相關(guān)申請的交叉引用

本申請根據(jù)35u.s.c.§119要求2015年11月4日提交的日本申請第2015-216263號的優(yōu)先權(quán)，其全部公開內(nèi)容通過引用明確并入本文。

本發(fā)明涉及一種硬度測試機(jī)以及硬度測試方法。

背景技術(shù)：

常規(guī)的硬度測試機(jī)是已知的，其基于通過采用預(yù)定測試力將壓頭壓靠著樣品所形成的壓痕的尺寸來測量樣品的硬度(例如參見日本專利特許公開號2008-180669)。例如，vickers硬度測試機(jī)在通過按壓正方棱錐壓頭到樣品表面中形成壓痕之后來測量壓痕的對角線長度，并且基于所測量的壓痕對角線長度來計(jì)算硬度。

然而，在需要所形成的壓痕的這種測量以便測量硬度的硬度計(jì)算方法中，在形成壓痕之后通過光學(xué)觀察裝置來進(jìn)行觀察是必需的。這在計(jì)算硬度之前需要時(shí)間，從而導(dǎo)致工作效率很差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種能夠通過計(jì)算硬度而不需要光學(xué)觀察來提高工作效率的硬度測試機(jī)及硬度測試方法。

為了解決上述問題，本發(fā)明的一方面是提供了一種將預(yù)定測試力加載在壓頭上并且將所述壓頭按壓到樣品的表面中以形成壓痕的硬度測試機(jī)。所述硬度測試機(jī)包括存儲器、測量器、估計(jì)值計(jì)算器以及硬度計(jì)算器。所述存儲器存儲相關(guān)數(shù)據(jù)，所述相關(guān)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)基于通過將所述壓頭按壓到標(biāo)準(zhǔn)參考樣品的表面中所形成的壓痕的尺寸的標(biāo)準(zhǔn)參考樣品的硬度以及基于在標(biāo)準(zhǔn)參考樣品中形成壓痕期間的測試力和下壓量的標(biāo)準(zhǔn)參考樣品的硬度。所述測量器測量在被測量的樣品中形成壓痕期間的測試力和下壓量。所述估計(jì)值計(jì)算器基于由所述測量器測量的測試力和下壓量來計(jì)算被測量的樣品的硬度的估計(jì)值。所述硬度計(jì)算器基于由所述估計(jì)值計(jì)算器計(jì)算的估計(jì)值和所述相關(guān)數(shù)據(jù)來計(jì)算被測量的樣品的硬度。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述硬度測試機(jī)包括vickers硬度計(jì)算器，基于通過將壓頭按壓到標(biāo)準(zhǔn)參考樣品的表面中所形成的壓痕的尺寸來計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)參考樣品的vickers硬度。所述測量器連續(xù)地測量在標(biāo)準(zhǔn)參考樣品中形成壓痕期間的測試力和下壓量。所述估計(jì)值計(jì)算器進(jìn)一步配置成，作為估計(jì)值，基于由所述測量器測量的測試力和下壓量來計(jì)算相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)參考樣品的vickers硬度的硬度。所述存儲器關(guān)聯(lián)作為相關(guān)數(shù)據(jù)的由所述vickers硬度計(jì)算器計(jì)算的vickers硬度以及由所述估計(jì)值計(jì)算器計(jì)算的估計(jì)值并存儲它們。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述硬度測試機(jī)包括定義器，其能夠從多個(gè)計(jì)算公式中設(shè)定要被所述估計(jì)值計(jì)算器使用的估計(jì)值的計(jì)算公式。所述估計(jì)值計(jì)算器通過使用由所述定義器設(shè)定的計(jì)算公式來計(jì)算估計(jì)值。

