a为正方形压痕的边长，即每个三角形压面的底边长，h为三角形压面的高，d为压痕投影对角线长（图8-3）。这样公式（8-1）可以演化为：

矿相学

单位为：千克/平方毫米（kg/mm²），即P以千克（kg）、d用毫米（mm）计算。

诺普压锥体相对两面夹角分别为130°和172°30′，压痕投影为长菱形（图8-2），其硬度计算公式为：

矿相学

所用符号意义与（8-2）式相应，仅d为长对角线长度。

两种压锥相比较，诺普压锥的压痕对角线较长，压痕深度较浅，因此对于测定硬度异向性和厚度较小的矿物有利；维克压锥的压痕为正方形，用其测定晶体不同方向的硬度时，较易获得平均值，数据也较稳定。

一、显微硬度仪的构造

显微硬度仪按安装方式可分两类：一类是压锥与物镜分离式，如苏式ПMT-3型及我国上海产71型显微硬度仪；另一类是压锥与物镜一体，如联邦德国产附在ORTHOPLAN型及ORTHOLUⅡPOL-BK型矿相显微镜上的自动显微硬度计。

1.国产71型显微硬度仪

由测微反光显微镜、载物台和负载装置等部件组成。测微反光显微镜在左半部，由测微目镜、物镜等组成，用于选择矿物，确定欲测部位和测量压痕对角线长度。载物台安装在可升降的立轴上，可以作上下、左右和前后移动，以便准焦欲测部位和调节压痕位置等。负载装置位于右半部，拨动手轮，可变换使用不同重量的砝码（P）。压锥为金刚石正方形锥体（维克压锥），被固定在保护套内。

2.联邦德国自动显微硬度计

主要部件为自动负荷选择器、压锥、压头、微尺目镜和砝码等（图8-4）。

自动显微硬度计装在ORTHOLUXⅡPOL-BK型显微镜上者如图8-4 a。其自动负荷选择器如图8-4b、c，当选定所需负荷及加压时间后，调节其上各种旋钮，可自动控制加压速度和时间，并以指示灯给出信号。压锥有维克和诺普两种，可自由选择，压头可与镜筒相连（图8-4d），便于观察和测试。通过转动微尺目镜的旋钮测量压痕对角线长度（d）。砝码有5 g、10 g、25 g、50 g、100 g、200 g、400 g七种，使用前须经标定天平校正，各种砝码不能组合使用。

二、测量方法

1.国产71型显微硬度仪的测定方法

将欲测矿物置于物台上，向左推使物台位于显微镜下方，转动物台手柄，使光片准焦，然后调节左右和前后旋钮，使欲测部位居中。轻推物台向右，使欲测部位恰好位于压锥下方。旋动压锥升降旋钮，徐徐下降，当红灯明亮时即开始加压，一定时间后（选定的时间，15 s为宜），绿灯明亮，则加压结束（红绿灯交替时间可由旋钮控制）。提升压锥卸荷，将物台重新推至左端，在反光显微镜下测量压痕对角线长度。

图8-4 硬度计示意图

1—测试负荷的支柱；2—气泡水准；3—负荷期间指示灯；4—按钮帽；5—启动按钮；6—调节栓；7—断路按钮；8—负荷数调整按钮；9—泵工作期间调节钮；10—主（转换）开关；11—主报警灯；12—调平螺旋；13—测尺照明器插口；14—调压管接口；15—主电缆；16—插座；17—压头压力管的接口；18—观测物镜；19—盖帽（保护罩）；20—金刚石压锥；21—中心校正螺丝；22—弹性轴；23—压力管接口

测量时，首先调节显微镜视域中心与压痕中心重合，可扭动物台前后和左右旋钮，使其重合。然后利用鼓轮移动测微目镜中的十字丝（图8-5 十字丝从a移至b）量出压痕对角线格数，将格数乘以格值（格值由说明书中查出），换算成毫米，然后将给定的P和d值代入公式（8-2），即可求出H_V。

图8-5 压痕对角线长度测量示意图

2.联邦德国自动显微硬度计的测定方法

操作程序是先将微尺目镜装入镜筒中，再把物镜、压头和金刚石压锥一起旋入镜筒下端镜头接口中，调节压头中心使之与物镜视野中心一致。准焦欲测矿物后，即可选择负荷及加压时间，再转动弹性轴，使金刚石锥按箭头方向转入光路。开始加压时红色控制针指示泵马达正在运转；指示灯明亮，同时泵自动关闭。在规定的加压时间完成后，指示灯熄灭，控制针复原。然后按箭头方向转回弹性轴，使观察物镜转入光路。

