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ASTME384-08更多标准：=wangwang&shop_nick=davycarl1981 1 E384–08材料显微压痕硬度的试验方法本标准是以固定代号E384发行的；其后的数字表示原文本正式通过的年号；在有修订的情况下，为昀后一次的修订年号。括号中数字为昀后一次重新确认的年号.年号右上角有(e)的，表示自昀后一次修订或确认之后编辑上有所改动。本标准已经美国国防部认可采用。1.适用范围1.1本标准包括了材料的微压痕硬度测定方法，微压痕硬度试验机的检验以及标准硬度块的标定。1.2本试验方法包括了使用维氏和布氏压头，在试验力范围为9.8×10-3到9.8N(1到1000gf)下进行的微压痕试验。1.3本试验方法包括了对在微压痕试验过程中产生的测量误差的原因分析以及这些因素对试验结果的精度、重复性和再现性的影响。注1---尽管E04技术委员会主要关注金属方面，然而，描述的试验方法也适用于其他材料。1.4本标准无意论述与使用有关的所有安全问题。在使用之前指定适当的安全卫生规程和确定这种管理权限的使用范围，是本标准使用者的责任.2.引用标准2.1ASTM标准：C1326高级陶瓷的努谱压痕硬度的标准试验方法C1327高级陶瓷的维氏压痕硬度的标准试验方法E3金相试样的制备E7与金相学相关的术语E122为估算一批产品或者一次加工过程的制品的质量对样品尺寸的选择E140金属硬度换算表(布氏硬度,维氏硬度,洛氏硬度,洛氏表面硬度和努氏硬度之间的关系)E175显微镜用术语E691采用实验室间合作研究来确定试验方法精密度的标准方法E766校准扫描电子显微镜的放大倍数3.术语3.1定义—本标准中使用的术语定义请参照术语E7.3.2针对本标准使用的术语名词：ASTME384-08更多标准：=wangwang&shop_nick=davycarl1981 2 3.2.1校准（动词）---通过对比标准仪器或一套标准块示值来确定重要参数的值。3.2.2努氏硬度值，名词---施加在努氏压头上的试验力除以压头所压的永久性压痕投影面积所得到商表示的硬度值。3.2.3努氏压头，名词---压头为具有菱形基面的金刚石棱锥体，棱边顶角为∠A=172°30’和∠B=130°0'(见图1)3.2.4微压痕硬度试验，名词--使用校准的试验机将规定几何形状的金刚石压头压入受试材料表面的硬度试验方法，过程中试验力范围为1到1000gf(9.8×10–3到9.8N)，卸除试验力后使用光学显微镜测量压痕对角线；对于任何的显微压痕硬度试验，人们都会假设在试验力卸除后压痕不会发生弹性回复。注2—应避免使用术语“微硬度”因为该术语暗示非常低的硬度，而非试验力或压痕大小。3.2.5检验，动词---检查或测试仪器来确保符合本标准要求。3.2.2维氏硬度值，名词---施加在维氏压头上的试验力除以压头所压的永久性压痕表面积所得到商表示的硬度值。图.1努氏压头3.2.7维氏压头，名词---压头为金刚石正四棱椎体，其相对两面之间的顶角为136°（见图2）。3.3公式---3.3.1-3.3.4中出现的用于计算显微压痕硬度的公式是基于理想试验机的。材料的显微压痕硬度的测量值受各种误差因素的影响。基于等式1-9，试验力的偏差、金刚石压头之间几何形状的差异以及测量对角线长度中的人为错误都能影响计算的材料硬度。这些参数对显微压痕测量计算值的所引起的误差值在第10节顶端横刃≤1.0μm顶端横刃ASTME384-08更多标准：=wangwang&shop_nick=davycarl1981 3 中有论述。3.3.1对于努氏硬度试验，实际上，试验力是用克-力和以微米表示的对角线长度来表示的。