硬度如何测量？

水硬度是指水中溶解的钙和镁离子含量的测量，通常以钙碳酸盐或总硬度的形式表示。国际上常用的测量水硬度的单位是mg/L（毫克/升）或ppm（百万分之一）。以下是一般的水硬度标准：

软水：水硬度低于60 mg/L 或 ppm。

中等硬度水：水硬度介于60 mg/L（ppm）至120 mg/L（ppm）之间。

硬水：水硬度高于120 mg/L（ppm）。

需要注意的是，水硬度标准可以在不同地区和国家之间有所不同，因此具体的硬度标准可能会有所调整。此外，硬度还可以分为临时硬度和总硬度两种类型，其中临时硬度是指由于碳酸钙和碳酸镁引起的硬度，而总硬度则包括了临时硬度和非临时硬度（如硫酸钙、硝酸钙等）的总和。

1洛氏硬度

是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标以0002毫米作为一个硬度单位当HB>450或者试样过小时,不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为159、318mm的钢球,在一定载荷下压入被测材料表面,由压痕的深度求出材料的硬度根据试验材料硬度的不同,分三种不同的标度来表示：HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度极高的材料(如硬质合金等)HRB：是采用100kg载荷和直径158mm淬硬的钢球,求得的硬度,用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火钢等)

2布氏硬度

布氏硬度(HB)一般用于材料较软的时候,如有色金属、热处理之前或退火后的钢铁洛氏硬度(HRC)一般用于硬度较高的材料,如热处理后的硬度等等布氏硬度(HB)是以一定大小的试验载荷,将一定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属表面,保持规定时间,然后卸荷,测量被测表面压痕直径布氏硬度值是载荷除以压痕球形表面积所得的商一般为：以一定的载荷将一定大小的淬硬钢球压入材料表面,保持一段时间,去载后,负荷与其压痕面积之比值,即为布氏硬度值(HB),单位为公斤力/mm2 (N/mm2)测试载荷与测试钢球的直径需根据材料的实际性能再确定

3维氏硬度

维氏硬度试验方法是英国史密斯（RLSmith）和塞德兰德（CESandland）于1925年提出的英国的维克斯—阿姆斯特朗（Vickers-Armstrong）公司试制了第一台以此方法进行试验的硬度计和布氏、洛氏硬度试验相比,维氏硬度试验测量范围较宽,从较软材料到超硬材料,几乎涵盖各种材料

4里氏硬度

里氏硬度是以HL表示,里氏硬度测试技术是由瑞士狄尔马,里伯博士发明的,它是用一定质量的装有碳化钨球头的冲击体,在一定力的作用下冲击试件表面,然后反弹由于材料硬度不同,撞击后的反弹速度也不同在冲击装置上安装有永磁材料,当冲击体上下运动时,其外围线圈便感应出与速度成正比的电磁信号,再通过电子线路转换成里氏硬度值

5肖氏硬度

简称HS表示材料硬度的一种标准由英国人肖尔(Albert FShore)首先提出应用弹性回跳法将撞销从一定高度落到所试材料的表面上而发生回跳撞销是一只具有尖端的小锥,尖端上常镶有金刚钻测试数值为1000x撞销返回速度/撞销初始速度（即为碰撞前后的速度比乘以1000）

6巴氏硬度

巴柯尔(Barcol)硬度(简称巴氏硬度),最早由美国 Barber-Colman公司提出,是近代国际上广泛采用的一种硬度门类,一定形状的硬钢压针,在标准弹簧试验力作用下,压入试样表面,用压针的压入深度确定材料硬度,定义每压入00076mm为一个巴氏硬度单位巴氏硬度单位表示为HBa

7努氏硬度

努氏硬度是作为绝对数值而测得的硬度,主要在加工方面使用该数值一般来说,金刚石的努氏硬度为7000~8000千克/平方毫米

8韦氏硬度

一定形状的硬钢压针,在标准弹簧试验力作用下压入试样表面,用压针的压入深度确定材料硬度,定义001mm的压入深度为一个韦氏硬度单位韦氏硬度单位表示为HW

硬度，物理学专业术语，材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。固体对外界物体入侵的局部抵抗能力，是比较各种材料软硬的指标。由于规定了不同的测试方法，所以有不同的硬度标准。各种硬度标准的力学含义不同，相互不能直接换算，但可通过试验加以对比。

