ASTM E384 材料微压痕硬度的标准测试方法

美国材料与试验协会 (ASTM) 制定的 ASTM E384 标准材料显微压痕硬度试验方法描述了一种测定材料显微压痕硬度的试验方法。该试验方法包括使用努氏压痕仪和维氏压痕仪在 9,8 x ^10⁻³至 9,8 N (1 至 1000 gf)的试验力范围内进行的显微压痕试验。

该测试方法包括分析微压痕测试期间可能出现的潜在错误源以及这些因素如何影响测试结果的灵敏度、偏差、重复性和再现性。

有关测试机的直接验证和校准要求以及维氏和努氏参考硬度试块的生产和校准要求的信息包含在标准“ASTM E92 金属材料维氏硬度和努氏硬度的标准测试方法”中。

与传统的体积压痕硬度测试相比，该测试方法的硬度值是根据使用相对较小的力形成的非常小的压痕来确定的。使用专门设计的测试机，将由特定几何形状的金刚石制成的努氏或维氏压头，在1至1000 gf的力下压在试样表面。

使用配备有丝状透镜或其他测量装置的光学显微镜测量压痕的尺寸。努氏硬度值是通过将力除以压痕的投影面积得到的。维氏硬度值是通过将力除以压痕的表面积得到的。

当压头在一个加载循环后移除时，通常假设不会发生弹性恢复，这意味着在力移除后，压头会保持其形状，但这并非总是如此。在努氏试验中，压痕长对角线与短对角线的比率通常假设与压头相同，但由于弹性恢复，这并非总是如此。

硬度测试已被证明对材料评估、制造工艺质量控制以及研发工作非常有用。尽管硬度本质上是实验性的，但它与许多金属和合金的抗拉强度相关，并且也是机械加工性、耐磨性、韧性和延展性的指标。

微压痕试验用于评估和测量在小距离内发生的硬度变化。这些变化可能是有意为之，由局部表面硬化工艺（例如喷丸、冷拔、火焰淬火、感应淬火或渗碳、渗氮或碳氮共渗）引起。也可能是无意为之，由渗碳、使用过程中的局部软化或成分/微观结构偏析等问题引起。低试验力还可以将硬度测试扩展到因厚度过薄或过小而无法进行宏观压痕测试的材料。微压痕试验可以对特定相、成分以及因尺寸过小而无法通过宏观压痕测试评估的区域或斜面进行硬度测试。

由于微压痕硬度测试揭示了大多数材料常见的硬度变化，因此单个测试值可能无法代表整体硬度。1000 gf 的维氏硬度测试可用于测定整体硬度，但与任何硬度测试一样，建议进行一系列压痕测试，并根据需要或情况计算平均值和标准差。

微压痕硬度测试通常用于测量微小距离内的硬度变化。需要非常小的物理压痕来确定这些差异。在极低试验力下产生压痕的测试设备必须精心设计，以便将试验力精确施加到预定位置，并且必须配备高质量的光学系统，以精确测量小压痕的对角线。此处定义的试验力范围上限内的试验力可用于评估整体硬度。

一般来说，维氏压痕更适合测定整体（平均）特性，因为维氏硬度不会随着试验力在25至1000 gf之间的选择而变化，因为压痕几何形状是压痕深度的函数。然而，努普压痕的几何形状随深度变化并不均匀，努普硬度会在整个试验力范围内（以及更高范围内）发生变化，尤其是在最高试验力200 gf时。

ASTM E384 标准之所以重要的主要原因是：

• 材料特性：提供一种精确的方法来测量材料的非常小的区域或薄部分的硬度，以了解材料的特性。
• 质量控制：制造商使用此标准来确保其产品符合硬度规格，特别是对于涂层、薄膜和小型部件。
• 研究与开发：科学家和工程师依靠该标准来研究不同的处理或工艺如何在微观层面上影响材料硬度。
• 一致性和可比性：ASTM E384 标准建立了标准化程序和条件，确保结果在不同的实验室和行业之间可靠且可比。

简而言之，当工程、制造或研究目的需要准确、一致的显微硬度测量时，ASTM E384 标准至关重要。

我们多年来一直通过广泛的测试、测量、分析和评估活动为各行各业的企业提供支持，拥有一支强大的团队，他们密切关注全球科技发展，并不断提升自我。此外，我们还提供符合 ASTM E384 材料微压痕硬度标准测试方法的测试服务。