使用努氏硬度测试 (HK) 进行微观硬度测试

努氏硬度测试 (HK)

努氏硬度测试可在微观硬度测试领域替代维氏硬度测试。本页面详细介绍了努氏硬度测试，并为您提供了如何应用该方法的实用信息。

努氏硬度测试概览：

• 一种用于脆性材料（例如，陶瓷）的微观硬度测试
• 适用于小型细长区域，例如涂层
• 适用标准：ASTM E384、ISO 4545、JIS Z 2251。

关于努氏硬度测试

努氏硬度测试可用于在微观硬度测试领域替代维氏硬度测试，该方法可通过相同的通用型或微观硬度测试机器执行。它主要用于防止脆性材料开裂，同时便于对薄层进行硬度测试。



与维氏硬度试验一样，努氏硬度试验中使用的压头也是金字塔形的金刚石。但是，锥体并非是对称的，而是细长的。通过以光学方式测量压痕的长对角线来确定努氏硬度 (HK)。

努氏硬度计算

努氏硬度（HK）是通过光学测量金刚石压头留下的压痕中最长对角线的长度来计算的。随后，将测得的压痕值通过标准化公式或参考表转换为硬度值。现代硬度计通过内置软件自动计算并显示 HK 值。

HK = 1,451 F/d^2

HK：维氏硬度

F：测试载荷 (gf)

d：长对角线的长度 (mm)

• 载荷范围：1 gf up 至 2 kgf​

努氏载荷

如果产生的对角线长度小于 20 μm，则不应使用努氏微观硬度测试，因为这会导致测量不准确。

• 压痕时间：10-15 秒
• 试样厚度 ASTM：至少为压痕深度的 10 倍
• 试样厚度 ISO：至少为长对角线长度的三分之一。

下载我们的努氏-维氏硬度测试仪手册

努氏硬度 6 步测量法

使用带电动载物台的 DuraVista-40 硬度测试仪 ：

• 将试样放到载物台上。​
• 单击并拖动鼠标，使试样就位。​
• 按自动对焦或滚动以对焦。​
• 选择测试载荷。​
• 选择一个测量物镜。​
• 开始测试。​

压痕间距

努氏压痕不仅测量硬度，而且还会改变测试位置周围的材料结构。为避免相邻试样之间的相互影响并确保硬度值的准确性，标准规定了压痕之间的具体间距。

边缘间距： 平行方向时，≥ 3.5×短对角线；垂直方向时，≥ 1×长对角线。

压痕之间：对于并排压痕，其长度应 ≥ 短对角线的3.5倍；对于端对端压痕，其长度应 ≥长对角线的 2 倍。如果尺寸不同，请使用较大的压痕。

对角线宽度

与维氏标准相似，努氏标准规定的最小对角线宽度为 20 µm。

努氏硬度测试的制备

试样

在将试样放置到微观硬度测试仪上之前，需要对其进行适当制备。表面光洁度的要求取决于施加的试验载荷；试验载荷越小，所需的表面光洁度就越要精细。

• 测试表面应进行机械抛光或电抛光，以确保准确测量小努氏压痕。​

设备

为确保结果的可靠性和可追溯性，努氏硬度测试仪应至少每年由一家经认可的校准实验室进行直接验证和校准°。在两次直接校准之间，建议操作人员使用具有已知硬度值的经认证的参考测试块，定期进行间接验证。

环境

在所有硬度测试方法中，努氏测试与维氏测试一样，对冲击和振动最为敏感，特别是在进行微硬度测量时。为确保测量结果准确且可重复，应将仪器安装在稳定、坚固的基面上。应尽可能将附近机械、人员走动或其他外部来源产生的振动降至最低或消除。​

ISO 和 ASTM 标准规定的工作温度介于 10 °C 和 35 °C 之间。

操作人员

操作员有责任确保试样定位正确，并在整个测试周期内保持稳定。为防止因材料变形而导致的测量误差，压痕之间的间距应足够大，且应远离试样边缘。

作为一般指导原则：​

• 对于钢和铜合金，两个相邻压痕中心之间的距离应至少为对角线长度（3d）的 3 倍。
• 对于轻金属，间距应至少为对角线长度的 6 倍（6d）。
• 压痕与试样边缘之间的距离应为 2.5d 至 3d，其中 d 为平均压痕对角线长度。

对于具体应用，请务必查阅相关的维氏硬度测试标准，以确认所需的间距和试验条件。

努氏硬度方法和陶瓷

对于陶瓷材料，努氏硬度测试通常是首选的硬度测试方法。其细长且较浅的压痕几何形状既能确保测量精度，又能最大限度地降低因较深压痕（例如维氏硬度测试中产生的压痕）而导致裂纹形成的风险。

由于努氏压痕非常微小，因此要获得准确的结果，很大程度上取决于精心的试样制备。精细抛光对于清晰检测压痕尖端以及获得可靠的硬度计算结果至关重要。Struers 开发了多种专用于陶瓷的制备方法，有助于确保测量结果的一致性和高质量。

查看我们的陶瓷制备方法

涂层和表层的努氏硬度测试

努氏硬度法特别适用于对先进涂层和表面处理进行评估。

努氏硬度方法的一大关键优势在于其狭长型的压痕几何形状。这使得在其他测试方法无法施行的狭窄区域（例如涂层试样的横截面或扩散层）也能进行硬度测量。

由于努氏压痕相对较窄，因此通常可以在不超出可用试样面积的情况下施加更高的载荷，例如在涂层横截面上。这会产生更大的压痕，从而简化评估过程，并提高硬度测量的可靠性。

此外，努氏硬度测试广泛用于评估薄表面涂层。由于压痕深度较浅，塑性变形主要集中在涂层内部，从而最大限度地减少了下方（软）基板的影响。这使得努氏方法成为测定电镀、PVD、CVD、阳极氧化及其他工程表面涂层真实硬度的绝佳选择，因为在这些情况下必须避免基板的影响。请注意，某些材料的对比度较低可能会使压痕的测量变得复杂。

努氏方法与维氏方法

在决定是使用努氏还是维氏微观硬度测试方法时，有几点需要考虑。

• 努氏压头产生的压痕深度约为维氏压头所产生压痕深度的一半，因此其适用于脆性材料，如陶瓷。
• 努氏测试对表面状况更加敏感，因为其压头的压入深度更深。
• 努氏主对角线长度是维氏的 3.0 倍左右。在读取努氏压痕时，这一特点可以使误差降到最低，在产生的压痕较小时（例如，低载荷和较硬的材料），这一点非常重要。
• 由于压头的几何形状，维氏硬度测试更适合用于小的圆形区域，而努氏硬度测试更适合用于小的细长区域，如涂层。
• 这两种测试均可以在相同的微观硬度测试机器上进行。

了解有关维氏硬度测试的更多信息

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努氏硬度测试非常适合对薄涂层、陶瓷进行精细的硬度测量，或对试样边缘附近的区域进行测量。努氏硬度标尺可在各种材料上提供准确且可比的结果，因此非常适合用于质量控制、研发和材料分析。

无论您是需要表层和涂层的微观硬度测试，还是金属和合金的标准努氏硬度测试，我们种类繁多的努氏硬度测试仪都能提供可靠的性能和出色的测量精度。

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