显微硬度计
显微硬度计主要用于测量微小、薄型试件、脆硬件的测试，通过选用各种附件或者升级各种结构可广泛的用于各种金属（黑色金属、有色金属、铸件、合金材料等）、金属组织、金属表面加工层、电镀层、硬化层（氧化、各种渗层、涂镀层）、热处理试件、碳化试件、淬火试件、相夹杂点的微小部分，玻璃、玛瑙、人造宝石、陶瓷等脆硬非金属材料的测试，在细微部分进行精密定位的多点测量，压痕的深层测试与分析，渗镀层测试与分析，硬度梯度的测试，金相组织结构的观察与研究，涂镀层厚度的测量与分析等。是实验室质检部门、计量院所质量控制、材料研究的必备检测仪器。
1．2显微硬度计的特点
1．2．1试验力小，对薄形样品或涂层均可测试；
1．2．2压痕小，可认为无损检测，同时可在极小范围内进行多点测试；
1．2．3全新浮点计算方法，使测试结果与理论结果完全一致；
1．2．4超大屏幕，显示清晰度高，完全中文操作系统，使用方便快捷；
1．2．5全新大三通光路系统，接近100%完全光吸收；
1．2．6物镜（压头）-塔台基板-光学系统-照明四者一体化结构设计，几乎做到了100%完美光学系统；
1．2．7主机硬件及软件采用预留端口设置，部分功能升级只需轻松拨码即可实现，使后续升级服务更加完美贴切；
1．2．8采用高端的图形图像处理技术与数据处理技术，图像压痕清晰，测试精度高；
1．2．9高精度的电机控制技术，让塔台转换更加轻松自如；
1．2．10可选择控制的塔台转动步数，让塔台定位更加精准；
1．2．11可调的加卸载系统，让操作人员可轻松的完成多次测试；
1．2．12可0-100%无级调节的照明系统，减轻了操作人员的视觉疲劳，同时自动控制的照明系统还可完成自动关闭与启动；
1．2．13高级存储系统可以随时记忆测试结果，避免断电带来的数据丢失，高级时钟控制系统，让时间更加明了；
1．2．14高精度的升降轴让机器运行更加平稳舒适；
1．2．15稳定的机械结构设计，使机器的使用寿命更长。
1．2．16垂直导轨结构的加卸荷系统，让加卸荷均在一个面上实现，保证了砝码施加实验力的稳定性，避免了凸轮式结构的在水平和垂直两个方向上施加力带来的不稳定现象。
1．3显微硬度计工作条件
显微硬度计应工作在温度20℃±8℃范围内，湿度应保持在≤70%范围内，严禁在滴水或者尘土的环境中使用，更不能在腐蚀气体和辐射的环境中使用。显微硬度计应固定在固定位置，不适宜经常搬运或携带使用。
2．显微硬度计技术特征
2．1显微硬度计技术参数
2．1．1试验力：0.098N、0.245N、0.490N、0.981N、1.961N、2.942N、4.903N、9.807N，即：10gf、25gf、50gf、100gf、200gf、300gf、500gf、1000gf；
2．1．2施加试验力速度：0.05mm/s，自动加卸载试验力；
2．1．3目镜倍率：10X；
2．1．4物镜倍率：10X（观察）、40X（测量）；
2．1．5压痕范围：最大压痕测量长度250mm，最小压痕测量长度0.1um；
2．1．6硬度测量范围：最大硬度值9999.9，最小硬度值0.001；
2．1．7测试储存次数：99次；
2．1．8试验力保荷时间：0-99秒；
2．1．9试件最大高度：85mm；
2．1．10压头中心到内壁距离：110mm；
2．1．11最小检测单位：0.025um；
2．1．12试台尺寸：110X100mm，试台移动范围30X30mm，最小读数0.01mm；
2．1．13光路切换方式：目镜与CCD摄影同时观看测试；
2．1．14电源：220V，50/60Hz；
2．1．15主机重量：毛重50kg；
2．1．16仪器外形尺寸：460X430X200mm；
2．2显微硬度计组成
显微硬度计由主机、测微目镜、各种试台、标准硬度块、各种压头、物镜、调平角等构成。
3．显微硬度计工作原理与结构特征
3．1显微硬度计的工作原理
硬度是一个重要的力学性能指标，它能反映材料弹性和塑性变形的特性指标。硬度测定时试样制备简单，试样基本不被破坏，接近无损检测，在不同尺寸与形状的试样上测定时，操作简便，测量速度快，并且硬度与强度之间有着相似的换算关系，根据硬度值能够得出近似的强度极限值；硬度测定是用标准形状和尺寸的较硬物体在一定压力下接触材料表面，测定材料在变形过程中表现出来的抗力，称为硬度测试。用不同的载荷施加力的方法所得到的硬度是表现材料抵抗塑性变形的能力，肖氏硬度则表现了材料抵抗弹性变形的能力；日常中我们把载荷大于1kg测试力的称为宏观硬度，它主要用于较大的试件，希望通过硬度测试能够反映材料的宏观性能；载荷小于1kg测试力的称为微观硬度，它主要用于小而薄的试件，希望反映出微小领域内的材料性能，如显微组织的相硬度、材料的表面硬度。