1、HRC是采用150Kg载荷和120°金刚石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料。例如：淬火钢等

2、HB是布氏硬度，以一定的载荷（一般3000kg）把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值（HB），单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。

3、HV也就是维氏硬度，和洛氏硬度区别主要在硬度实验时，压痕形状不一样。

扩展资料：

硬度分为：

①划痕硬度。主要用于比较不同矿物的软硬程度，方法是选一根一端硬一端软的棒，将被测材料沿棒划过，根据出现划痕的位置确定被测材料的软硬。定性地说，硬物体划出的划痕长，软物体划出的划痕短。

②压入硬度。主要用于金属材料，方法是用一定的载荷将规定的压头压入被测材料，以材料表面局部塑性变形的大小比较被测材料的软硬。由于压头、载荷以及载荷持续时间的不同，压入硬度有多种，主要是布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显微硬度等几种。

③回跳硬度。主要用于金属材料，方法是使一特制的小锤从一定高度自由下落冲击被测材料的试样，并以试样在冲击过程中储存（继而释放）应变能的多少（通过小锤的回跳高度测定）确定材料的硬度。

用一定的载荷将规定的压头压入被测材料，根据材料表面局部塑性变形的程度比较被测材料的软硬，材料越硬，塑性变形越小。压入硬度在工程技术中有广泛的用途。压头有多种，如一定直径的钢球、金刚石圆锥、金刚石四棱锥等。载荷范围为几克力至几吨力（即几十毫牛顿至几万牛顿）。压入硬度对载荷作用于被测材料表面的持续时间也有规定。主要的压入硬度有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显微硬度等。

肖氏硬度

也称回跳硬度，简称HS。表示材料硬度的一种标准。由英国人肖尔(AlbertFShore)于1906年研究淬火钢的硬度测定法时提出的。

肖氏硬度测定法的测量原理是：用重量为1/12盎司力（1盎司力等于02780牛顿）的带有金刚石圆头或钢球的小锤，从10英寸的高度自由落下，使小锤以一定的动能冲击试样表面。小锤的部分动能转变成试样表面塑性变形功而被消耗；另一部分转变为弹性应变能被试样储藏。试样弹性变形恢复时释放出能量，使小锤回跳一定高度。

被测物越硬则弹性极限越高，储藏的弹性应变能越多，小锤回跳得越高。回跳硬度的符号是HS，它以小锤回跳高度进行分度。回跳硬度数只能在弹性模量相同的材料之间进行比较，否则就会得出橡皮比钢更硬的结论。压入硬度的测量属于静力测定法，而回跳硬度的测量则属于动力测定法。

巴氏硬度

巴柯尔(Barcol)硬度(简称巴氏硬度),最早由美国Barber-Colman公司提出，是近代国际上广泛采用的一种硬度门类，一定形状的硬钢压针，在标准弹簧试验力作用下，压入试样表面，用压针的压入深度确定材料硬度，定义每压入00076mm为一个巴氏硬度单位。巴氏硬度单位表示为HBa。

努氏硬度

努氏硬度是作为绝对数值而测得的硬度，主要在加工方面使用该数值。一般来说，金刚石的努氏硬度为7000~8000千克/平方毫米

韦氏硬度

一定形状的硬钢压针，在标准弹簧试验力作用下压入试样表面，用压针的压入深度确定材料硬度，定义001mm的压入深度为一个韦氏硬度单位。韦氏硬度单位表示为HW。

参考资料：

橡胶硬度计特点及用途： 橡胶邵尔A硬度计用于测定硫化橡胶和塑料制品的硬度，硬度计表头安装在台架上，测量方便准确，也可取下橡胶硬度计表头，在生产橡胶硬度计现场测量，符合GB/T531《硫化橡胶邵尔A硬度试验方法》、GB2411《塑料邵氏硬度试验方法》等标准要求。1）将试样放于平整、坚硬的表面上，平稳地把压足压在试样上，应没有震动，保持压足和试样表面平行，以使压针垂直于橡胶表面，最大压入速度32mm/S（将硬度装置在配套生产的同型号测定架上测定，会提高测定精确度）。

