4 .3. Твердість по Віккерсу

В поверхню металу вдавлюють чотиригранну алмазну піраміду (мал. 2.24). По навантаженню, що припадає на одиницю поверхні відбитку, визначають число твердості, що позначається HV і розраховується по формулі:

, (2.11)

де Р — навантаження на піраміду, Н (кгс);

d — середнє арифметичне довжини обох діагоналей відбитку після зняття навантаження, мм;

α — кут між протилежними гранями піраміди при вершині, рівний 136°.

При випробуванні застосовують навантаження, рівні 50, 100, 200, 300, 500, 1000 Н (відповідно 5, 10, 20, 30, 50, 100 кгс). Можливість використовувати малі навантаження — 50, 100 Н (5, 10 кгс) дозволяє випробовувати матеріали тонкого перетину і тверді поверхневі шари (наприклад, ціановані, азотовані).

Для визначення числа твердості HV по величині діагоналі відбитку користуються спеціальною таблицею. Числа твердості до HV 400 одиниць співпадають з числами твердості НВ (по Брінеллю), а при твердості більш HV 400 вони перевищують числа твердості НВ і тим більше, чим вища твердість.

4.4. Випробування на мікротвердість

Це випробування застосовують при визначенні твердості мікроскопічно малих об'ємів металу, наприклад твердості окремих структурних складових сплавів. Мікротвердість визначають на спеціальному приладі, що складається з механізму навантаження з алмазним наконечником і металографічного мікроскопу. Поверхню зразка готують так само, як і для мікродослідження (шліфування, полірування, травлення). Чотиригранна алмазна піраміда (з кутом при вершині 136°, таким же як і у піраміди при випробуванні по Віккерсу) вдавлюється у випробовуваний матеріал під дуже невеликим навантаженням 0,05—5 Н (5—50 гс). Число твердості визначається по формулі:

H = 1,8544P / d², (2.12)

де P – навантаження на піраміду, Н (кгс);

d — середнє арифметичне довжини обох діагоналей відбитку після зняття навантаження, мм.

Щоб не обчислювати твердість по приведеній вище формулі, користуються спеціальними таблицями, в яких для діагоналей відбитків, визначуваних в мікронах, дані числа твердості (в Н/м² або кгс/мм²).

5. Крихке та в’язке руйнування металів

Д уже часто деталі в процесі роботи випробовують дію не тільки плавно зростаючих навантажень, але одночасно піддаються і ударним (динамічним) навантаженням. Тому необхідно знати, наскільки добре чинить опір метал дії на нього цих навантажень.

Випробування на удар проводиться на спеціальному приладі, що має назву маятниковий копер, по зламу надрізаного зразка, вільно встановленого на дві опори копра (мал. 2.25), падаючим з певної висоти масивним маятником. Робота удару А_н (Дж або кгс∙м), витрачена на злам зразка, визначається з різниці енергії маятника в положенні його до і після удару. Ударна в'язкість а_н тобто робота, витрачена на ударний злам зразка, віднесена до площі поперечного перетину зразка в місці надрізу, визначається по формулі:

а_н = А_н / F, (2.13)

де F — площа поперечного перетину зразка в місці надрізу, м² (см²).

Визначення ударної в'язкості а_н є найпростішим і точнішим способом оцінювання схильності деяких металів, що мають об'емноцентрованну кубічну гратку (наприклад, залізо (сталь), хром, цинк і ін.), до крихкості при роботі в умовах низьких температур, так званою холодноламкістю.

Практично холодноламкість визначають при випробуванні на удар серії зразків при декількох температурах, що знижуються (від кімнатної до — 100°С). Результати випробувань фіксують у вигляді графіка в координатах «ударна в'язкість — температура випробування» (мал. 2.26). Температура, при якій відбувається перехід металу від в'язкого руйнування до крихкого, називається критичною температурою крихкості або порогом холодноламкості. