一、显微努氏硬度计的原理与适用场景  

测试原理  

显微努氏硬度（HK）通过四棱锥金刚石压头在极小载荷（如10gf~1000gf）下压入材料表面，测量压痕对角线长度（d），计算硬度值：  

HK=14229×F/d²  

（F为载荷，单位N；d为长对角线长度，单位μm）。  

优势：适用于微小区域（如涂层、薄膜、晶粒）、脆性材料（陶瓷、玻璃）及低硬度材料（软金属、塑料）。  

典型应用  

材料研发：分析金属镀层、陶瓷涂层、半导体材料的硬度梯度。  

失效分析：检测焊接接头、热影响区的局部硬度变化。  

质量控制：验证表面处理工艺（如渗碳、氮化）的硬化层深度。  

二、操作前准备  

设备检查  

压头状态：确认金刚石压头无崩角、裂纹，曲率半径≤0.2μm（高精度测试需≤0.1μm）。  

物镜校准：使用标准硬度块（如已知HK值的熔融石英）校准显微镜放大倍数与压痕测量系统。  

载荷验证：通过砝码或传感器校验实际载荷与设定值误差≤±1%。  

试样要求  

表面处理：抛光至Ra≤0.05μm，避免划痕干扰压痕测量。  

尺寸要求：厚度≥10倍压痕深度（如10gf载荷下压痕深度约1μm，试样厚度需≥10μm）。  

支撑刚度：软质材料需背面贴合刚性基底（如玻璃片），防止测试时弯曲。  

三、测试操作流程  

参数设置  

载荷选择：根据材料硬度选择载荷（如硬质陶瓷用100gf，软金属用10gf）。  

保荷时间：通常10~15秒（脆性材料可延长至30秒，避免弹性恢复影响结果）。  

测试步骤  

对焦与定位：  

切换至低倍物镜（如10×）快速定位测试区域。  

切换至高倍物镜（如50×或100×）精细对焦，确保压头清晰可见。  

加载与测量：  

启动加载程序，自动施加载荷并保荷。  

卸载后，通过显微镜目镜或软件测量压痕长对角线长度（精确至0.1μm）。  

重复测试：同一区域至少测试5次，压痕间距≥3倍对角线长度，取平均值。  
 

四、显微努氏硬度计的精度控制与误差规避  

常见误差来源  

压头磨损：长期使用后压头变钝，导致硬度值偏低（需定期更换压头）。  

试样倾斜：表面与压头不垂直，压痕呈椭圆形，测量误差可达±5%。  

环境振动：测试台未隔离振动，载荷波动导致压痕深度不稳定。  

精度提升方法  

每日校准：使用标准硬度块验证设备，记录校准数据并修正偏差。  

防震措施：将硬度计置于气浮平台或防震台，避免人员走动干扰。  

软件辅助：采用图像分析软件自动识别压痕轮廓，减少人工测量误差。  

五、结果分析与报告  

硬度值修正  

试样厚度修正：若试样厚度不足，需根据公式修正硬度值（如ISO4545标准提供的修正表）。  

压痕形状修正：非理想压痕（如边缘效应、裂纹）需排除或重新测试。  

报告规范  

标注测试条件：载荷（gf）、保荷时间（s）、物镜倍数、压头类型。  

提供压痕显微照片及测量数据，确保结果可追溯。  

六、维护与保养  

日常维护  

清洁：测试后用无尘布蘸酒精擦拭压头、物镜及工作台，避免树脂或金属碎屑残留。  

防尘：长期停用时套上防尘罩，防止灰尘进入光学系统。  

定期保养  

润滑：每季度为升降丝杠涂抹耐高温润滑脂，确保运动顺畅。  

校准：每半年送检至计量机构，验证载荷、位移及硬度测量精度。  

七、安全注意事项  

压头保护：操作时避免触碰压头，更换压头需使用专用工具。  

激光辅助（如有）：部分设备配备激光定位，禁止直视激光光源。  

电气安全：确保设备接地良好，避免漏电风险。