（2）当压足和试样紧密接触后，在规定的时刻读数。对于硫化橡胶标准试验力保持时间为3S，热塑性橡胶则为15S，未知类型橡胶当作硫化橡胶处理。

（3）在试样表面不同位置进行5次测量取中值。对于邵氏A型、D型、

AO型硬度计，不同测量位置相距至少6mm；对于AM型，至少相距08mm。

(4)、使用前应检查橡胶硬度计的指针在自由状态下应指零位。(如指针

微量偏离零位时，可以松动右上角压紧螺丝，转动表面，对准零位)。将硬度计压在玻璃板上时，指针应指100度。(压针端面与压脚底面严密接触于玻璃板上)。如不指零位和100度时，可以轻微按动压针几次，如仍不指零位和100度时，则不能使用，如在定荷架上使用时，可以揿动手柄，使工作台上升，将定位销插入工作台下部小孔，调整使用，如仍不指100度时同样不可使用。D型硬度计装置在定荷架上使用时，调整工作台平行度时压针顶端不能直接压在工作台玻璃台上，否则会压伤工作台玻璃台面，必须在工作台上放置专用量块或平整的玻璃板后再行操作。

(3)、橡胶试样的厚度不小于6毫米，宽度不小于15毫米，长度不小于

35毫米。试样厚度不足6毫米时，可用同样胶片重叠测定，但不超过3层，并要求胶片上下并行。

(4)、橡胶硬度测定温度应在18-28℃，试样在试验温度下应至少存放5

小时。

(5)、橡胶及塑料试样表面均应光滑、平整，不应有缺陷、机械损伤及杂

质。

(6)、硬度计使用完毕后，装入仪器盒或仪器箱内。放置于燥处防止受潮。(7)、定荷测定架上的升降小轴和工作台底部，请注意经常揩擦防锈油，

涂少量防锈油以防生锈。

(8)、硬度计应按JJG304-89规定，定期送计量检定单位检定。

金属材料表面抵抗其它更硬物体压人的能力称为硬度。常用的硬度指标有布氏硬度(HBS或I-HBW)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRc)、维氏硬度(Hv)及肖氏硬度(HS)。

根据GB23-84规定，布氏硬度表示符号为HBS和HBW两种。压头为淬火钢球时用HBS表永。一般用于测量软的钢材、灰铸铁、有色金属等布氏硬度在。450以下的材料，压头为硬质合金时，则用HBW表示，适用于布氏硬度值在450以上的材料。

洛氏硬度用于测量各种钢材、有色金属、经淬火后的高硬度工件、表面热处理工件及硬质合金等；维氏硬度广泛应用在精密工业和材料科学研究中，特别是用来测定金属薄膜层或化学处理后的表面层硬度，以及较小、较薄工件的硬度。

各硬度值根据有关表格可以相互换算。如538HBW=784HRA=55HRC=587Hv。

铝的材料比较软，建议使用布氏硬度计；如果是铝合金的话，建议使用韦氏硬度计检测,单位是HW(韦氏),ASTM B647-781998《铝合金韦氏硬度试验方法》

布氏硬度计原理

用一定直径的钢球或硬质合金球，以规定的试验力压入式样表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量试样表面的压痕直径。布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。以HBS（钢球）表示，单位为N/mm2(MPa)。

测定布氏硬度较准确可靠，但一般HBS只适用于450N/mm2（MPa）以下的金属材料，对于较硬的钢或较薄的板材不适用。在钢管标准中，布氏硬度用途最广，往往以压痕直径d来表示该材料的硬度，既直观，又方便。

布氏硬度计的特点：

布氏硬度试验的优点是其硬度代表性好，由于通常采用的是10 mm直径球压头，3000kg试验力，其压痕面积较大，能反映较大范围内金属各组成相综合影响的平均值，而不受个别组成相及微小不均匀度的影响，因此特别适用于测定灰铸铁、轴承合金和具有粗大晶粒的金属材料。它的试验数据稳定，重现性好，精度高于洛氏，低于维氏。此外布氏硬度值与抗拉强度值之间存在较好的对应关系。