测量对角线长度时，调节微尺目镜上的校正螺丝，使目镜十字丝中心对准压痕中心。然后转动物台活动旋钮，使压痕对角线一端对准标尺零点（图8-6a），竖尺读数为075～100之间，再将另一端下移至075处（图8-6b），从横尺上读出另一读数为12.5，将两数相加（75＋12.5＝87.5格）即为压痕对角线长度。欲求另一对角线长度时，将微尺目镜向右转动90°后，重复前法测量。将两对角线长度相加平均，得出d。根据d和所加负荷P代入公式（8-2），即可求出H_V。若采用诺普压锥时，测量方法与上相同，测出长对角线长度（图8-7），代入公式（8-3），即可得出H_K。

图8-6 维克压痕对角线长度的测量

图8-7 诺普压痕长对角线长度的测量

三、测量注意事项

1.校正硬度值

在使用71型显微硬度仪测量矿物之前，可用仪器所附的标准块（多选用石盐晶体的解理面作标准）进行标定。作法是用5g负荷，用维克压锥连测4次～6次，若计算其硬度值均在20 kg/mm²～23 kg/mm² 范围内，则被认为仪器已校正好。此时的压锥与矿物光面的距离为标准距离。如果所测结果不在20 kg/mm²～23 kg/mm² 之内，则应调节压锥的高低位置后重测，直至符合要求为止。

2.压痕与矿物颗粒大小

所测矿物的颗粒不能太小，压痕对角线长度不应大于被测矿物粒径的1/4，两次测试的压痕间距要超过压痕对角线长度的三倍以上。压痕深度要小于被测颗粒厚度的1/10。同一种矿物要测10个以上压痕。

3.负荷选择

图8-8 几种常见矿物的维克硬度值与负荷的关系

根据硬度理论公式，矿物的硬度与测定时的负荷大小无关，然而在实际测试中却往往出现误差。绝大多数矿物随测试负荷减小而出现硬度值偏大的趋势（图8-8）。其原因主要是由于矿物磨光面在抛光过程中产生一非晶质较高硬度薄膜，负荷较小时这一薄膜对矿物硬度的歪曲越明显。再者压痕产生后由于弹性复原，造成压痕对角线收缩，对于可塑性大的矿物和压痕对角线过小时，将会造成较大误差。因此对于脆性矿物可适当减小负荷，对可塑性矿物则一般采用大负荷，按国际矿相学委员会建议，一般采用100 g负荷。在测试硬度时，要注明所采用的负荷重量，以利于对硬度值的选择和对比。

4.加压时间

硬度计算公式中虽然没有时间因素，但在实测中，压锥与矿物接触的时间长短，也会造成压痕大小变化。加压时间越长，压痕也逐渐增大。这是由于矿物的可塑性引起的，因此，为了求得标准硬度值，按国际矿相学委员会规定，加压时间为15 s。

5.压痕对角线测量精度要求

实测矿物硬度值主要取决于压痕对角线长度。而压痕对角线长度除必须提高测量精度外，还有压痕规整程度、光源波长、物镜分辨率、焦深范围等外在因素均影响压痕对角线长度测量的精度。为了克服上述因素造成的误差，尽量使压痕足够大，一般不宜小于20μm，才能保证硬度值误差在5%以内。

6.震动误差

显微硬度仪的灵敏度很高，微小的震动甚至变压器的震动都会影响压痕大小的变化。所以安装仪器必须严格防震，仪器应置于防震桌或水泥台之上，并在仪器座下垫以橡皮垫或海绵垫，以防止震动误差。

7.压痕的形状观察

因矿物的弹性复原、塑性变形、脆性破裂等原因，可使压痕呈现各种形状，即使是等轴晶系矿物，压痕形状也会随不同方位而异。一般可分完整的、轻微破裂的、破裂的、内凹的、外凸的五类。记下这些压痕形状有助于鉴定矿物和对比研究。

四、摩氏硬度与压入硬度的关系

压入硬度值主要表示矿物抵抗塑胜变形的能力，至于弹性、脆性等则居于次要地位。刻划硬度亦表示抵抗塑性变形的能力，但抵抗破裂、剥离及刻划的方向性等因素的影响比对压入法重要。因此两者仅在一定程度上可以类比。