本發(fā)明的另一方面是提供了一種將預(yù)定測試力加載在壓頭上并且將所述壓頭按壓到樣品的表面中以形成壓痕的硬度測試機(jī)。所述硬度測試機(jī)包括存儲器、測量器、以及硬度計(jì)算器。所述存儲器存儲相關(guān)數(shù)據(jù)，所述相關(guān)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)基于通過將所述壓頭按壓到標(biāo)準(zhǔn)參考樣品的表面中所形成的壓痕的尺寸的標(biāo)準(zhǔn)參考樣品的硬度以及基于在標(biāo)準(zhǔn)參考樣品中形成壓痕期間的測試力和下壓量的標(biāo)準(zhǔn)參考樣品的硬度。所述測量器測量在被測量的樣品中形成壓痕期間的測試力和下壓量。所述硬度計(jì)算器基于由所述測量器測量的測試力和下壓量以及所述相關(guān)數(shù)據(jù)來計(jì)算被測量的樣品的硬度。

本發(fā)明的另一方面是提供了一種由將預(yù)定測試力加載在壓頭上并且將所述壓頭按壓到樣品的表面中以形成壓痕的硬度測試機(jī)進(jìn)行的硬度測試方法。所述方法包括獲取、測量、估計(jì)值計(jì)算以及硬度計(jì)算。所述獲取步驟獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，所述相關(guān)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)基于通過將所述壓頭按壓到標(biāo)準(zhǔn)參考樣品的表面中所形成的壓痕的尺寸的標(biāo)準(zhǔn)參考樣品的硬度以及基于在標(biāo)準(zhǔn)參考樣品中形成壓痕期間的測試力和下壓量的標(biāo)準(zhǔn)參考樣品的硬度。所述測量步驟測量在被測量的樣品中形成壓痕期間的測試力和下壓量。所述估計(jì)值計(jì)算基于由所述測量所測量的測試力和下壓量來計(jì)算被測量的樣品的硬度的估計(jì)值。所述硬度計(jì)算基于由估計(jì)值計(jì)算所計(jì)算的估計(jì)值和所述相關(guān)數(shù)據(jù)來計(jì)算被測量的樣品的硬度。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述獲取包括：vickers硬度計(jì)算，基于通過將壓頭按壓到標(biāo)準(zhǔn)參考樣品的表面中所形成的壓痕的尺寸來計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)參考樣品的vickers硬度；初步測量，連續(xù)地測量在標(biāo)準(zhǔn)參考樣品中形成壓痕期間的測試力和下壓量；初步估計(jì)值計(jì)算，作為估計(jì)值，基于通過初步測量所測量的測試力和下壓量來計(jì)算相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)參考樣品的vickers硬度的硬度；以及存儲，存儲關(guān)聯(lián)由vickers硬度計(jì)算所計(jì)算的vickers硬度以及由初步估計(jì)值計(jì)算所計(jì)算的估計(jì)值的相關(guān)數(shù)據(jù)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述初步估計(jì)值計(jì)算執(zhí)行如下之一：通過在所述壓頭的下壓量中代替壓痕的尺寸來找到估計(jì)值的計(jì)算公式；和使用如由納米壓痕所定義的壓痕硬度來找到估計(jì)值的計(jì)算公式。

本發(fā)明的另一方面是提供了一種將預(yù)定測試力加載在壓頭上并且將所述壓頭按壓到樣品的表面中以形成壓痕的硬度測試方法。所述方法包括獲取、測量和硬度計(jì)算。所述獲取步驟獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，所述相關(guān)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)基于通過將所述壓頭按壓到標(biāo)準(zhǔn)參考樣品的表面中所形成的壓痕的尺寸的標(biāo)準(zhǔn)參考樣品的硬度以及基于在標(biāo)準(zhǔn)參考樣品中形成壓痕期間的測試力和下壓量的標(biāo)準(zhǔn)參考樣品的硬度。所述測量步驟測量在被測量的樣品中形成壓痕期間的測試力和下壓量。所述硬度計(jì)算基于由所述測量步驟所測量的測試力和下壓量以及所述相關(guān)數(shù)據(jù)來計(jì)算被測量的樣品的硬度。

