維氏硬度計算機

依試驗負荷與壓痕對角線計算維氏硬度。

維氏硬度試驗
輸入施加的負荷,以及鑽石四角錐壓痕的兩條實測對角線長度。

關於維氏硬度

維氏硬度試驗用於量測材料抵抗永久壓痕的能力。將正四角錐形鑽石壓頭以已知負荷壓入經製備的表面,卸載後以光學系統量測正方形壓痕的兩條對角線。維氏硬度值通常記為HV,表示施力與壓痕斜面面積之間的關係。相同負荷下,較硬的材料通常產生較小壓痕,因此HV值較大。 本計算機取兩條對角線的平均值,套用HV = 1.8544 F / d²,其中F為以公斤力表示的試驗負荷,d為以毫米表示的平均對角線長度。係數1.8544包含維氏壓頭的幾何特性,其相對面夾角為136度。由於對角線長度以平方形式參與計算,量測誤差對硬度結果影響很大。仔細對焦、辨識邊緣及製備表面,是取得可靠結果的關鍵。 使用所示公式時,請以公斤力而非牛頓輸入負荷。若儀器以牛頓報告力量,輸入前應除以標準重力對應的換算值,約為每公斤力9.80665牛頓。兩條對角線皆須以毫米輸入;微米讀值應除以1,000。兩值應相當接近,差異過大可能表示壓痕變形、表面品質不佳、試片移動、異向性或讀值錯誤。取平均值可減少細微觀察差異,但不能修正無效試驗。 維氏試驗以相同壓頭幾何形狀搭配不同試驗力,因此涵蓋廣泛的硬度範圍。巨觀硬度試驗使用較大負荷;微硬度試驗則以小得多的力量檢測鍍層、相或薄截面。報告值通常應包含負荷標示與持荷條件,因為結果可能隨試驗力、試片厚度、壓痕間距及材料反應而變動。本計算機回傳數值HV比值,但無法判定壓痕是否符合特定標準的程序要求。 正式品質管制應依適用情況遵循ASTM E92、ASTM E384或ISO 6507等標準的現行試驗方法。確保試片厚度足夠、壓痕遠離邊緣且彼此保持距離、確認機台校正,並報告適當的有效位數。本工具適合核對運算、了解負荷與對角線尺寸如何影響硬度,以及在取得有效量測後輔助實驗室計算。

維氏硬度範例

硬度隨負荷增加而上升,隨平均對角線長度的平方增加而下降。

量測值硬度說明
10 kgf,對角線0.500與0.500 mm74.176 HV兩條對角線相等,平均值為0.500 mm。
100 kgf,對角線1.000與1.000 mm185.44 HV較大的負荷與壓痕。
30 kgf,對角線0.300與0.320 mm578.897 HV計算採用0.310 mm的平均值。

如何計算維氏硬度

  1. 以公斤力輸入施加的試驗負荷。
  2. 量測並以毫米輸入壓痕的兩條對角線。
  3. 確認兩條對角線讀值足夠接近,符合有效試驗要求。
  4. 選擇「計算硬度」,取得HV與平均對角線長度。

常見問題

HV代表什麼?

HV表示根據鑽石四角錐壓痕計算的維氏硬度值。數值越大,通常表示材料越能抵抗塑性壓入變形。

為什麼要量測兩條對角線?

有效的維氏壓痕應近似正方形,但量測與材料因素可能造成細微差異。取兩條對角線平均值,即可得到標準公式使用的尺寸。

可以用牛頓輸入負荷嗎?

不能直接輸入,因為本計算機的幾何係數要求公斤力。將牛頓值除以約9.80665即可換算為公斤力。

為什麼微小的對角線誤差也很重要?

平均對角線在硬度公式的分母中以平方形式出現。因此,即使不大的讀值誤差,也可能明顯改變計算出的HV值。

HV值與試驗負荷無關嗎?

理想上,適當負荷下的硬度應具有可比性,但壓痕尺寸效應與試驗條件可能造成變動。正式報告應註明施加負荷,並遵循相關標準。