GB/T4340.1-2024 金屬材料 維氏硬度試驗 第 1 部分:試驗方法
發表時間:2025-07-23
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一、試驗原理
GB/T4340.1 - 2024 規定,維氏硬度試驗使用頂部兩相對面夾角為 136° 的正四棱錐金剛石壓頭。在特定試驗力作用下,壓頭垂直壓入試樣表面,保持一段規定時間后卸除試驗力。通過測量壓痕對角線長度,利用幾何關系計算出壓痕表面積,維氏硬度值即為試驗力除以壓痕表面積所得的商。該原理確保了測試結果能精確反映材料抵抗塑性變形的能力,且不受材料軟硬程度限制,適用范圍廣泛。

二、適用范圍
與舊版相比,新標準適用范圍顯著擴大。除傳統金屬材料外,新增了硬質合金、其他燒結碳化物,以及金屬和其他無機覆蓋層,如鋁基材上的電泳覆蓋層、自催化涂層、噴涂涂層和陽極涂層等。不過,當垂直于覆蓋層表面測試時,厚度小于 0.030mm 的涂層,以及測試覆蓋層橫截面時厚度小于 0.100mm 的涂層不適用本標準,可采用 GB/T21838.1 測定。同時,標準明確試驗力下限擴展至 0.009807N,壓痕對角線長度范圍為 0.020mm - 1.400mm ,進一步拓寬了測試邊界。
三、設備要求
硬度計:需嚴格符合 GB/T4340.2 和 JJG151 規定,保證在相應試驗力范圍內能精準施加試驗力,確保測試數據的準確性與可靠性。
壓頭:采用符合 GB/T4340.2 規定的正四棱錐金剛石壓頭,其幾何形狀與質量直接影響壓痕質量與測試結果。
對角線測量系統:根據不同對角線長度測量范圍,新標準提出了對應的分辨率要求。如測量范圍在 0.020mm - 0.100mm 時,分辨率應不低于 0.001mm;0.100mm - 0.500mm 時,分辨率不低于 0.002mm 等,以滿足不同精度需求。
四、試樣要求
硬質合金試樣:厚度至少為 1mm,且需去除表面層厚度不小于 0.2mm,以消除表面加工影響,保證測試結果反映材料真實硬度。
金屬及其他無機覆蓋層試樣:對表面粗糙度、厚度測量以及橫截面測量試樣均提出明確要求。如表面粗糙度 Ra 值一般不超過 0.4μm;測量覆蓋層厚度時,應采用合適方法確保測量精度等。
五、試驗程序
新增典型試驗力:新增 HV0.001、HV0.002 等典型試驗力,為不同硬度范圍與特殊材料測試提供更多選擇。
期間核查機制:要求在每個試驗力使用前一周內進行期間核查,若更換壓頭或試驗力變化則推薦進行核查,保障設備持續處于良好運行狀態。
施力與保持時間:明確施力時間目標值為 2s - 8s,保持時間一般為 10s - 15s,特殊材料可適當調整,確保壓痕穩定形成。
壓痕間距與邊緣距離:規定相鄰壓痕中心間距至少為壓痕對角線長度的 2.5 倍,壓痕中心距試樣邊緣距離至少為壓痕對角線長度的 2.5 倍,避免壓痕相互影響與邊緣效應。
曲率修正與硬度轉換:增加曲率修正方法,用于修正曲面試樣測試結果;同時對硬度轉換方法提出要求,方便不同硬度標尺間換算。
六、結果處理與報告
不確定度評估:完整不確定度評估可依據 JCGM100:2008 或 JJF1059.1 進行,全面考量設備精度、測量誤差、材料不均勻性等因素對測試結果的影響。
試驗報告:試驗報告需涵蓋文件編號、試樣信息(材料類型、尺寸、熱處理狀態等)、試驗日期、結果、曲率修正、特殊操作、影響因素、試驗溫度、硬度換算信息等,確保報告內容完整、規范,為后續分析提供充足依據。
GB/T4340.1 - 2024 的發布實施,為金屬材料維氏硬度試驗各環節提供了詳盡規范,有助于提升行業整體測試水平,促進金屬材料研發、生產與應用的高質量發展。