根據(jù)本發(fā)明，可以通過計(jì)算硬度而不需要光學(xué)觀察來提高工作效率。

附圖說明

下面參照所提出的多個(gè)附圖，通過本發(fā)明的示例性實(shí)施例的非限制性示例，在詳細(xì)描述中對本發(fā)明進(jìn)行說明，其中在若干附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示類似的部件，其中：

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的硬度測試機(jī)的視圖；

圖2是硬度測試機(jī)的控制結(jié)構(gòu)的框圖；

圖3是表示硬度測試機(jī)的初步測試過程的流程圖；

圖4是由硬度測試機(jī)形成的壓痕的示例性說明；

圖5是示例性按壓曲線；

圖6是在初步測試中獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)的示例性說明；

圖7是表示硬度測試機(jī)的主要測試過程的流程圖；

圖8是通過使用下壓量來發(fā)現(xiàn)硬度的示例性方法的說明圖；

圖9是表示變形例的初步測試過程的流程圖；以及

圖10是表示變形例的主要測試過程的流程圖。

具體實(shí)施方式

本文示出的細(xì)節(jié)是通過示例呈現(xiàn)的，并且僅用于本發(fā)明實(shí)施例的說明性討論的目的，被認(rèn)為是本發(fā)明的原理和概念方面的最有用且最容易理解的描述。在這方面，沒有試圖更詳細(xì)地示出比對于本發(fā)明的基本理解所必要的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，結(jié)合附圖的描述使得本發(fā)明的形式可以如何在實(shí)踐中實(shí)施是顯而易見的。

下面參照附圖，對根據(jù)本發(fā)明的硬度測試機(jī)和硬度測試方法進(jìn)行詳細(xì)說明。

例如，如圖1和2所示，根據(jù)本實(shí)施例的硬度測試機(jī)100包括控制器10和硬度測試機(jī)主體1(其上設(shè)置有每個(gè)部件)。例如，測試機(jī)主體1包括：xyz臺2，其在x、y、z方向上位移樣品s；載荷桿4，在其一端部具有壓頭3，該壓頭在樣品s中形成壓痕；加載器5，其將預(yù)定載荷(測試力)置于載荷桿4上；位移計(jì)6，其檢測壓頭3的下壓量；圖像捕獲器7，其捕獲形成在樣品s表面上的壓痕的圖像；顯示器8；以及定義器9。

xyz臺2配置成根據(jù)從控制器10輸入的控制信號在x、y和z方向上(即，在水平和垂直方向上)位移。樣品s向前/向后位移至左/右，并且由xyz臺2向上/向下，以便調(diào)整樣品s相對于壓頭3的位置。另外，xyz臺2采用樣品保持臺2a保持樣品s，使得擱在其上表面上的樣品s在測試測量期間不位移。

例如，由金剛石制成的四邊形錐體vickers壓頭(具有136±0.5°的相對角)可用作壓頭3。當(dāng)施加預(yù)定載荷且這種壓頭3壓入樣品s的表面中時(shí)，具有四邊形形狀的壓痕(印記)形成在樣品s的表面中。

例如，載荷桿4形成為大致桿形。載荷桿4通過交叉彈簧4a固定在臺座頂上的其大致中央部。壓頭3設(shè)置在載荷桿4的第一端，以便自由接觸樣品s且從上方與樣品s分開，樣品s擱置在樣品保持臺2a的頂上。壓頭3壓靠著樣品s的表面以在其中形成壓痕。在載荷桿4的第二端，設(shè)置有力線圈5a，構(gòu)成所述加載器5。

例如，加載器5是力馬達(dá)，并且包括連接到載荷桿4的力線圈5a和固定成以便與力線圈5a相對的固定磁體5b。例如，根據(jù)從控制器10輸入的控制信號，加載器5采用驅(qū)動力來旋轉(zhuǎn)載荷桿4。驅(qū)動力是由通過固定磁體5b在間隙中產(chǎn)生的磁場與在力線圈5a(其位于該間隙內(nèi))中流動的電流之間的電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的力。通過旋轉(zhuǎn)載荷桿4，在壓頭3側(cè)上的載荷桿4的端部向下傾斜，壓頭3壓入樣品s。

