努氏硬度检测全解析:科学方法与关键步骤

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努氏硬度检测全解析:科学方法与关键步骤

概括

**努氏硬度(Knoop Hardness,HK)**是一种用于测量材料微观硬度的标准方法,特别适用于薄材料和微小部件。该方法采用菱形压头,通过计算压痕长轴与施加载荷的比值来确定硬度值。由于其高精度和适用范围广泛,努氏硬度测试在材料科学、金属加工和电子制造等领域发挥着重要作用。

检测样品

努氏硬度测试适用于**金属、陶瓷、玻璃、薄膜、微电子元件**等材料。特别是对于**极薄样品或局部硬度分析**,其优势尤为明显。在检测前,样品通常需要经过**表面抛光和清洁**,以确保测量结果的准确性。

检测项目

在努氏硬度检测中,主要评估以下指标:

  • 努氏硬度值(HK): 计算公式为 HK = 14.229 × (F / d²),其中 F 为测试载荷(单位:gf),d 为长对角线长度(单位:mm)。
  • 压痕尺寸: 测量压痕的长轴和短轴,确保符合标准要求。
  • 表面形貌: 观察压痕形状是否规则,是否存在裂纹或变形。

检测仪器

努氏硬度测试仪由以下部分组成:

  • 压头: 采用**菱形金刚石压头**,长短轴比约为7:1。
  • 载荷系统: 施加小范围载荷(通常为**1gf至1000gf**),适用于微小样品。
  • 显微测量系统: 通过高精度显微镜测量压痕尺寸。
  • 数据处理系统: 计算并显示努氏硬度值。

检测方法

检测流程包括以下步骤:

  1. 样品准备: 将样品表面研磨、抛光至镜面状态,并清洁无污染。
  2. 施加载荷: 选择合适的测试载荷,通常控制在**10-1000gf**范围内,并保持加载时间(一般为**10-15秒**)。
  3. 显微测量: 通过显微镜观察压痕,测量其长对角线尺寸。
  4. 计算硬度: 根据努氏硬度公式计算HK值,并记录数据。
  5. 数据分析: 比较不同区域的测量结果,评估材料的硬度均匀性。

检测标准(部分)

《 GB/T 18449.1-2024 金属材料 努氏硬度试验 第1部分: 试验方法 》标准简介

  • 标准名称:金属材料 努氏硬度试验 第1部分: 试验方法
  • 标准号:GB/T 18449.1-2024
    中国标准分类号:H22
  • 发布日期:2024-05-28
    国际标准分类号:77.040.10
  • 实施日期:2024-12-01
    技术归口:全国钢标准化技术委员会
  • 代替标准:代替GB/T 18449.1-2009
    主管部门:中国钢铁工业协会
  • 标准分类:冶金金属材料试验金属材料机械试验
  • 内容简介:

    国家标准《金属材料 努氏硬度试验 第1部分: 试验方法》由TC183(全国钢标准化技术委员会)归口,TC183SC4(全国钢标准化技术委员会力学及工艺性能试验方法分会)执行,主管部门为中国钢铁工业协会。

    本文件规定了金属努氏硬度试验的原理、硬度计、试样、试验程序、结果的不确定度及试验报告。本文件规定了试验力值范围为0.009807N~19.613N的努氏硬度试验。本文件规定了压痕对角线长度不小于0.020mm的努氏硬度试验。曲于光学测量系统的局限性和压头几何形状的不完美导致较大的不确定度,使用这种方法从较小的压,哀中确定努氏硬度不在本文件的范围内,因为结果会有很大的不确定性。本文件还规定了使用者对硬度计作日常检查的周期性检查方法。本文件中规定的努氏硬度试验也适用于金属及其他无机覆盖层,包括铝基材上的电泳覆盖层、自催化涂层、喷涂涂层和阳极涂层。本文件适用于垂直于覆盖层表面的压痕测量和横截面的测量,前提是覆盖层的特性(光滑度、厚度等)允许准确读取压痕的对角线。本文件不适用于垂直于覆盖层表面进行测试时厚度小于0.007mm的涂层和测试覆盖层横截面时厚度小于0.020mm的涂层,GB/T 21838.1能用于测定较小压痕的硬度。