显微硬度的测试原理基本和维氏硬度测试相同，所不同的是压头采用的是两对面夹角为136º底面为正方形的正四棱锥金刚石压头和一径角为 ，横断角为 的金刚石锥形压头，即：克努普金刚石压头（入下图）。显微硬度计和维氏硬度计所用的载荷分别为：1kg、2kg、3kg、5kg、10kg、20kg、30kg、50kg、100kg、120kg等，常用的为1kg、2kg、5kg、10kg、30kg、50kg。载荷的大小主要取决于试件的厚度。测试的最终硬度是通过压痕单位面积上所能承受的载荷来表示的。将选定的固定实验力（载荷）压入试样表面，并经过规定的保持时间（保荷），然后卸除实验力（卸荷）后，在试样表面残留出一个底面为正方形的正四棱锥或克努普压痕，通过测微目镜测量其对角线的长度，得到压痕的面积，显微硬度值就是实验力与压痕表面积的比值。
上图为正四棱锥金刚石压头
采用正四棱锥金刚石压头的计算公式如下：
式中：F=所施加的载荷，单位为N；
S=压痕在试样上的表面积；
， 为压痕两对角线长度；
HV=显微维氏硬度值。
如下图所示：
公式的推导：
则 ，式中：F单位：g；d单位：um。
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°。
上图为克努普金刚石压头
采用克努普金刚石压头的计算公式如下：
此时压痕的长对角线与短对角线的长度之比是7.11。硬度值为：
（ ）
式中F单位：N
d 为长对角线，单位：mm
公式的推导：
式中：F单位：g；L单位：um。
3．2显微硬度计的结构特征
显微硬度计由硬度计主机及测微目镜和相关附件组成。测微目镜是用来观察金相或显微组织，确定测试部位，测量对角线长度，数据的采集等；硬度计主机则是完成目镜与压头的切换，在确定的测试部位进行施加载荷，完成平台的移动寻找像点等；相关附件主要是为了试件的夹持稳固等。
下面以MC010-HVST-1000ZA举例来说明显微硬度计的构造：
MC010-HVST-1000ZA显微硬度计主要由图像处理系统、机身、自动塔台控制系统、测微光学系统、大三通系统、加卸载机构、自动运动控制系统、升降系统、数据处理系统、显示模块及电路模块等。如下图示：
3．2．1图像处理系统
高端的图像处理系统采用最新光学技术与电子技术，通过大三通系统完美的与数据处理系统相结合，使压痕的测试及观察清晰准确，大大提高了测试精度。
3．2．2机身
世界主流设计概念的机体，呈现出精美的轮廓，高级的烤漆工艺让机身持久光亮如新。
3．2．3自动塔台控制系统
采用高精度的电气控制技术，配合一体化的塔台运转系统，即保证了物镜与压头的准确切换，同时也提高了定位精度，使塔台运转轻松自如。
3．2．4测微光学系统
超大视野的目镜，超大行程的十字平台移动结构，精准的光学系统，让操作人员能够轻松舒适的完成找基准、定位、选像及测量整个过程。
3．2．5大三通系统
自主知识产权的新一代大三通系统，直接定位于塔台基板上，配合一体化的照明系统，能够完美的与图像处理系统、数据处理系统、塔台控制系统及测微光学系统结合，实现了高精度定位、一体化设计及即时的升级扩展等现代仪器设计理念。
3．2．6加卸载机构
垂直导轨结构的加卸荷系统，让加卸荷均在一个面上实现，保证了砝码施加实验力的稳定性，避免了凸轮式结构的在水平和垂直两个方向上施加力带来的不稳定现象。
3．2．7自动运动控制系统（选购）
行程重复性高达2um的精度，可在行程范围内自由运动的控制方式，直接通过电脑控制的高精度载物台机构，不仅仅实现了操作的便利性，同时也为精密尺寸测量（如涂镀层厚度、金相分析及硬度梯度等）及金属结构组织分析提供了更精准的分析手段。
3．2．8升降系统
利用高超的精研技术，使同轴度高达3um的升降轴机构，能够完成极其微小而薄的试件的精密测试，同时也提高了运动的平稳性以及操作的舒适性。
3．2．9数据处理系统
简单易懂的数据处理系统，通过图像处理系统的紧密配合，能够在电脑中清晰无误的采集压痕，轻松的完成硬度测试。如果配合自动运动控制系统，数据处理系统还能完成定尺寸的自动硬度测试，通过多次打压，精准的完成硬度测试曲线等。
3．2．10显示模块
触摸式的操作手段（只有第七代硬度计可配）或超大的数显全中文液晶显示器，让初学者也能很快完成简单的硬度测试工作。
3．2．11电路模块
公司采用最新电子技术开发的电路控制模块，具有可持续升级功能，能够通过简单的控制按钮完成包括厕微目镜、塔台、自动化平台及后续高级自动化控制移动技术的操作，为将来的升级预留了可发展的空间。
显微硬度计的使用与操作
4．1显微硬度计使用前的准备与检查