例如，位移計(jì)6是靜電電容式位移傳感器，并且包括設(shè)置到在壓頭3側(cè)上的載荷桿4的端部的可動極板6a和固定在適當(dāng)位置以便與可動極板6a相對的固定極板6b。例如，位移計(jì)6檢測可動極板6a與固定極板6b之間靜電電容的變化，由此檢測壓頭3在樣品s中形成壓痕時(shí)的位移量(壓頭3壓入樣品s時(shí)的下壓量)。位移計(jì)6然后將關(guān)于檢測到的位移量的數(shù)據(jù)輸出到控制器10。此外，靜電電容式位移傳感器被提供作為示例性位移計(jì)6；然而，位移計(jì)6并不限定于此，例如還可以是光學(xué)式位移傳感器或渦流式位移傳感器。

圖像捕獲器7例如包括數(shù)碼相機(jī)，并且例如根據(jù)從控制器10輸入的控制信號，捕獲由壓頭3形成在樣品s的表面上的壓痕圖像。圖像捕獲器7將所捕獲的圖像數(shù)據(jù)輸出到控制器10。

顯示器8例如是液晶顯示面板，并且根據(jù)從控制器10輸入的控制信號，執(zhí)行由圖像捕獲器7捕獲的樣品s表面圖像的顯示處理、各種測試結(jié)果等。

定義器9例如是一組操作鍵諸如鍵盤，并且在由用戶操作時(shí)將與該操作相關(guān)的操作信號輸出到控制器10。另外，定義器9還可以包括點(diǎn)擊設(shè)備比如鼠標(biāo)或觸摸屏、遙控器及其它操作設(shè)備。在用戶執(zhí)行指令輸入來啟動樣品s的硬度測試時(shí)、在用戶定義置于壓頭3上的測試力(即載荷)時(shí)等操作定義器9。例如，還在定義任何各種處理模式比如執(zhí)行初步測試的初步測試模式(在實(shí)際硬度測試之前進(jìn)行)和執(zhí)行實(shí)際硬度測試的主要測試模式時(shí)操作定義器9。

控制器10包括cpu(中央處理單元)11、ram(隨機(jī)存取存儲器)12和存儲器13。通過系統(tǒng)總線等，控制器10連接到xyz臺2、加載器5、位移計(jì)6、圖像捕獲器7、顯示器8和定義器9。

例如，cpu11根據(jù)存儲在存儲器13中的用于硬度測試機(jī)的各種處理程序來進(jìn)行各種控制處理。

例如，ram12包括用于提取由cpu11執(zhí)行的處理程序的程序存儲區(qū)域和存儲在執(zhí)行處理程序時(shí)產(chǎn)生的輸入數(shù)據(jù)或處理結(jié)果的數(shù)據(jù)存儲區(qū)域。

例如，存儲器13存儲可由硬度測試機(jī)100執(zhí)行的系統(tǒng)程序；可由系統(tǒng)程序執(zhí)行的各種處理程序；在執(zhí)行各種處理程序時(shí)要被使用的數(shù)據(jù)；以及關(guān)于由cpu11計(jì)算的各種處理的結(jié)果的數(shù)據(jù)。另外，程序以可由計(jì)算機(jī)讀取的程序代碼的形式存儲在存儲器13中。具體地，例如，存儲器13存儲壓痕形成程序131、測量程序132、vickers硬度計(jì)算程序133、估計(jì)值計(jì)算程序134、相關(guān)計(jì)算程序135、相關(guān)存儲器136以及硬度計(jì)算程序137。下面對各種程序的內(nèi)容進(jìn)行說明。

