一、维氏硬度测试法
为了避免钢球压头的永久变形，布氏硬度法只能用来测定硬度值小于HB450的材料，洛氏硬度法为了测定由软到硬的不同材料的硬度，采用了不同的压头和总载荷，有很多种标度，彼此间没有什么联系，也不能换算。为了实际应用中方便，取同一材料用不同标度测定，列出表格，只能供大致估算。为了从软到硬的不同材料有一个连续一致的硬度标度，制定了维氏硬度试验法。
1、维氏硬度的测量原理
维氏硬度的测量原理基本上和布氏硬度相同，所不同的是用金刚石正四棱锥压头。正四棱锥两对面的夹角为136°，底面为正方形，如图14-6所示。维氏硬度所用的载荷有1kg、3kg、5kg、10kg、20kg、30kg、50kg、100kg、120kg等，负载的选择主要取决于试件的厚度。
在载荷P的作用下压头在试样表面压出一个底面为正方形的正四棱锥压痕。用显微镜测定方坑对角线长度d，维氏硬度值HV等于所用载荷与压痕面积的比值。当载荷P已知时，只要测得压痕对角线长度d，就可以求出维氏硬度值。通常是在测量d值后从《压印对角线与维氏硬度对照表》中查出相应的硬度值。
φ角选择136°是为了使维氏硬度得到一个成比例的并在较低硬度时与布氏硬度基本一致的硬度值。在布氏测试法台规定0.25<d/D<0.5，最理想的d/D值是0.375， ，φ=44°，与此相对应的金刚石正四棱锥的两以面间夹角就是180°-44°=136°。所以布氏硬度在HB300，它们间的差别增大，这是由于布氏测试法所用的钢球压头开始变形使压痕直径偏大所造成的。
2、维氏硬度的测试
1、对试样的要求
要求试样经过抛光，试样硬度至少是压痕深度的10倍或者不小于压痕对角线的1.5倍，在满足这个条件的情况下尽可能选用较大载荷，可减少测量误差。
2、压痕对角线的测量
维氏硬度压痕对角线的长度是用附在硬度计上的显微测微器进行测量的。压痕对角线的测量精度可达10-3mm。应测出两条互相垂直的对角线的线度，取平均值作为压痕对角线的长度d。规定两条压痕对角线之差与较短对角线之比不大于2%。若材料各个方向上的硬度不均匀而使比值>2%者，需要在硬度值后面注明。
维氏硬度不存在在洛氏硬度标度无法统一的问题，也不存在布氏硬度测试时负荷与压头直径比例关系的约束和压头变形问题。只要满足布氏法中迈耶尔指数关系中n=2时，p=ad2，只要载荷不太小，硬度值与所用载荷无关，即不同载荷下的维氏硬度值可以驻进行比较。
维氏硬度值测量精确可靠，在材料科学研究中被广泛应用。但是维氏硬度测量过程中需要测量对角线的长度，然后通过计算或查表才能得到硬度值。测量过程繁琐，工作效率低。在测量过程中，采用计算机控制测量过程，采集和处理数据，可能克服上述缺点并大大提高工作效率。
二、显微硬度测试法
1、显微硬度的测量原理
显微硬度的测量原理与维氏硬度一样，也是用压痕单位面积上所承受的载荷来表示的。只是试样需要抛光腐蚀制成金相显微试样，以便测量显微组织中各相的硬度。显微硬度一般用HM表示。
显微硬度测试用的压头有两种：一种是和维氏硬度压头一样的两面之间的夹角为136°的金刚石正四棱锥压头；努氏（Knoop）金刚石棱锥压头，它的压痕长对角线与短对角线的长度之比为7.11。。
显微硬度值与维氏硬度完全一致，差别只是测量时用的载荷和压痕对角线的单位不同造成的。
显微硬度如用kg/mm2为显微硬度的单位时，可以将单位省去，例如HM300，表示其显微硬度为300kg/mm2。
2、显微硬度计的构造及其应用
显微硬度计是由显微镜和硬度计两部分组成。显微镜用来观察显微组织，确定测试部位，测定压痕对角线的长度；硬度测试装置则是将一事实上的载荷加在一事实上的压并没有上，压入所确定的测试部位。
显微硬度计主要由支架部分、载物台、负荷机构、显微镜系统等四部分组成。
3、显微硬度的测试方法
3.1试验前的准备工作包括：安装物镜、螺旋测微目镜及压头；检查并调整压痕中心与视场中心重合；载荷机构的调整等。
3.2试样经加载，卸载，转动载物台，在目镜中可观察到显微硬度的压痕。
3.3用螺旋测微目镜测定压痕对角线的长度
测量时，首先移动工作台，使试样压痕的左面两边与十字交叉线的右半边重合，记下测微鼓轮的指示九；然后转动鼓轮使十字交叉线的左半边与压痕的右面两边也重合，再记下测微鼓轮上的读数，两数之差为压痕对角线相对应的格数。然后再乘以鼓轮刻度值(放大485×时每格为0.3μm)即得到压痕对角线长度。一般是测两条相互垂直的对角线的长度再取平均值作为压痕对角线的长度d，由压痕对角线的长度，通过公式计算或查压痕对角线与显微硬度对照表得到显微硬度值。
4、影响显微硬度值的因素
4.1 试样制备
显微试样制备过程中，会因磨削使表面塑性变形引起加工硬化，这会对显微硬度值有很大的影响(有时误差可达50%)，低载荷下更为明显。因此试样在制备过程中，要尽量减少表面变形层，特别对软材料，最好采用电解抛光。
4.2载荷
根据试样的实际情况，选择适当的荷载，在试样条件允许的情况下，尽量选择较大的载荷，以得到尽可能大的压痕。由于弹性变形的回复是材料的一种性能，对于任意大小的压痕其弹性回复量几乎一样，压痕越小弹性回复量占的比例就越大，显微硬度值也就越高。在同一试样中，选用不同的载荷测试得出的结果不完全相同，一般载荷越小，硬度值波动越大。所以对于同一试验最好始终选相同的载荷，以减少载荷变化对硬度值的影响。布科提出了下列四类加载范围，可供参考：
铝合金：1~5g
软铁镍：5~15g
硬钢：15~30g
碳化物：30~120g
4.3 加载速度和保载时间
加载速度过快，会使压痕加大，显微硬度值降低。一般载荷越小，加载速度的影响就越大，当载荷小于100g时，加载速度应为1~20μm/s。加载后保持载荷3~5s即可卸载进行测量。 |
