目前,磨料的硬度主要用顯微硬度來表示。顯微硬度是一種壓入硬度,它反映了被測物體抵抗另一個硬物體壓入的能力。測量儀器是顯微硬度計,它實際上是一個帶有加載裝置和目鏡測微計的顯微鏡。測量前,應將待測磨料制成反射式研磨盤樣品,置于顯微硬度計臺上,并通過加載裝置對金字塔形金剛石壓頭加壓。載荷可根據待測材料的硬度增加或減少。金剛石壓頭壓入樣品后,樣品表面會產生凹坑。將顯微鏡十字線與凹坑對齊,并用目鏡測微計測量凹坑的對角線長度。根據施加的載荷和凹坑的對角線長度,可以計算出被測材料的顯微硬度值。由于使用的金剛石壓頭形狀不同,顯微硬度分為維氏顯微硬度和努氏顯微硬度。
維氏顯微硬度是指以130°物體為壓頭的金剛石棱錐體,其值按下式計算:
HV=18.18·P/d2? ? 式中:HV-維氏硬度,Mpa;P-荷重,kg;d-凹坑對角線長度,mm。
努普硬度是用對棱角為170°30′和130°的金剛石四棱錐作壓入頭,其值按下式計算:HK=139.54·P/L2。式中:HK-努普硬度,Mpa;P-荷重,kg;L-凹坑對角線長度,mm。我國和歐洲各國采用維氏硬度,美國則采用努普硬度。兆帕(MPa)是顯微硬度的法定計量單位,而kg/mm2是以前常用的硬度計算單位。它們之間的換算公式為1kg/mm2=9.80665Mpa。常用磨料的顯微硬度見下表。
維氏顯微硬度/Mpa(kg/mm2)
棕剛玉19 600~21 600(2 000~2 200)
白剛玉 21 600~2 600(2 200~2 300)
鉻剛玉 21 600~22 600(2 200~2 300)
單晶剛玉 21 600~23 500(2 200~2 400)
微晶剛玉 19 600~21 600(2 000~2 200)
礬土燒結剛玉 16 700(1 700)
鋯剛玉 14 700(1 500)
金剛石 78 500(8 000)
碳化硼 49 000(5 000)
碳化硅 30 400~3 330(3 100~3 400)
石榴石 13 300(1360)
石英 8 000(820)