《 JJG 1048-2009 标准努氏硬度块 》标准简介

  • 标准名称:标准努氏硬度块
  • 标准号:JJG 1048-2009
    标准状态:现行
  • 发布日期:2009-08-18
    归口单位全国力值、硬度计量技术委员会
  • 实施日期:2009-11-18
    发布部门:国家市场监督管理总局
  • 代替标准:ISO4545:1-2005,ISO4545:2-2005,ISO4545:3-2005,JJG144-2007
    标准类别:计量检定规程
  • 文件格式:纸质版或者PDF电子版(用Acrobat Reader打开)或Word版本doc格式
  • 内容简介:

    本规程适用于试验力范围为009807N至19614N的标准努氏硬度块的首次检定、后续检定和使用中检验。标准努氏硬度块的压痕长对角线应大于或等于0020mm。

《 JJG 1047-2009 金属努氏硬度计 》标准简介

  • 标准名称:金属努氏硬度计
  • 标准号:JJG 1047-2009
    标准状态:现行
  • 发布日期:2009-07-30
    归口单位全国力值、硬度计量技术委员会
  • 实施日期:2009-10-30
    发布部门:国家市场监督管理总局
  • 代替标准:ISO4545:1-2005,ISO4545:2-2005,ISO4545:3-2005,JJG144-2007
    标准类别:计量检定规程
  • 文件格式:纸质版或者PDF电子版(用Acrobat Reader打开)或Word版本doc格式
  • 内容简介:

    本规程适用于试验力范围为009807N至19614N的固定式金属努氏硬度计的首次检定、后续检定和使用中检验。

《 GB/T 18449.2-2001 金属努氏硬度试验 第2部分:硬度计的检验 》标准简介

  • 标准名称:金属努氏硬度试验 第2部分:硬度计的检验
  • 标准号:GB/T 18449.2-2001
    中国标准分类号:H22
  • 发布日期:2001-11-05
    国际标准分类号:77.040.10
  • 实施日期:2002-05-01
    技术归口:全国试验机标准化技术委员会
  • 代替标准:被GB/T 18449.2-2012代替
    主管部门:中国机械工业联合会
  • 标准分类:冶金金属材料试验金属材料机械试验
  • 内容简介:

    国家标准《金属努氏硬度试验 第2部分:硬度计的检验》由TC122(全国试验机标准化技术委员会)归口,主管部门为中国机械工业联合会。

    本标准规定了按GB/T 18449.1测定金属材料努氏硬度用的努氏硬度计的检验方法。硬度计的最大试验力为9.807N。本方法仅适用于长对角线长度不小于20μm的压痕。 本标准描述了检验硬度计基本功能的直接检验法和适用于硬度计综合检验的间接检验法。间接检验法可独立地用于使用中的硬度计的定期常规检查。 如果硬度计还可用于其他方法的硬度试验,则应分别按每一种方法单独地对硬度计进行检验。

《 GB/T 18449.3-2001 金属努氏硬度试验 第3部分:标准硬度块的标定 》标准简介

  • 标准名称:金属努氏硬度试验 第3部分:标准硬度块的标定
  • 标准号:GB/T 18449.3-2001
    中国标准分类号:H22
  • 发布日期:2001-11-05
    国际标准分类号:77.040.10
  • 实施日期:2002-05-01
    技术归口:全国试验机标准化技术委员会
  • 代替标准:被GB/T 18449.3-2012代替
    主管部门:中国机械工业联合会
  • 标准分类:冶金金属材料试验金属材料机械试验
  • 内容简介:

    国家标准《金属努氏硬度试验 第3部分:标准硬度块的标定》由TC122(全国试验机标准化技术委员会)归口,主管部门为中国机械工业联合会。

    本标准规定了按GB/T 18449.2对努氏硬度计进行间接检验用地标准硬度块(以下简称标准块)的标定方法。 本方法仅适用于长对角线长度不小于20μm的压痕。

《 GB/T 18449.1-2001 金属努氏硬度试验 第1部分:试验方法 》标准简介

  • 标准名称:金属努氏硬度试验 第1部分:试验方法
  • 标准号:GB/T 18449.1-2001
    中国标准分类号:H22
  • 发布日期:2001-09-15
    国际标准分类号:77.040.10
  • 实施日期:2002-02-01
    技术归口:全国钢标准化技术委员会
  • 代替标准:被GB/T 18449.1-2009代替
    主管部门:中国钢铁工业协会
  • 标准分类:冶金金属材料试验金属材料机械试验
  • 内容简介:

    本标准规定了金属材料努氏硬度试验方法。本标准使用的最大试验力为9.807N.

《 GB/T 18449.4-2022 金属材料 努氏硬度试验 第4部分: 硬度值表 》标准简介

  • 标准名称:金属材料 努氏硬度试验 第4部分: 硬度值表
  • 标准号:GB/T 18449.4-2022
    中国标准分类号:H22
  • 发布日期:2022-03-09
    国际标准分类号:77.040.10
  • 实施日期:2022-10-01
    技术归口:全国钢标准化技术委员会
  • 代替标准:代替GB/T 18449.4-2009
    主管部门:中国钢铁工业协会
  • 标准分类:冶金金属材料试验金属材料机械试验
  • 内容简介:

    国家标准《金属材料 努氏硬度试验 第4部分: 硬度值表》由TC183(全国钢标准化技术委员会)归口,TC183SC4(全国钢标准化技术委员会力学及工艺性能试验方法分会)执行,主管部门为中国钢铁工业协会。

    本文件给出的硬度值表适用于按照ISO 4545-1进行的努氏硬度试验。

《 GB/T 35085-2018 金属材料焊缝破坏性试验 激光和电子束焊接接头的维氏和努氏硬度试验 》标准简介

  • 标准名称:金属材料焊缝破坏性试验 激光和电子束焊接接头的维氏和努氏硬度试验
  • 标准号:GB/T 35085-2018
    中国标准分类号:J33
  • 发布日期:2018-05-14
    国际标准分类号:25.160.40
  • 实施日期:2018-12-01
    技术归口:全国焊接标准化技术委员会
  • 代替标准:
    主管部门:国家标准化管理委员会
  • 标准分类:机械制造焊接、钎焊和低温焊焊接接头
  • 内容简介:

    国家标准《金属材料焊缝破坏性试验 激光和电子束焊接接头的维氏和努氏硬度试验》由TC55(全国焊接标准化技术委员会)归口,主管部门为国家标准化管理委员会。

    本标准规定了金属材料激光和电子束窄焊缝横截面的维氏和努氏硬度试验。本标准规定的维氏硬度试验力范围通常为0.098N~≤98N(HV0.01~≤HV10),努氏硬度试验力范围通常为不大于9.8N(HK1)。本标准适用于采用或不采用填充丝的焊缝试样的硬度试验。本标准不适用于采用激光/电弧复合宽焊缝试样的硬度试验。非窄焊缝的硬度试验按GB/T 2654和GB/T 27552执行。

《 GB/T 18449.2-2012 金属材料 努氏硬度试验 第2部分:硬度计的检验与校准 》标准简介

  • 标准名称:金属材料 努氏硬度试验 第2部分:硬度计的检验与校准
  • 标准号:GB/T 18449.2-2012
    中国标准分类号:N71
  • 发布日期:2012-12-31
    国际标准分类号:77.040.10;19.060
  • 实施日期:2013-06-01
    技术归口:全国试验机标准化技术委员会
  • 代替标准:代替GB/T 18449.2-2001
    主管部门:中国机械工业联合会
  • 标准分类:冶金试验机械试验金属材料试验金属材料机械试验
  • 内容简介:

    国家标准《金属材料 努氏硬度试验 第2部分:硬度计的检验与校准》由TC122(全国试验机标准化技术委员会)归口,主管部门为中国机械工业联合会。

    GB/T 18449的本部分规定了按GB/T 18449.1-2009测定金属材料努氏硬度用的试验力范围从0.09807N~19.614N的努氏硬度计(以下简称硬度计)的检验和校准方法。本部分仅适用于长对角线长度不小于0.020 mm压痕。本部分适用于检查硬度计基本功能的直接检验法和检查硬度计综合性能的间接检验法。间接检验法可独立地用于使用中硬度计的定期常规检查。如果硬度计还用于其他方法的硬度试验,则应分别按每一种方法单独对硬度计进行检验。

《 GB/T 18449.3-2012 金属材料 努氏硬度试验 第3部分:标准硬度块的标定 》标准简介

  • 标准名称:金属材料 努氏硬度试验 第3部分:标准硬度块的标定
  • 标准号:GB/T 18449.3-2012
    中国标准分类号:N71
  • 发布日期:2012-12-31
    国际标准分类号:77.040.10;19.060
  • 实施日期:2013-06-01
    技术归口:全国试验机标准化技术委员会
  • 代替标准:代替GB/T 18449.3-2001
    主管部门:中国机械工业联合会
  • 标准分类:冶金试验机械试验金属材料试验金属材料机械试验
  • 内容简介:

    国家标准《金属材料 努氏硬度试验 第3部分:标准硬度块的标定》由TC122(全国试验机标准化技术委员会)归口,主管部门为中国机械工业联合会。

    GB/T 18449的本部分规定了在GB/T 18449.2-2012中描述的努氏硬度计间接检验用标准硬度块(以下简称标准块)的标定方法。本部分仅适用于长对角线长度不小于0.02 mm的压痕。

《 GB/T 18449.4-2009 金属材料 努氏硬度试验 第4部分:硬度值表 》标准简介

  • 标准名称:金属材料 努氏硬度试验 第4部分:硬度值表
  • 标准号:GB/T 18449.4-2009
    中国标准分类号:H22
  • 发布日期:2009-06-25
    国际标准分类号:77.040.10
  • 实施日期:2010-04-01
    技术归口:全国钢标准化技术委员会
  • 代替标准:被GB/T 18449.4-2022代替
    主管部门:中国钢铁工业协会
  • 标准分类:冶金金属材料试验金属材料机械试验
  • 内容简介:

    国家标准《金属材料 努氏硬度试验 第4部分:硬度值表》由TC183(全国钢标准化技术委员会)归口,TC183SC4(全国钢标准化技术委员会力学及工艺性能试验方法分会)执行,主管部门为中国钢铁工业协会。

    u3000u3000GB/T18449的本标准给出了努氏硬度值计算表。

《 GB/T 18449.1-2009 金属材料 努氏硬度试验 第1部分:试验方法 》标准简介

  • 标准名称:金属材料 努氏硬度试验 第1部分:试验方法
  • 标准号:GB/T 18449.1-2009
    中国标准分类号:H22
  • 发布日期:2009-06-25
    国际标准分类号:77.040.10
  • 实施日期:2010-04-01
    技术归口:全国钢标准化技术委员会
  • 代替标准:代替GB/T 18449.1-2001
    主管部门:中国钢铁工业协会
  • 标准分类:冶金金属材料试验金属材料机械试验
  • 内容简介:

    国家标准《金属材料 努氏硬度试验 第1部分:试验方法》由TC183(全国钢标准化技术委员会)归口,TC183SC4(全国钢标准化技术委员会力学及工艺性能试验方法分会)执行,主管部门为中国钢铁工业协会。

    GB/T 18449的本部分规定了金属材料努氏硬度试验的原理、符号及说明、硬度计、试样、试验方法、结果的不确定度及试验报告。本部分规定的试验力值范围为0.098 07 N到19.614 N。本方法只适用于压痕对角线长度≥0.02 mm。

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结语

努氏硬度检测是一种高精度的微观硬度测量方法,广泛应用于微电子、材料科学和金属研究等领域。通过**合理选择测试参数和严格控制实验条件**,可以获得精准可靠的硬度数据,为材料性能分析和质量控制提供有力支撑。

结语

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