布氏硬度试验的缺点是压痕较大，成品检验有困难，试验过程比洛氏硬度试验复杂，测量操作和压痕测量都比较费时，并且由于压痕边缘的凸起、凹陷或圆滑过渡都会使压痕直径的测量产生较大误差，因此要求操作者具有熟练的试验技术和丰富经验，一般要求由专门的实验员操作。

布氏硬度计的应用

布氏硬度计主要用于组织不均匀的锻钢和铸铁的硬度测试，锻钢和灰铸铁的布氏硬度与拉伸试验有着较好的对应关系。布氏硬度试验还可用于有色金属和软钢，采用小直径球压头可以测量小尺寸和较薄材料。布氏硬度计多用于原材料和半成品的检测，由于压痕较大，一般不用于成品检测。

布氏硬度试验条件的选择如同洛氏硬度试验关于标尺的选择一样，布氏硬度试验也要遇到试验条件的选择问题，即试验力F和压头球直径D的选择。这种选择不是任意的，而是要遵循一定的规则，并且要注意试验力和压头球直径的合理搭配，应用起来比洛氏硬度试验略显复杂。布氏硬度试验最常用的试验条件是采用10mm直径的球压头，3000kg试验力。这一条件最能体现布氏硬度的特点。但是由于试样材质不同，硬度不同，试样大小，薄厚也不同，一种试验力，一种压头自然不能满足要求。在试验力和压头球直径的选择方面需要遵循的规则有2个。

规则一：要使试验力和球压头直径的平方之比为一个常数。即F/D2=F1/D12 = F2/D22 =K。这个规则来源于相似律。根据相似律，不同直径的球压头D1、D2在不同的试验力F1、F2作用下压入试样表面，压痕直径d1、d2是不同的，但是只要压入角相同，压痕就具有相似性。这时试验力和压头球直径的平方之比就是一个常数。在这种条件下，采用不同的试验力和不同直径的球压头，在同一试样上测得的硬度值是相同的，在不同的试样上测得的硬度值是可以相互比较的。试验力与压头球直径平方之比在采用公斤力的旧标准中表示为F/D2，在采用牛顿力的新标准中表示为0102 F/D2

规则二：试验后要使压痕直径处于以下范围：024D < d < 06D。否则试验结果是无效的,应选择合适的试验力重新试验。人们的大量试验表明，当压头直径在024D~06D之间时，测得的硬度值与试验力大小无关。布氏硬度试验可选择的试验力从3000kg到1kg大约有20个级别。

布氏硬度计的常见故障及维修方法

1、载荷误差超过±10%或不稳定

造成这种故障的原因及排除方法：（1）力点刀刃松动，应调整力点刀刃并拧紧；（2）力点刀刃和支点的磨损会不同程度地增加载荷误差，应研修刀刃；（3）载荷杠杆上的调整块位置不适当，可根据情况向前或向后移动，调整合适后固定紧；（4）压缩弹簧锈蚀，增大了与压轴、主轴衬套的摩擦，应清洗生锈部位并上防护油或更换之。（5）加荷不平稳，有冲击振动现象，应排除引起不平稳的因素。

2、加荷速度不能控制在规定的时间内

加荷速度过快或过慢，主要是减速器用油粘度过小或过大，应清洗减速器，并更换减速器用油。

3、测定的硬度值与标准硬度块示值不一致

造成这种故障的原因及排除方法：（1）布氏硬度计[color=#040d09]安装不水平，应将布氏硬度计[color=#040d09]调至水平；（2）钢球表面不光洁或直径超过允差，应用千分尺挑选合格的钢球换上；（3）压痕测量装置误差偏大，应调整压痕测量装置的允许误差，使其≤±05%；（4）砝码不能垂直放置，砝码与硬度计后盖擦靠，应检查吊环是否挂在重点刀刃上，吊架吊杆是否平直，否则应将吊环挂于重点刀刃上，校直吊架吊杆；（5）主轴与试台平台垂直度，主轴轴线与升降丝杆轴线同轴度超差，应分析视其情况进行主轴与试台平台垂直度、主轴轴线与升降丝杆轴线同轴度的调整。