接下來，對根據(jù)本實(shí)施例的硬度測試機(jī)100的硬度測試方法進(jìn)行說明。

在根據(jù)本實(shí)施例的硬度測試機(jī)100中，在執(zhí)行實(shí)際硬度測試之前進(jìn)行初步測試。在初步測試中，獲得用于用作標(biāo)準(zhǔn)參考(標(biāo)準(zhǔn)參考樣品s1)的一種或多種樣品的相關(guān)數(shù)據(jù)(如下所述)，且相關(guān)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)參考樣品s1的特性(比如材料)相關(guān)并被存儲。然后，在執(zhí)行實(shí)際硬度測試(主要測試)時(shí)，在待測量的樣品(被測量的樣品)s2具有與同相關(guān)數(shù)據(jù)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)參考樣品s1的所存儲的特性相同的特性的情況下，通過使用相關(guān)數(shù)據(jù)來計(jì)算硬度。

初步測試：獲取

下面對初步測試進(jìn)行詳細(xì)說明。圖3是示出初步測試的程序流程的流程圖。

首先，由操作定義器9的用戶選擇初步測試模式，在標(biāo)準(zhǔn)參考樣品s1布置在樣品保持臺2a上的狀態(tài)下發(fā)出啟動初步測試的指令。在這一點(diǎn)上，cpu11運(yùn)行壓痕形成程序131，并且采用預(yù)定測試力將壓頭3按壓到標(biāo)準(zhǔn)參考樣品s1的表面中，以在標(biāo)準(zhǔn)參考樣品s1的表面上形成壓痕(步驟s11)。圖4是示出具有四邊形形狀的壓痕的示意圖。在圖4中，壓痕的對角線長度由d表示和下壓量由h表示。

在這一點(diǎn)上，cpu11運(yùn)行測量程序132，并且在壓痕形成過程中，連續(xù)地獲取加載在壓頭3上的測試力和壓頭3的下壓量的值，并且測量測試力和下壓量的數(shù)據(jù)(步驟s12：初步測量)。圖5示出了繪制測試力和下壓量的所獲取的數(shù)據(jù)的示例性測試力/下壓量曲線(按壓曲線)。按壓曲線包括載荷施加曲線和載荷去除曲線。在載荷施加步驟中測量載荷施加曲線，其中施加到壓頭3的載荷在壓痕形成過程中逐漸增加，直至達(dá)到限定的最大測試力(fmax)。在載荷去除步驟中測量載荷去除曲線，其中在施加到壓頭3的載荷達(dá)到最大測試力之后，施加到壓頭3的載荷逐漸減小。

然后，在壓痕形成結(jié)束之后，cpu11運(yùn)行vickers硬度計(jì)算程序133并且計(jì)算vickers硬度(步驟s13：vickers硬度計(jì)算)。具體地，cpu11采用圖像捕獲器7捕獲壓痕的圖像數(shù)據(jù)，通過使用已知的圖像處理來測量壓痕的對角線長度，并采用下面的方程(1)來計(jì)算vickers硬度。

hv＝0.1894×f/d²…(1)

在此方程中，hv是vickers硬度，f是測試力，d是壓痕的對角線長度。

另外，cpu11運(yùn)行估計(jì)值計(jì)算程序134，并且使用關(guān)于在步驟s12中測量的測試力和下壓量的數(shù)據(jù)來計(jì)算硬度(步驟s14：初步估計(jì)值計(jì)算)。具體地，cpu11通過使用下面的方程(2)將下壓量轉(zhuǎn)換成壓痕的對角線長度，然后將該值代入上面的方程(1)來計(jì)算硬度。

h＝1/7d…(2)

在此方程中，h是下壓量，d是壓痕的對角線長度。因此，通過運(yùn)行估計(jì)值計(jì)算程序134計(jì)算出的硬度是通過使用下壓量估計(jì)vickers硬度的值，在步驟s14中計(jì)算出的硬度以下被稱為“vickers硬度的估計(jì)值”。

