介绍一种测量淬硬层深度的新方法
标准中对淬硬层深度的定义是：延垂直于硬化表面的方向进行测量，当硬度值下降到规定的数值时，这一点距离表面的深度就是淬硬层深度。
传统的淬硬层深度测量方法就是将试样（样品）延垂直于表面的方向切开，经过研磨、抛光等工序后，采用维氏（或者显微维氏）硬度计延垂直于表面的方向以一定的间隔（通常为0.1mm）进行硬度测试，获得一系列不同位置上的硬度值。然后将这一系列的硬度值标注在硬度-深度坐标中，获得一条硬度随深度变化的曲线，再根据标准的要求，在曲线上找到相应的硬度值下的深度值，从而获得淬硬层深度。
这种方法非常直观，但是它存在以下几个不足之处：
l 需要切割，破坏工件（样品），无法实现全检。
l 工序复杂，需要专业技术人员操作。
l 速度慢，试验时间长。
l 存在人为误差。
l 无法进行校准。
要是能有一种办法既能得到淬硬层深度值，而又克服以上几个缺点，那么这种方法对于解决生产中的快速检验将具有非常实际的意义。
从标准中的定义可以看出，要想得到硬度为某一个值时的淬硬层深度，必须得到硬度随深度变化的曲线。也就是说，不论我们采取什么方法，如果能获得硬度随深度变化的曲线，了解到延垂直于表面的方向硬度变化的情况，那么我���就能得到任何深度下的硬度值，也就可以得到淬硬层深度值。
怎样才能在不破坏工件的情况下直接得到连续的硬度随深度变化的曲线那？这个问题很早就有人提出，但是由于没有很有效的传感器，以及没有一个理论上的突破，所以，导致了这个看似简单的问题困扰了硬度测试领域技术人员多年。
实现以上的设想需要解决两个问题，**是实时硬度的获得问题；**是传感器对压力和深度的测量精度的问题。
我们首先讨论**个问题。
我们知道，维氏硬度是以压力和压痕对角线的平方之比来定义的。那么我们就可以用压力传感器测量的实时压力与位移传感器测量的压头压入的深度来定义压入到某个深度下样品的表面硬度。过程，是力与深度变化的过程。压入的深度随着压力的增加而增加，而随着硬度的增加而减少。所以，我们可以推理出：压力与压入深度的比值代表材料的硬度。也就是说，如果两种材料，都采用相同的压力，而获得相同的压入深度，那么这两种材料的硬度是相同的。于是，我们就可以采用对比标准硬度块的方法来得到相应的硬度值。
同样，我们可以推理出；对于同一个试样，如果压力的增加与压入深度的增加之比相同，那么，我们认为在这个深度范围内的硬度值是相同的。
我们再来讨论**个问题，采用什么样的传感器才能符合要求。
力值传感器基本上都采用应变片，体积很小，测量精度都能达到0.5级，基本上能够满足仪器的要求。
位移传感器的情况就不太符合我们要求。如果采用光栅编码器的，精度可达1um，但是随动性差，体积大，易损坏，价格高，不适合硬度计上采用。其它的电感式的位移传感器精度都达不到要求。
针对位移传感器的情况，需要开发出一种精度高，体积小，价格便宜的，不易损坏的位移传感器，这就是我们下面将要讨论的电阻法测量位移深度装置。
如果能够通过压头的压入过程，直接得到不同的深度下金属的硬度值，就可以得到连续的硬度随深度变化的曲线。
我们知道，由于金刚石为绝缘体，为了得到导电的金刚石压头，瑞士ERNST公司开发了具有世界**的导电膜技术。这种技术就是在金刚石表面生长上一层高电阻率的半导体导电膜（图1），将这个压头接入由仪器和试样组成的回路（图2），就形成了一个电回路。
图1 图2
在压头刚接触到样品表面时，回路导通，这时电路中产生了一个基准电阻值。随着压头的不断压人样品，导电膜的一部分进入样品，电路中导电膜的长度就减小了，电阻值也就相应地降低。而单位长度上的电阻值是一定的，于是，通过测量电阻的减小，就可以得到压痕的深度值。
在加载过程中，仪器持续记录电阻和载荷（试验力）的变化。载荷（试验力）越大，则压痕越深，电阻就越小。
右图是一个载荷（试验力）-电阻曲线的示意图。
在实际应用中，由于计量的原因，一般不采用电阻法直接测量压痕的深度来计算样品的硬度值。通常，我们采用载荷（试验力）-电阻曲线斜率比较的方法来测量样品的硬度。
我们知道，硬度的定义是材料抵抗外力变型的能力。于是，我们可以得到以下的关系式：
压痕深度∝载荷（试验力）/硬度，载荷（试验力）越大，压痕越深；反之，硬度越高，压痕越浅。
于是，我们也可以得到以下的关系式：
硬度∝载荷（试验力）/压痕深度，因为压痕深度与电阻是有关系的，电阻越大，压痕深度越小。相当于将载荷纵坐标移到了图形的右侧。于是上图就变成了载荷（试验力）-压痕深度曲线。
我们知道，载荷（试验力）/压痕深度代表曲线的斜率，所以，我们可以得到以下的结论：
如果两条载荷（试验力）-电阻曲线的斜率相同，那么这两条曲线所代表的样品的硬度相同。
于是，这种硬度计实际就变成了一个比较仪。我们测量多块标准硬度试块，并且把所获得的载荷（试验力）-电阻曲线存于仪器的程序中。
所有的曲线我们称为“参考曲线”。
我们将被测样品的载荷（试验力）-电阻曲线称为实测曲线。通过比较实测曲线和参考曲线的斜率，我们就可以得到相应的硬度值。
由维氏硬度的计算公式：HV=F/D2。*1我们可以得到：维氏硬度是一条连续的曲线。只要得到了一个力值下的硬度值，就可以得到整条载荷（试验力）-电阻曲线。
对于各部分硬度均匀的材料，硬度曲线是一个水平的曲线（图5）。因为材料都有一个硬的或者软的表面层，所以，在低载荷（试验力）时，曲线前端高或者低于水平部分。
图5
对于表面有硬化层的材料，硬度曲线是弯曲。
注：
GB/T5617-1985钢的表面淬火后有效硬化层深度的测定
GB/T9450-1988钢的有效硬化层深度的测定
GB/T9451-2005钢的薄表面有效硬化层深度的测定