4、布氏硬度计反复加卸载荷

造成这种故障的原因及排除方法：（1）按键开关顶杆过长，转向开关A、B触点与A1、B1触点不能脱开，应调节顶杆长度并固定之；（2）换向开关安装位置不当，活动挡板不能触动换向开关上的销子，造成换向开关不换向，应调整换向开关的安装位置。

5、布氏硬度计载荷全部加上时停机

此种故障原因为换向开关接触点有烧伤、烧蚀现象，造成接触点接触不良，应对接触点加以清理打磨或更换新的换向开关。

6、按键开关按下，硬度计不动作，但有嗡嗡的电流声

此种故障原因为电机缺相，应检查电源是否正常，电源插头是否插好，电缆线是否有断路，电源开关是否完好，电机接线是否接牢，电机线圈是否烧坏一组以及换向开关触点接触是否良好等，应视其情况分别予以排除。

常用的硬度指标有：布氏硬度（HB），洛氏硬度（HR），维氏硬度（HV），一下分别介绍。 以一定的载荷（一般3000kg）把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值（HB），单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。

测定布氏硬度较准确可靠，布氏硬度范围为8~650HB。但一般HB只适用于450N/mm2（MPa）以下的金属材料，对于较硬的钢或较薄的板材不适用。在钢管标准中，布氏硬度用途最广，往往以压痕直径d来表示该材料的硬度，既直观，又方便。 当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。洛氏硬度是以顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为Φ1588㎜的淬火钢球作压头，以规定的试验力使其压入试样表面。试验时，先加初试验力，然后加主试验力。压入试样表面之后卸除主试验力，在保留初试验力的情况下，根据试样表面压痕深度，确定被测金属材料的洛氏硬度值。

洛氏硬度值由h的大小确定，压入深度h越大，硬度越低；反之，则硬度越高。一般说来，按照人们习惯上的概念，数值越大，硬度越高。因此采用一个常数c减去h来表示硬度的高低。并用每0002㎜的压痕深度为一个硬度单位。由此获得的硬度值称为洛氏硬度值，用符号HR表示。

由此获得的洛氏硬度值HR为一无名数，试验时一般由试验机指示器上直接读出。

根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示：

HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）。

HRB：是采用100kg载荷和直径158mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）。

HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等）。

洛氏硬度的三种标尺中，以HRC应用最多，一般经淬火处理的钢或工具都采用HRC测量。在中等硬度情况下，洛氏硬度HRC与布氏硬度HBS之间关系约为1：10，如40HRC 相当于400HBS 。如50HRC，表示用HRC标尺测定的洛氏硬度值为50。硬度值应在有效测量范围内（HRC为20－70）为有效。 维氏硬度试验原理与布氏硬度相似，也是根据压痕单位表面积上的试验力大小来计算硬度值。区别在于压头采用锥面夹角为136°的金刚石正四棱锥体，将其以选定的试验力压入试样表面，按规定保持一定时间后卸除试验力，通过测量压痕的对角线长可以计算出压痕的表面积，试验力与压痕的表面积相除得到的商就是维氏硬度值。

维氏硬度法适用范围宽，尤其适用于测定金属镀层、薄片金属及化学热处理后的表面硬度，其结果精确可靠。当试验力小于02 kgf　（1961N）时，可用于测量金相组织中不同相的硬度。

试验优缺点

优点：①与布氏、洛氏硬度试验比较，维氏硬度试验不存在试验力与压头直径有一定比例关系的约束； ②不存在压头变形问题； ③压痕轮廓清晰，采用对角线长度计量，精确可靠，硬度值误差较小。

缺点：其硬度值需要先测量对角线长度，然后经计算或查表确定，故效率不如洛氏硬度试验高。根据压头形状、材料及加载大小的不同，硬度可有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显微硬度，它们适用于不同的材料。 肖氏硬度采用回跳实验来确定硬度值。试验方法如下：将撞销从一定高度落到试样表面，撞销发生回跳，根据回跳的高度来确定材料的硬度值。

肖氏硬度法的优点是简便易得，缺点是准确度稍差。

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HV 或VHN表示，后者用HK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HV。

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125，将两数相加（75＋125＝875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HV。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HK。

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（ИАПудовкина）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（HV）与摩氏硬度（HM）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（HV）

闪锌矿、方铅矿、黄铁矿。