银合金维氏硬度测试-测博士

一、基本概念

1. 银合金银合金是纯银（Ag）与其他金属（如铜、锌、镍、镉等）形成的合金，目的是改善纯银的性能：纯银质地柔软（HV 约 25-30），合金化后硬度、耐磨性、抗变色性显著提升（如 925 银含银 92.5%、铜 7.5%，HV 约 60-80）。

2. 维氏硬度测试维氏硬度（HV）是通过 “压入法” 测量材料硬度的方法，核心优势是试验力范围宽（10gf-10kgf）、硬度值统一可比，适用于从软到硬的各类材料（包括银合金）。

二、测试原理

1. 压头与载荷：使用正四棱锥形金刚石压头（锥角 136°），在一定试验力（F，单位 N）下压入银合金表面。

2. 压痕测量：载荷保持一定时间（通常 10-15 秒）后卸除，测量压痕两条对角线的长度（d₁、d₂，单位 mm），取平均值 d=(d₁+d₂)/2。

3. 硬度计算：通过公式计算维氏硬度值：\(\text{HV} = 0.1891 \times \frac{F}{d^2}\)（注：0.1891 是由压头锥角推导的常数，F 为试验力，d 为压痕对角线平均值）。

三、测试步骤（依据 GB/T 4340.1 或 ISO 6507-1 标准）

1. 样品制备

• 测试表面需平整、光滑：去除氧化层、油污、划痕，必要时通过砂纸打磨（如 400#→800#→1200#）和抛光（如金刚石抛光膏），确保表面粗糙度 Ra≤0.4μm（避免影响压痕测量）。

• 样品厚度需满足：厚度≥10×d（d 为压痕对角线长度），防止压痕穿透样品导致结果失真。

2. 试验力选择

根据银合金硬度范围选择试验力（载荷），常见试验力及适用场景：

• 软质银合金（如低铜含量合金）：选择小载荷（如 HV1，即 1kgf=9.807N），避免压痕过大；

• 硬质银合金（如含镍、镉的高强度合金）：选择大载荷（如 HV5、HV10，即 5kgf、10kgf），确保压痕清晰。原则：压痕对角线长度需在 0.02-0.1mm 之间，且避免压痕边缘与样品边缘距离≥2.5×d（防止边缘效应）。

3. 测试操作

• 校准设备：提前校准硬度计（压头形状、载荷精度、显微镜读数）。

• 对准与加载：将样品固定在工作台上，压头对准测试区域，缓慢加载至选定试验力（避免冲击），保持 10-15 秒（软合金可延长至 30 秒）。

• 测量压痕：卸荷后，用显微镜（精度≥0.001mm）测量两条垂直对角线长度，取平均值 d。

4. 结果计算与处理

• 代入公式计算 HV 值（保留整数或一位小数）；

• 同一试样需在不同位置测试 3-5 次，取平均值作为最终结果（剔除异常值，如因表面缺陷导致的过大 / 过小值）。

四、注意事项

1. 表面质量：银合金易氧化，测试前需去除表面氧化膜（可用细砂纸轻磨），避免氧化层影响压痕形态。

2. 载荷与厚度匹配：薄样品（如饰品薄片）需选小载荷（如 HV0.5），防止压痕穿透；厚样品（如工业银块）可选大载荷（如 HV10）。

3. 环境控制：测试环境温度保持 23±5℃，避免银合金因温度变化导致硬度波动；同时避免油污、粉尘污染表面。

4. 设备维护：金刚石压头需定期检查（避免磨损或崩裂），硬度计每年校准一次（依据计量标准）。

五、应用场景

1. 饰品行业：评估银饰（如项链、手镯）的硬度，确保其不易变形（如 925 银饰品 HV 需≥60 以保证耐用性）。

2. 电子工业：检测银合金触点（如开关、继电器）的硬度，平衡导电性与耐磨性（硬度不足易磨损，过高可能影响导电性）。

3. 加工质量控制：通过硬度测试判断银合金的热处理效果（如退火后硬度降低，时效处理后硬度升高）。