，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°。
如图14-7所示。
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。
图14-6 维氏硬度的测试原理
二、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。
14.4 显微硬度测试法
一、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，如图14-8所示。
这种显微硬度的计算公式为：
图14-8维氏金刚石棱锥压头 图14-9努氏（Knoop）金刚石棱锥压头
（14-10）
式中：
P——载荷（g）；
d——压痕对角线长度（μm）。
显微硬度值与维氏硬度完全一致，计算公式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。
图14-9中还表示了另一种显微硬度压头。
这种压头叫克努普（Knoop）金刚石压头。
它的压痕长对角线与短对角线的长度之比为7.11。
克努普显微硬度值为：
（14-11）
式中：
P——载荷（g）；
L——压痕对角线长度（μm）。
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。
二、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。
现以ПMT-3型的显微硬度计为例说明其构造及其使用方法。
1．构造
ПMT-3型的显微硬度计主要由支架部分、截物台、负荷机构、显微镜系统等四部分组成，如图14-10。
① 支架部分。
主要由底座和主柱组成。
借助调节螺母可升降托架，使显微镜整体上下移动。
② 截物台。
由三个螺钉固定在底座上，其中两个螺钉控制其前后左右移动。
载物台移动的最大行程为10mm，旋转手柄可使载物台作180°回转运动，使显微镜观察到的组织，恰好能转到显微硬度计压头下面，然后加载，得一个显微硬度压痕。
当载物台回转到原来位置以后，压痕对角线长度可由显微镜测量出来。
载物台不需要转动时可用固定螺钉使载物台固定。
③ 加载荷重机构。
是显微硬度计的重要组成部分，如图14-11所示。
图14-11 ПMT-3型的显微硬度计的载荷重机构
荷重机构安装在臂架上，与物镜相对称。
立柱1由两片弹簧（3与4）支持着，在它的下端装入压头8，荷重砝码套在立柱中部，立柱平时由托板托住。
加载荷时，借手柄7逆时针方向旋转而使托盘离开，立柱随之下降，载荷就通过压头加到磨面上。
④ 显微镜部分。
由镜筒物镜和目镜组、机械调节及照明装置组成。
显微镜用粗调和微调旋钮调节焦距，在微调旋钮上刻有刻度，指示显微镜上下调节的距离，每小格相当于0.002mm。
镜筒上装有倾斜的观察镜筒及15×的螺旋式测微目镜。
在显微摄影时可换用直射摄影镜筒和15×的摄影目镜。
照相暗盒就固定在直射镜筒上。
显微镜配有两个物镜（F6.16及F23.2）和一个目镜（15×）。
显微放大倍数为485×及130×，能在明场和暗场下观察。
其照明方式的改变通过旋转手柄来实现。
螺旋式测微器用来测量压痕对角线的长度。
测微器上有100个小格。
照明光源为6V15W低压白炽灯。
国产HX-200型显微硬度计与ПMT-3型结构相似。
2．显微硬度的测试方法
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。
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 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（11-10）计算或查压痕对角线与显微硬度对照表得到显微硬度值。
三、影响显微硬度值的因素
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。
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
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。
14.5 使用硬度计应注意的事项
除了各种硬度计使用时特殊注意事项外，还有一些共同的应注意的问题，现列举如下：
1．硬度计本身会产生两种误差：
一是其零件的变形、移动造成的误差；二是硬度参数超出规定标准所造成的误差。
对第二种误差，在测量前需用标准块对硬度计进行校准。
对洛氏硬度计校正结果，差值在±1之内合格。
差值在±2之内的稳定数值，可以给出修正值。
差值在±2范围之外时则必需对硬度计进行校正维修或换其他硬度测试法测定。
洛氏硬度各标度有一事实上的适用范围，要根据规定正确选用。
例如，硬度高于HRB100时，应采用HRC标度进行测试；硬度低于HRC20时应用HRB标度进行测试。
因为超出其规定的测试范围时，硬度计的精确度及灵敏度较差，硬度值不准确，不宜使用。
其他硬度测试法也都规定有相应的校正标准。
校准硬度计用的标准块不能两面使用，因标准面与背面硬度不一定一致。
一般规定标准块自标定日起一年内有效。
2．在更换压头或砧座时，注意接触部位要擦干净。
换好后，要用一定硬度的钢样测试几次，直到连续两次所得硬度值相同为止。
目的是使压头或砧座与试验机接触部分压紧，接触良好，以免影响试验结果的准确性。
3．硬度计调整后，开始测量硬度时，第一个测试点不用。
因怕试样与砧座接触不好，测得的值不准确。
特第一点测试完，硬度计处于正常运行机制状态后再对试样进行正式测试，记录测得的硬度值。
4．在试件允许的情况下，一般选不同部位至少测试三个硬度值，取平均值，取平均值作为试件的硬度值。
5．对形状复杂的试件要采用相应形状的垫块，固定后方可测试。
对圆试件一般要放在V形槽中测试。
6．加载前要检查加载手柄是否放在卸载位，加载时动作要轻稳，不要用力太猛。
加载完毕加载手柄应放在卸载位置，以免仪器长期处于负荷状态，发生塑性变形，影响测量精确度。
14-6 全自动加载卸载显微硬度计
上例为日本岛津材料试验仪器公司生产的HMV-2显微硬度计。
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