接下來，cpu11運(yùn)行相關(guān)計(jì)算程序135，并且將在上述步驟s13中計(jì)算的vickers硬度與在上述步驟s14中計(jì)算的vickers硬度的估計(jì)值相關(guān)聯(lián)來獲得相關(guān)數(shù)據(jù)；將該相關(guān)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)參考樣品s1的特性比如材料聯(lián)系；并且將所聯(lián)系的相關(guān)數(shù)據(jù)存儲在相關(guān)存儲器136中(步驟s15：存儲)。圖6示出了示例性相關(guān)數(shù)據(jù)。圖6示出了表示相關(guān)性的功能數(shù)據(jù)，其中在步驟s13中計(jì)算出的vickers硬度作為垂直軸，在步驟s14中計(jì)算出的vickers硬度的估計(jì)值作為水平軸。

在如上所述的初步測試中，可以通過在標(biāo)準(zhǔn)參考樣品s1上進(jìn)行單個(gè)壓痕形成來計(jì)算vickers硬度及vickers硬度的估計(jì)值。因此，相關(guān)數(shù)據(jù)可以在相對較短的時(shí)間內(nèi)獲得。

主要測試

下面對實(shí)際硬度測試(主要測試)進(jìn)行詳細(xì)說明。圖7是表示主要測試的程序流程的流程圖。在這個(gè)例子中，被測量的樣品s2具有與標(biāo)準(zhǔn)參考樣品s1相同的特性，其相關(guān)數(shù)據(jù)存儲在相關(guān)存儲器136中。

首先，由操作定義器9的用戶選擇主要測試模式，在被測量的樣品s2布置在樣品保持臺2a上的狀態(tài)下發(fā)出啟動主要測試的指令。在這一點(diǎn)上，cpu11運(yùn)行壓痕形成程序131，并且采用預(yù)定測試力將壓頭3按壓到被測量的樣品s2的表面中，以在被測量的樣品s2的表面上形成壓痕(步驟s21)。

在這一點(diǎn)上，cpu11運(yùn)行測量程序132，并且在壓痕形成過程中，連續(xù)地獲取加載在壓頭3上的測試力和壓頭3的下壓量的值，并且測量測試力和下壓量的數(shù)據(jù)(步驟s22：測量)。

接下來，cpu11運(yùn)行估計(jì)值計(jì)算程序134，并且使用關(guān)于在步驟s22中測量的測試力和下壓量的數(shù)據(jù)來計(jì)算硬度(步驟s23：估計(jì)值計(jì)算)。具體的硬度計(jì)算方法類似于如上所述的步驟s14，并且在步驟s23中計(jì)算出的硬度是使用下壓量的vickers硬度的估計(jì)值。

接下來，cpu11運(yùn)行硬度計(jì)算程序137，并且基于在上述步驟s23中計(jì)算出的硬度和存儲在相關(guān)存儲器136中的相關(guān)數(shù)據(jù)來計(jì)算被測量的樣品s2的硬度(步驟s24：硬度計(jì)算)。具體地，cpu11基于被測量的樣品s2的特性檢測對應(yīng)于被測量的樣品s2的標(biāo)準(zhǔn)參考樣品s1，并且獲取與該標(biāo)準(zhǔn)參考樣品s1有關(guān)的相關(guān)數(shù)據(jù)。然后，在步驟s23中計(jì)算出的硬度的值被施加到相關(guān)數(shù)據(jù)，并計(jì)算vickers硬度。

在比如上面所述的主要測試中，步驟s21至s23可以與壓痕形成基本上同時(shí)進(jìn)行。因此，可以在壓痕形成過程中計(jì)算vickers硬度，而無需在形成之后觀察壓痕，從而可以提高工作效率。

基于在步驟s14和s23中的估計(jì)值計(jì)算程序134的下壓量來計(jì)算硬度的方法僅是示例性的。計(jì)算方法并不局限于此，下面還提供了其他計(jì)算方法的示例。

(采用納米壓痕使用壓痕硬度(hit)的計(jì)算方法)

