在进行显微硬度试验时,采用微小负荷,所得压痕对角线长度与试验负荷之比不再是常数,开始时随负荷增加,显 微硬度增大,达到最大值之后又开始缓慢降低。这种现象就是所谓的压痕尺寸效应。由于采用不同的微小负荷会得到不同结果,使得测量结果的可信度降低,可比性差。
不少学者对压痕尺寸效应机理和现象作了研究[14——16],比较合理的理论解释主要有两种:一种认为,由于维氏金刚石角锥硬度压头尖端存在圆角,无法满足压痕几何形状相似的要求,压痕几何形状变形必然导致应力、应变场大小、分布上的变化,因此Meyer定律中的比例常数n也就不再与负荷大小无关了。
这势必导致材料在微小负荷时显微硬度值随负荷的变化而变化;另一种认为,压痕尺寸效应是由于被测物体在试验时因压头下的材料受挤压和变形,致使压痕四周引起隆起(或凹陷)的高度与压痕尺寸大小不成正比关系。
在微小负荷时,位错滑移可沿一定的晶面无阻碍的进行,但随着变形量增加,滑移逐渐受阻;在高负荷时,压痕四周就难再产生滑移,这时仪器校正压痕附近的隆起与压痕大小成正比关系的动态平衡就建立起来。该观点解释了金属材料为什么在微小负荷范围内随着负荷逐渐升高硬度呈下降的趋势;而在宏观硬度测试时,硬度值则基本稳定的原因。