显微维氏硬度(Micro-Vickers Hardness)和维氏硬度(Vickers Hardness)均基于相同的压痕测试原理(正四棱锥金刚石压头),但二者在测试载荷、应用范围、压痕尺寸及适用材料上存在显著差异。以下是详细对比:
1. 测试载荷范围不同
类型 | 载荷范围 | 压痕尺寸 |
显微维氏硬度 | 通常 1 gf~1 kgf(≤9.807 N) | 微米级(几μm~几十μm) |
维氏硬度 | 通常 5 kgf~120 kgf(≥49 N) | 毫米级(可见肉眼) |
- 显微维氏硬度:适用于微小区域或薄层材料(如镀层、晶粒、细小零件)。
- 维氏硬度:用于宏观材料(如金属块、陶瓷等大体积样品)。
2. 应用场景差异
特性 | 显微维氏硬度 | 维氏硬度 |
适用材料 | 薄涂层(如PVD/CVD)、细小零件、单晶材料 | 块体金属、陶瓷、复合材料 |
典型领域 | 半导体、微电子、表面工程、金相分析 | 机械制造、热处理工艺检测 |
分辨率要求 | 需高倍显微镜(400×以上)测量压痕 | 低倍显微镜或肉眼观察即可 |
示例:
- 测芯片的金属镀层硬度 → 显微维氏硬度(载荷10 gf)。
- 测齿轮的整体硬度 → 维氏硬度(载荷30 kgf)。
3. 硬度值表示方法
两者计算公式相同(硬度值HV = 载荷/压痕表面积),但标注时需注明载荷:
- 显微维氏硬度:如 HV₀.₁(载荷0.1 kgf)。
- 维氏硬度:如 HV₃₀(载荷30 kgf)。
注:若载荷≤1 kgf,通常默认属于显微维氏硬度。
3. 仪器区别
设备特性 | 显微维氏硬度计 | 维氏硬度计 |
光学系统 | 集成高倍显微镜(500×~1000×) | 低倍光学系统(100×~200×) |
载荷精度 | 需精确控制微小载荷(如0.01 gf) | 载荷范围大,精度要求较低 |
样品制备 | 需抛光至镜面(避免微小划痕干扰) | 表面粗糙度要求较低 |
5. 选择建议
- 选显微维氏硬度:
- 材料微小(如焊点、镀层)、需定位特定相或晶粒。
- 样品易碎(如玻璃、MEMS器件),需极小载荷避免裂纹。
- 选维氏硬度:
- 大块均质材料、常规工业检测(如钢材硬度分级)。
注意事项
- 压痕间距:显微维氏测试时,压痕中心距需≥3倍压痕对角线,避免相互影响。
- 误差因素:显微维氏对样品表面平整度更敏感,需严格制样。
若需进一步了解测试标准(如ISO 6507、ASTM E384),可补充说明具体应用场景!