努氏硬度值计算公式如下：图.2维氏压头式中:P=试验力，单位gf,d=对角线长度,μm,Ap=压痕投影面积,μm2,∠A=长度方向棱边之间的顶角,172°30',∠B=宽度方向棱边之间的顶角,130°0’(见图.1),cp=常数，与压痕投影面积和长对角线长度的平方有关，理想值为0.07028.注3—1-gf(9.8×10–3N)试验力下的HK值在附录X6中有包括。当想获得使用其他试验力的HK值时，用实际的试验力g乘上表X6.1中的HK值和相应的试验力倍数求出HK值。3.2.2以kgf/mm2表示的努氏硬度，计算公式如下：HK=14.229×P1/d12(4)式中：顶端横刃≤0.5μm顶端横刃ASTME384-08更多标准：=wangwang&shop_nick=davycarl1981 4 P1=试验力,kgfd1=长对角线长度,mm.3.3.3用GPa单位报告的努氏硬度计算公式如下：HK=0.014229×P2/d22(5)式中：P2=试验力,N,d2=压痕长对角线长度,mm.3.3.4对于维氏硬度试验，实际上，试验力是用克-力表示并且压痕对角线以微米表示，维氏硬度值计算公式如下：或式中：P=试验力,gf,As=压痕表面积,μm2,d=压痕对角线长度平均值,μm,a=压头向对面夹角,136°0’(见图.2).注4—1-gf(9.8×10–3N)试验力下的HK值在附录X6中有包括。当想获得使用其他试验力的HV值时，用实际的试验力g乘上表X6.2中的HK值和相应的试验力倍数求出HV值。3.2.2以kgf/mm2表示的维氏硬度计算公式如下：式中：P1=试验力，kgfd1=压痕对角线长度平均值,mm.3.3.6用GPa单位报告的维氏硬度计算公式如下：式中：P2=试验力,N,d2=压痕对角线长度平均值,mm.ASTME384-08更多标准：=wangwang&shop_nick=davycarl1981 5 4.试验方法概述4.1在本试验方法中，与普通的压痕硬度试验相比，硬度值的测定是基于使用相对小的试验力形成的很小的压痕。4.2使用专门设计的用于此试验目的的试验机，施加范围为1到1000gf试验力，将规定几何形状的金刚石努氏或维氏压头压入试样表面。4.3压痕的大小使用装备有数字式测微目镜或其他测量装置的光学显微镜测量（见术语E175）4.4努氏硬度值为试验力除以压痕投影面积所得的商。维氏硬度值为试验力除以压痕表面积所得的商。4.5人们假定压头在保持规定时间后卸除时不会产生弹性回复，即人们假定在试验力卸除后，压痕仍保留压头的形状。在努氏硬度试验中，人们假定压痕长短对角线的比率与压头的相同（见7.1.4）5.重要性和使用意义5.1人们发现硬度试验对材料的评估、生产过程质量控制和研发都是十分有用的。硬度，在实际中是完全靠经验判断的，但对于很多金属来说都与抗拉强度有关，而且也是耐磨性和韧性的指标之一。5.2显微压痕试验可用来测试对于巨观压痕试验太薄或太小的材料。显微压痕试验也可测量对于局观压痕试验太小的具体的相或组分以及区域或梯度。5.3因为显微压痕硬度测试值在一种材料中可能会存在硬度偏差，一个测试值不可能代表整批的硬度。6.仪器6.1试验机---试验机必须能支撑试样并且控制压头以预先设定的试验力压入试样，并且应具有一个光学显微镜来选择想要的测试点以及来测量试验中所产生的压痕尺寸。试样表面的平面必须与压头轴和施力方向垂直。为了获得有用的信息，试样的试验面的平面必须水平。6.1.1施力----试验机应能施加符合以下要求的试验力：6.1.1.1从加力开始至施加完全部试验力的时间不应超过10s.6.11.2压头与试样接触的速度应介于1570μm/s和70μm/s.6.1.1.3除非另有规定，全试验力应保持10s~15s.6.1.1.4对于有些材料，可能有必要保持较长的试验力，在这些情况下，试验力保持时间允许误差为±2s。