什麼是維氏硬度(HV)?
維氏硬度(Vickers Hardness Number,簡稱 HV)用來衡量材料抵抗壓痕變形的能力。在維氏硬度試驗中,會使用一顆呈正四角錐形、相對兩面夾角為 136° 的鑽石壓頭,在已知負荷下壓入材料表面。接著在顯微鏡下量測所形成方形壓痕的兩條對角線,並取其平均值。最後再由負荷與這個平均對角線換算出硬度。維氏試驗之所以應用廣泛,是因為它以單一連續的量測尺度,就能涵蓋從軟質金屬、淬火鋼到陶瓷等各種材料。
如何使用本計算器
請以公斤力(kgf)輸入施加負荷 F,並以毫米(mm)輸入平均對角線 d,計算器即會回傳維氏硬度值(HV)。輸入前請確認已量測兩條對角線並取其平均值,且所填負荷與試驗時實際施加的負荷一致。
公式說明
標準公式如下:
$$\text{HV} = 1.854 \times \frac{\text{Load }F\text{ (kgf)}}{\text{Diagonal }d\text{ (mm)}^{2}}$$常數 1.854 源自 136° 四角錐壓頭的幾何特性:HV 等於負荷除以壓痕的接觸表面積。由於面積與對角線長度的平方成正比,因此在相同負荷下若對角線加倍,硬度值便會降為原本的四分之一。
計算範例
假設施加 10 kgf 的負荷,量得平均對角線為 0.25 mm,則:
$$\text{HV} = 1.854 \times \frac{10}{(0.25)^{2}} = \frac{18.54}{0.0625} = \mathbf{296.64\ \text{HV}}$$常見問題
應該使用什麼單位?負荷請用 kgf,對角線請用 mm。計算結果為無因次數值,以 HV 為單位表示。
HV 通常怎麼標示?一般會在數值後標註負荷,例如「300 HV10」表示在 10 kgf 負荷下量得的硬度為 300 HV。
負荷會影響結果嗎?對於均質材料,HV 理論上與負荷無關;但在極低負荷(即微硬度試驗)下會出現壓痕尺寸效應,因此務必註明試驗所用的負荷。