本发明专利技术公开了一种基于仪器化Vickers压入O-P硬度确定材料维氏硬度的方法，该方法利用Vickers压头仪器化压入材料所得载荷-位移曲线来确定被测材料的仪器化压入比功与O-P硬度，然后利用所建立的函数关系进一步确定被测材料的维氏硬度。与维氏硬度的直接压痕测量方法相比，该方法的突出优点为：无需测量Vickers压痕对角线长度，避免了直接压痕测量方法存在的因Vickers压痕顶角不清晰导致测量压痕对角线长度困难或不准确的问题。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，该方法利用Vickers压头仪器化压入材料所得载荷-位移曲线来确定被测材料的仪器化压入比功与O-P硬度，然后利用所建立的函数关系进一步确定被测材料的维氏硬度。与维氏硬度的直接压痕测量方法相比，该方法的突出优点为：无需测量Vickers压痕对角线长度，避免了直接压痕测量方法存在的因Vickers压痕顶角不清晰导致测量压痕对角线长度困难或不准确的问题。【专利说明】基于仪器化Vickers压入Ο-P硬度确定材料维氏硬度的方 法
本专利技术属于材料力学性能测试领域。具体涉及一种利用Vickers压头仪器化压入 载荷-位移曲线来确定被测材料维氏硬度的方法。
技术介绍
材料的维氏硬度一般由维氏硬度计来测定，其基本原理是利用金刚石Vickers压 头对材料表面实施某一最大压入载荷为P m的压入测试，保持最大压入载荷15-30秒后进 行卸载，然后借助显微镜测量Vickers压痕对角线长度d，最后通过公式确定材料的维氏 硬度：队 (^?4)=25^1168°?111/(12。在上述测量过程中，压痕对角线长度的确定是基础，而 Vickers压痕顶角清晰与否是影响压痕对角线长度测量的关键。当测试载荷小或者材料 表面存在粗糙度问题时，往往存在因 Vickers压痕顶角不清晰导致测量压痕对角线长度困 难或不准确的问题。针对此问题，人们在上世纪九十年代初研制成功了可同时测量金刚石 Vickers或Berkovich压头在压入材料过程中的压入载荷与压入深度（或称压入位移），并 据此提出材料硬度新的测试方法，该类硬度统称为仪器化压入硬度，该类仪器统称为仪器 化压入仪。仪器化压入硬度的测试特点是不需要测量压痕对角线长度。但是，使用仪器化压 入硬度也存在一个突出问题，即它与传统维氏硬度的关系问题。为解决该问题，本专利技术应用 量纲定理及弹塑性有限元数值分析方法建立了一种基于Vickers压头仪器化压入比功与 0-P硬度确定材料维氏硬度的方法，该方法利用Vickers压头仪器化压入材料所得载荷-位 移曲线来确定被测材料的仪器化压入比功与0-P硬度，然后利用所建立的函数关系进一步 确定被测材料的维氏硬度。与维氏硬度的直接压痕测量方法相比，该方法的突出优点为：无 需测量Vickers压痕对角线长度，避免了直接压痕测量方法存在的因 Vickers压痕顶角不 清晰导致测量压痕对角线长度困难或不准确的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于Vickers压头仪器化压入材料所得载荷-位移曲线 确定材料维氏硬度的方法，该方法无需测量Vickers压痕对角线长度，可避免直接压痕测 量方法存在的因 Vickers压痕顶角不清晰导致测量压痕对角线长度困难或不准确的问题。 为了实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案： -种基于仪器化Vickers压入0-P硬度确定材料维氏硬度的方法，该方法利用 Vickers压头仪器化压入材料所得载荷-位移曲线来确定被测材料的仪器化压入比功与 0-P硬度，然后利用所建立的函数关系进一步确定被测材料的维氏硬度，具体包括以下步 骤： 1)利用仪器化压入仪和金刚石Vickers压头对被测材料实施某一最大压入载荷 为P m的仪器化压入测试，获得压入载荷-位移关系的Ρ-h曲线及最大压入深度hm，然后利用 幂函数关系P = a (h_hf)m对卸载曲线进行拟合获得拟合系数α、匕和!11，并据此计算卸载 曲线在最大载荷Pm时刻的初始卸载斜率Su = mPm( a /Pm) 1/m、0-p接触深度tvP = hm-0. 