一種測試方法被稱為納米壓痕，該測試方法通過連續(xù)地獲取加載在壓頭3上的測試力和壓頭3的下壓量的值并且分析得到的按壓曲線(參見圖8)來調(diào)查材料的機(jī)械性能，硬度的參數(shù)(所謂的壓痕硬度(hit))由國際監(jiān)管iso14577定義。壓痕硬度(hit)可被處理為與vickers硬度相關(guān)的值。在這個(gè)例子中，討論了一種方法，其中通過使用分析壓痕硬度(hit)的方法來計(jì)算vickers硬度的估計(jì)值。

在圖8中，垂直軸表示測試力(f)，而水平軸表示下壓量(h)。

壓痕硬度(hit)由下面的方程(3)定義為最大測試力(定義的測試力)(fmax)除以在最大下壓期間與壓頭接觸的樣品的投影面積(ap(hc))的值。

hit＝fmax/ap(hc)…(3)

此外，例如在berkovic壓頭的情況下，基于壓頭的幾何形狀，ap(hc)可以表示為下面的方程(4)。

ap(hc)＝23.96hc²…(4)

另外，hc被稱為接觸深度，并且可以通過使用最大下壓量(hmax)以及載荷去除曲線的初始部分的切線與下壓量軸之間的交點(diǎn)(hr)，由下面的方程(5)表示。

hc＝hmax–0.75(hmax–hr)…(5)

此外，使用vickers壓頭的幾何形狀，vickers硬度(hv)與壓痕硬度(hit)之間的關(guān)系可以由下面的方程(6)表示。

hv＝0.9065hit…(6)

如上所述，可以通過使用方程(3)至(6)來計(jì)算vickers硬度的估計(jì)值。

(使用brinnell硬度的計(jì)算方法)

此外，brinnell硬度可以基于測試力和下壓量數(shù)據(jù)而被找到，并且可被使用來替代vickers硬度。在這個(gè)例子中，當(dāng)用于計(jì)算brinnell硬度的壓頭的球體的直徑由d表示且由壓靠著壓頭而形成的壓痕的直徑由i表示時(shí)，可以通過使用下面的方程(7)來找到壓頭的下壓量h。

[公式1]

brinnell硬度(hb)由jisz2243定義，并且可以采用下面的方程(8)使用下壓量h找到。

[公式2]

如上所述，可以通過使用方程(7)和(8)來計(jì)算brinnell硬度的估計(jì)值(等同于vickers硬度的估計(jì)值)。

這樣的配置也是可能的，其中執(zhí)行計(jì)算vickers硬度的估計(jì)值的該多個(gè)方法的程序存儲在存儲器13中，用戶使用定義器9將計(jì)算方法設(shè)定成所期望的那樣。具體地，例如配置是這樣的，其中計(jì)算vickers硬度的估計(jì)值的多個(gè)不同程序存儲在存儲器13中，用戶根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)參考樣品s1和被測量的樣品s2的特性指定任何計(jì)算方法，然后cpu11執(zhí)行指定的程序，并且進(jìn)行初步測試和主要測試。

根據(jù)本實(shí)施例，硬度測試機(jī)100包括存儲相關(guān)數(shù)據(jù)的相關(guān)存儲器136，相關(guān)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)基于通過將壓頭3按壓到標(biāo)準(zhǔn)參考樣品s1的表面中所形成的壓痕的尺寸的標(biāo)準(zhǔn)參考樣品s1的硬度以及基于在標(biāo)準(zhǔn)參考樣品s1中形成壓痕期間的測試力和下壓量的標(biāo)準(zhǔn)參考樣品s1的硬度。cpu11測量在被測量的樣品s2中形成壓痕期間的測試力和下壓量，基于所測量的測試力和下壓量計(jì)算被測量的樣品s2的硬度的估計(jì)值，然后基于所計(jì)算的估計(jì)值和相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算被測量的樣品s2的硬度。因此，因?yàn)榭梢允褂孟聣毫縼碛?jì)算被測量的樣品s2的硬度，所以可以在壓痕形成過程中計(jì)算硬度，而無需在形成之后觀察壓痕，從而可以提高工作效率。

