Метод измерения твердости по Виккерсу

От уровня твердости металлов и сплавов зависит сфера их применения. Поэтому так важна точность в измерении этой характеристики. Наиболее точным способом ее определения является вдавливание в поверхность испытуемого материала специального механического тела – индентора. Метод измерения твердости по Виккерсу предусматривает использование алмазной пирамиды. Принцип такой методики заключается в измерении полученного отпечатка и соотнесения его величины с приложенной нагрузкой. Измерение твердости металлов по Виккерсу нормировано ГОСТ 2999-75 и ISO 6507.

Методика и оборудование

В качестве вдавливаемого тела (индентора) используется алмазная пирамидка с четырьмя боковыми гранями, сходящимися при вершине под углом 136°. После того, как нагрузка на образец снята, на его поверхности остается отпечаток в виде правильного либо неправильного ромба. Чтобы уменьшить погрешность в расчетах, измеряются обе диагонали и берется среднее арифметическое. Это позволяет установить число твердости по Виккерсу, которое обозначается в HV. Если эта характеристика находится в пределах 100−450 единиц, результаты хорошо совпадают с теми, что получены методом Бринелля.

Оборудование. Для определения твердости по Виккерсу используются специальные машины, позволяющие создавать в течение 10−15 секунд статическую нагрузку до 100 кгс, что равно 980,7 Н. Отечественное оборудование данной категории имеет в маркировке аббревиатуру ТП, оно может быть как стационарным, так и переносным.

Методика. Измерение твердости осуществляется следующим образом:

• испытуемый образец устанавливают на стол так, чтобы измеряемая поверхность располагалась вверху;
• с помощью рычага/рукояти стол поднимают вверх, пока образец не соприкоснется с индентором;
• рычаг/рукоять отпускается, вследствие чего приводится в действие механизм нагрузки;
• продолжительность воздействия на образец задается заранее с помощью реле;
• после снятия нагрузки индентор поднимается в исходную позицию;
• стол разворачивается к расчетному микроскопу, закрепленному на станине;
• замеряются диагонали полученного отпечатка.

Иногда твердость Виккерса указывается с нагрузкой, при которой она была получена. Например, HV₁₀₀940 означает, что данная характеристика была получена при воздействии на образец нагрузки до 100 кг.

Требования к измерению. При проведении испытаний обязательно должны соблюдаться такие условия:

• нагрузку увеличивают плавно, без рывков, до установленного значения;
• усилие, воздействующее на образец, должно быть направлено строго перпендикулярно;
• нагрузка поддерживается на одном и том же уровне в течение всего испытания;
• толщина образца из стали – не менее 1,2 диагонали отпечатка, из цветного металла – 1,5 и выше.

К основным плюсам метода Виккерса можно отнести возможность работы с очень тонкими слоями (в том числе по отдельности), высокую точность результатов и широкий диапазон измерений.