75Pm/ Su和仪器化压入0-P硬度Hyp = Pm/A (tvP)，其中，A (tvP)为对应0-P接触深度tvP时的压头 横截面积，当不考虑压头尖端钝化时 【权利要求】1. 一种基于仪器化Vickers压入o-p硬度确定材料维氏硬度的方法，该方法利用 Vickers压头仪器化压入材料所得载荷-位移曲线来确定被测材料的仪器化压入比功与 Ο-P硬度，然后利用所建立的函数关系进一步确定被测材料的维氏硬度，具体包括以下步 骤： 1) 利用仪器化压入仪和金刚石Vickers压头对被测材料实施某一最大压入载荷为Pm 的仪器化压入测试，获得压入载荷-位移关系的Ρ-h曲线及最大压入深度hm，然后利用幂函 数关系P= a (h-hf)m对卸载曲线进行拟合获得拟合系数〇、匕和!11，并据此计算卸载曲线 在最大载荷P m时刻的初始卸载斜率Su = mPm( a /Pm) 1/m、0-P接触深度tvP = hm-0. 75Pm/Su和 仪器化压入O-P硬度IVp = Pm/AOvp)，其中，AOvp)为对应O-P接触深度tvP时的压头横 截面积，当不考虑压头尖端钝化时= 24.5g.P，而考虑压头尖端钝化时，则A(Vp)应 由压头的面积函数六〇1)来确定，即卓/1。.1〇 = 4/〇|/^1>; 2) 通过分别积分载荷-位移曲线关系中的加载曲线和卸载曲线计算压入加载功Wt、卸 载功we，并在此基础上计算压入比功wyw t; 3) 根据维氏硬度Hv与仪器化压入比功wywt及Ο-p硬度Hyp的关系最终确定被测材料 的维氏硬度H v: Hv = H〇_pf(ffe/fft) =H〇_p【文档编号】G01N3/42GK104122152SQ201410348993【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日 【专利技术者】马德军, 王家梁, 张传清, 陈伟, 黄勇, 宋仲康, 丛华, 孙亮 申请人:中国人民解放军装甲兵工程学院本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于仪器化Vickers压入O‑P硬度确定材料维氏硬度的方法，该方法利用Vickers压头仪器化压入材料所得载荷‑位移曲线来确定被测材料的仪器化压入比功与O‑P硬度，然后利用所建立的函数关系进一步确定被测材料的维氏硬度，具体包括以下步骤：1)利用仪器化压入仪和金刚石Vickers压头对被测材料实施某一最大压入载荷为Pm的仪器化压入测试，获得压入载荷‑位移关系的P‑h曲线及最大压入深度hm，然后利用幂函数关系P＝α(h‑hf)m对卸载曲线进行拟合获得拟合系数α、hf和m，并据此计算卸载曲线在最大载荷Pm时刻的初始卸载斜率Su＝mPm(α/Pm)1/m、O‑P接触深度hO‑P＝hm‑0.75Pm/Su和仪器化压入O‑P硬度HO‑P＝Pm/A(hO‑P)，其中，A(hO‑P)为对应O‑P接触深度hO‑P时的压头横截面积，当不考虑压头尖端钝化时而考虑压头尖端钝化时，则A(hO‑P)应由压头的面积函数A(h)来确定，即A(hO-P)=A(h)|h=hO-P;]]>2)通过分别积分载荷‑位移曲线关系中的加载曲线和卸载曲线计算压入加载功Wt、卸载功We，并在此基础上计算压入比功We/Wt；3)根据维氏硬度Hv与仪器化压入比功We/Wt及O‑P硬度HO‑P的关系最终确定被测材料的维氏硬度Hv：Hv＝HO‑Pf(We/Wt)＝HO‑P[0.7892+0.8439(We/Wt)‑4.1683(We/Wt)2+8.4082(We/Wt)3‑10.0858(We/Wt)4+6.8828(We/Wt)5‑2.1631(We/Wt)6]...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马德军，王家梁，张传清，陈伟，黄勇，宋仲康，丛华，孙亮，
申请(专利权)人：中国人民解放军装甲兵工程学院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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