另外，根據(jù)本實(shí)施例，cpu11基于通過將壓頭3按壓到標(biāo)準(zhǔn)參考樣品s1的表面中所形成的壓痕的尺寸來計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)參考樣品s1的vickers硬度；連續(xù)地測量在標(biāo)準(zhǔn)參考樣品s1中形成壓痕期間的測試力和下壓量；并且作為估計(jì)值，基于所測量的測試力和下壓量計(jì)算相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)參考樣品s1的vickers硬度的硬度。然后，關(guān)聯(lián)所計(jì)算的vickers硬度以及所計(jì)算的估計(jì)值的相關(guān)數(shù)據(jù)存儲在相關(guān)存儲器136中。因此，基于下壓量的硬度可轉(zhuǎn)化為vickers硬度。因此，可以在壓痕形成過程中計(jì)算vickers硬度，而無需在形成之后觀察壓痕，從而可以提高工作效率。

另外，本實(shí)施例包括定義器9，其能夠從多個(gè)計(jì)算公式中設(shè)定估計(jì)值的計(jì)算公式。此外，cpu11使用由定義器9設(shè)定的計(jì)算公式來計(jì)算估計(jì)值。因此，例如，用戶可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)參考樣品s1和被測量的樣品s2的特性來設(shè)定計(jì)算估計(jì)值的方法。因此，可以更精確地計(jì)算硬度。

變形例

根據(jù)本實(shí)施例，在主要測試中，基于在被測量的樣品s2中形成壓痕期間的測試力和下壓量來計(jì)算被測量的樣品s2的硬度的估計(jì)值，并且基于估計(jì)值和相關(guān)數(shù)據(jù)來計(jì)算被測量的樣品s2的硬度。然而，這樣的配置也是可能的，其中基于在被測量的樣品s2中形成壓痕期間的測試力和下壓量以及與vickers硬度相關(guān)的相關(guān)數(shù)據(jù)來計(jì)算被測量的樣品s2的硬度。

具體地，如圖9所示，在初步測試(獲取)中，cpu11在標(biāo)準(zhǔn)參考樣品s1中形成壓痕(步驟s31)，測量關(guān)于在壓痕形成中的測試力和下壓量的數(shù)據(jù)(步驟s32)，并且在壓痕形成結(jié)束之后計(jì)算vickers硬度(步驟s33)。接下來，cpu11獲得使標(biāo)準(zhǔn)參考樣品s1的vickers硬度與在標(biāo)準(zhǔn)參考樣品s1中形成壓痕期間的測試力和下壓量相關(guān)聯(lián)的相關(guān)數(shù)據(jù)，使相關(guān)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)參考樣品s1的特性(比如材料)有關(guān)，并且將有關(guān)的相關(guān)數(shù)據(jù)存儲在相關(guān)存儲器136中(步驟s34)。在此之后，如圖10所示，在主要測試中，cpu11在被測量的樣品s2中形成壓痕(步驟s41)，測量關(guān)于在壓痕形成中的測試力和下壓量的數(shù)據(jù)(步驟s42：測量)，并且基于在步驟s42中所測量的數(shù)據(jù)以及存儲在相關(guān)存儲器136中的相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算被測量的樣品s2的硬度(步驟s43：硬度計(jì)算)。

應(yīng)當(dāng)指出，上述示例僅用于解釋的目的，不以任何方式被解釋為限制本發(fā)明。雖然已經(jīng)參照示例性實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，本文中所用的詞語是描述性和說明性的詞語，而不是限制性的詞語。在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)，可以如所述和所修改的那樣進(jìn)行變化，而不在這些方面背離本發(fā)明的范圍和精神。雖然已經(jīng)參照具體的結(jié)構(gòu)、材料和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不旨在被限定于本文所公開的細(xì)節(jié)；相反，本發(fā)明延伸到所有功能上等同的結(jié)構(gòu)、方法和用途，比如在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。

本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施例，并且在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以進(jìn)行各種變化和修改。