所以摩氏硬度与压入硬度数值并非完全呈线性关系变化，只是同消长关系。

普多芙金娜（И.А.Пудовкина）综合了各家数值，取其平均数，作出了维克硬度值与摩氏硬度数的换算图（图8-9）。

图8-9 维克硬度值（H _V）与莫斯硬度数（H _M）关系图

（据金属矿物显微镜鉴定，1978）

维克硬度（H_V）与摩氏硬度（H_M）之间的线性关系式为：

矿相学

根据上述公式可以大致换算出两者的相当数值。

常见矿物抗磨硬度的相对顺序和刻划硬度及压入硬度的相应关系见表8-1。

表8-1 常见矿物抗磨硬度的相对顺序表（从上至下、自左向右、以递增为序）

注：维克硬度值的右下角数字为所用砝码重量，未标下角数字者一般系使用100 g砝码所测。

实验作业

（1）用刻划法测定矿物硬度

熟悉下列标准矿物的刻划硬度

方铅矿：低硬度，即用铜针能刻动。

闪锌矿：中硬度，即用铜针不能刻动，钢针能刻动。

黄铁矿：高硬度，即用钢针也不能刻动。

测定下列矿物硬度并分级

毒砂、黄铜矿、辉锑矿、铬铁矿、辉铋矿、磁黄铁矿、磁铁矿、斑铜矿、辉铜矿。

（2）用亮线法比较下列矿物硬度的相对大小

磁黄铁矿-黄铜矿；斑铜矿-黄铜矿；方铅矿-闪锌矿。

（3）用压入显微硬度仪侧定下列矿物的维克硬度值（H_V）

闪锌矿、方铅矿、黄铁矿。

‘肆’ 维氏硬度计的使用方法

维氏硬度计以49.03～980.7N的负荷,将相对面夹角为136°的方锥形金刚石压入器压材料表面,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﹤1.949.03N，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，试验负荷﹤1.961N，适用于金属箔、极薄表面层的硬度测定。

试验力除以压痕表面积的商就是维氏硬度值。维氏硬度值计算公式：HV = 常数×试验力/压痕表面积 ≈0.1891 F/d2 …………式中：HV ――― 维氏硬度符号；F ――― 试验力（单位N）；d ――― 压痕两对角线d1、d2的算术平均值（单位mm）。

实用中是根据对角线长度d通过查表可得到维氏硬度值。国家标准规定维氏硬度压痕对角线长度范围为0.020～1.400mm。

(4)显微硬度计使用方法扩展阅读

维氏硬度计一般分类三种:

一、维氏硬度计一般指最大负荷在10-50公斤的维氏硬度试验机

二、小负荷维氏硬度计一般指最大负荷在5公斤的维氏硬度试验机

三、显微维氏硬度计一般指最大负荷在1公斤的维氏硬度

维氏硬度计表示为HV，维氏硬度符号HV前面的数值为硬度值，后面为试验力值。常见的有HV5,HV10，HV20，HV30，HV50和HV100标准的试验保持时间为10～15S。但对于有色金属则不能小于30秒，如果选用的时间超出这一范围，在力值后面还要注上保持时间。

300HV30—表示采用294.2N（30kg）的试验力，保持时间10～15S时得到的硬度值为300。

450HV30/25—表示采用294.2N（30kg）的试验力，保持时间25S时得到的硬度值为450。

‘伍’ 显微硬度计的显微硬度计

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。 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）
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）
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） 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。

‘陆’ 谁知道洛氏硬度计详细使用方法

(1) 将丝杠顶面及工作台上下端面擦净，将工作台置于丝杠台上；

(2) 将试件支撑面擦净置于工作台上，旋转手轮使工作台缓慢上升并顶起压头，至小指针指向红点，大指针旋转3圈垂直向上为止；

(3) 旋转指示器外壳，使C、B之间长刻线与大指针对正；

(4) 拉动加荷手柄，施加主试验力，指示器的大指针按逆时针方向转动；

(5) 当指示针转动停止下来后，即可将卸荷手柄推回，卸除主试验力；

(6) 从指示器上相应的标尺读数；

(7) 转动手轮使试件下降，再移动试件，按以上(2)-(6)步骤进行新的试验；

(8) 试验结束后用防尘罩将机器盖好。

(6)显微硬度计使用方法扩展阅读

注意事项：

(1) 定期在丝杠与手轮的接触面注入少量机油；

(2) 硬度计使用前，应将丝杠顶面和工作台上端面擦净；

(3) 定期用标准硬度块检查硬度计精度，决不允许在支撑面试验；

(4) 当标准硬块支承面有毛刺时应用油石打光，在其不同位置试验时，硬块应在工作台上拖动，不应拿离工作台。