[发明专利]基于仪器化Berkovich压入O-P硬度确定材料维氏硬度的方法

摘要

本发明公开了一种基于仪器化Berkovich压入O-P硬度确定材料维氏硬度的方法，该方法利用Berkovich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。该方法的价值在于它解决了以往仪器化压入测试广泛使用Berkovich压头而不能获得被测试材料维氏硬度的问题。

主权项

一种基于仪器化Berkovich压入O‑P硬度确定材料维氏硬度的方法，该方法利用Berkovich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Berkovich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P‑h曲线及最大压入深度h_m，然后利用幂函数关系P＝α(h‑h_f)^m对卸载曲线进行拟合获得拟合系数α、h_f和m，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S_u＝mP_m(α/P_m)^1/m、O‑P接触深度h_O‑P＝h_m‑0.75P_m/S_u和仪器化压入O‑P硬度H_O‑P＝P_m/A(h_O‑P)，其中，A(h_O‑P)为对应O‑P接触深度h_O‑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(h_O‑P)应由压头的面积函数A(h)来确定，即$A\left(h_{O-P}\right)=A\left(h\right){|}_{h=h_{O-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W_t、卸载功W_e，并在此基础上计算压入比功W_e/W_t；3)根据维氏硬度H_v与仪器化压入比功W_e/W_t及O‑P硬度H_O‑P的关系最终确定被测材料的维氏硬度H_v：H_v＝H_O‑Pf(W_e/W_t)＝H_O‑P[0.7244+2.2310(W_e/W_t)‑16.8725(W_e/W_t)²+60.3208(W_e/W_t)³‑115.4721(W_e/W_t)⁴+110.8492(W_e/W_t)⁵‑41.8975(W_e/W_t)⁶]