4．1．1对测试平台、试件以及测微目镜要保持足够的清洁，使用前应用合适的清洁剂对试件进行除污与除湿处理，同时要用脱脂棉或者其它绸布擦拭测试平台及用酒精擦拭测微目镜。
4．1．2用水平泡检查仪器是否安放水平，是否由于周边环境振动影响了平台水平。
4．1．3检查砝码是否安放平稳，每次测试之前最后先平稳的对实验力选择手柄进行一次实验力加卸操作，以保持可能由于周边环境或者人为移动机器造成的砝码偏移。
4．1．4检查塔台定位是否精准，每次测试之前，要对两个物镜和压头的定位进行检查，看是否出现偏移，如果出现偏移，可以通过调整电机步数进行重新定位。
4．2显微硬度计操作面板的功能介绍
显微硬度计操作面板包括11个主功能键（启动、压头、物镜、取消、下调节键、确认（ok）、上调节键、清零、显示、打印和菜单等）以及系统参数状态表。如下图示：
4．2．1“启动”键主要用于硬度计对试件的加卸荷操作，当选择启动按键后塔台自动归整到压头位置，并驱动加卸荷组对试件进行加载和卸载操作，完成后自动归整到测试物镜位置，进行观察和测量。
4．2．2“压头”键主要用于旋转压头到指定位置。
4．2．3“物镜”键主要用于对10X和40X物镜进行切换。
4．2．4“取消”键主要用于对当前界面返回上一级菜单的操作。
4．2．5“下调节键”主要用于对当前选择的数据进行减少或增加操作，或者对次级菜单功能进行选择。
4．2．6“确认（ok）”键主要用于对当前的功能或者数据进行选择确认。
4．2．7“上调节键”主要用于对当前选择的数据进行减少或增加操作，或者对次级菜单功能进行选择。
4．2．8“清零”键主要用于对编码器读取的数据进行归零操作。
4．2．9“显示”键主要用于对次级菜单的显示。
4．2．10“打印”键主要用于对当前数据进行打印或者对选择的先前数据进行打印处理。如下图示：
4．2．11“菜单”键主要用于对次级目录的显示。
4．2．12系统参数状态表主要包括：
塔台位置：10X、40X物镜或压头位置的显示确认。
实验力值：显示当前的实验力值。
测量次数：显示当前用户剩余的可用测量次数。
加载时间：显示当前选择的加卸载时间。
Δd1和Δd2：显示当前编码器读取到的测试压痕的对角线长度值。
硬度值HV或HK：显示当前测试得到的试件的硬度值。
HRC：当前选择的标尺。
打印机：当前的打印机状态。
照明亮度：当前选择的照明亮度百分比，可0-100%无级调节。
系统时钟：显示当前的日期及试件。
4．2．13次级菜单主要包括：
A菜单键（如下图示）包括：
硬度测量次数的设置：可1-99次范围内任意设置。通过上下调节键选择任意一个次数，然后选择“ok”按键确认即可。如下图示：
实验力加载时间设置：可0-99秒范围内任意设置。通过上下调节键选择任意一个时间，然后选择“ok”按键确认即可。通常按照国家标准规定选择10-15秒加载时间为最佳状态。如下图示：
物镜照明亮度设置：可0-100%范围内无级调节。通过上下调节键选择任意一个百分比，然后选择“ok”按键确认即可。如下图示：
系统时钟设置：通过上下调节键选择年，然后按“ok”按键进行数据确认，系统会自动跳到月份选择部分，同理进行月份、日、小时、分钟和秒数的设置，设置完成后直接按“ok”键进行确认即可。如下图示：
电动塔台校准：主要用于对塔台的定位进行校准，以解决物镜与压头旋转之后的同点问题。当选择此功能后，如果物镜或者压头的位置正确，则系统会自动发出“嘀嘀嘀”的响声并显示“XXX位置调整合适”提示，如果物镜或者压头的位置偏离，则系统不会发出声音并显示“请微调塔台传感器”。技术人员在出厂之前已经对塔台进行过精密的调整，如果由于使用时期过长或者其它人为因素造成定位出现偏离，请通过此功能的电机步数的调整进行塔台校准。在选择此功能之后，只需通过上下调节键进行步数调整，调整到发出“嘀嘀嘀”的响声并显示“XXX位置调整合适”提示的界面后，直接按“ok”键进行确认即可。但是调整时请注意，由于总的驱动步数是固定的，请按照界面提示，把每个物镜和压头以及空位都要进行调整确认。此功能请慎用。如下图示：
B显示键（如下图示）包括：
切换用户：可选择1-5个用户中的任意一个进行数据储存。通过上下调节键选择任意一个用户，然后选择“ok”按键确认即可。
选择HV：选择用户所要进行的测试目的。直接按“ok”键进行确认。
选择HK：选择用户所要进行的测试目的。直接按“ok”键进行确认。
标尺换算：包含14个标尺的选择。HV、HK、HRA、HRB、HRC、HR15T、HR30T、HR45T、HR15N、HR30N、HR45N、HBS、BHW及碳钢等。通过上下调节键选择任意一个标尺，然后选择“ok”按键确认即可。