6.1.2振动控制---在整个试验期间，试验机应加以保护防止冲击和振动。为了减少振动，试验者应避免在整个试验期间以任何方式接触机器。6.2维氏压头---维氏压头在全试验力下通常压出与其几何形状相似的压痕。除了在较小试验力下会产生的压痕对角线长度会小于25μm，只要受试材料基本均ASTME384-08更多标准：=wangwang&shop_nick=davycarl1981 6 质，则硬度值将会基本上与使用试验力大于1kgf的维氏硬度试验机产生的相同。对于各向异性材料，维氏压头的两对角线长度相同。6.2.1理想的维氏压头为高度抛光的金刚石正四棱角，其相邻两面之间的顶角为136°08'.这些角度的几何差异对维氏硬度测量值的影响在第10节中有论述。6.2.2维氏压头的四个面对压头的轴线应当具有相同的倾斜度（误差在±30'）,并且在一点相交。相对面之间的连接线（顶端横刃）如图2所示长度不应大于0.5μm。6.3努氏压头---努氏压头不会因试验力的作用而产生与其几何形状类似的压痕。结果努氏硬度会随试验力变化。由于其菱形基面，在相同试验条件下，努氏压痕与维氏压痕相比深度会偏浅。努氏压痕的两对角线明显地不同。理想的情况是，长对角线长度为短对角线长度的7.114倍，但该比率受弹性回复影响。因此，努氏压头更适于测定薄层的硬度。6.3.1努氏压头是高度抛光的具有棱形基面的金刚石棱柱体。理想的两个相对棱边之间的顶角为172°30’和130°0'，理想的压头常数，cp为0.07028.这些角度的几何偏差对努氏硬度测量值的影响在有在第10节中论述。6.3.2努氏压头的四个面对压头的轴线应当具有相同的倾斜度（误差在±30'）,并且在一点相交。对于长度大于20μm的压痕，相对面之间的连接线（顶端横刃）如图1所示长度不应大于1.0μm，对于较短的压痕，顶端横刃应按比例减小。6.3.3压头应定期检查并且在磨损、磨钝、碎裂、破裂或封固材料上脱落时给予替换。6.4测量设备----对于对角线长度为1μm到200μm的压痕，试验机的测量设备应报告精确至0.1μm的压痕对角线长度。注5---这是报告的长度而非进行测量的仪器分辨率。例如，如果200μm的长度相当于300刻度单位或像素，则相应的校准常数将会是200/300=0.66666667.该数值将会用来计算对角线长度，但报告的长度仅报告精确至昀近的0.1μm长度.6.4.1测量设备的光学部分应具有柯勒照明（见附录X1）.6.4.2为了获得昀大的分辨率，测量显微镜应具有可调节的照明强度，可调对准装置以及孔径和视场光阑6.4.3放大率应能保证对角线放大到视场宽度的25%到75%。7.试样7.1为了测量的精度优化，试验应在抛光处理过的或其他适当表面准备的平坦的试样上进行。表面必须无任何能影响压痕或后续对角线测量的缺陷。不建议在非平面的表面上进行试验。即使在努氏硬度试验中，如果曲率半径朝向短对角线方向，则试验结果将会受影响。7.1.1在所有的试验中，压痕周界和压痕顶端（尤其是）必须在显微镜的视场中清晰界定。7.1.2试样表面在压痕操作前不应进行浸蚀。浸蚀面会使压痕边缘变的模糊，使压痕大小的精确测量变的困难。然而，当测定分相或组分的显微压痕硬度时，轻微的浸蚀可用来确定目标标志。要求的表面处理质量可随显微压痕硬度试验中使ASTME384-08更多标准：=wangwang&shop_nick=davycarl1981 7 用的试验力和放大率的大小而变化。试验力越小，压痕也就越小，昀重要的是表面准备情况。有些材料与其他材料相比更易于在表面准备中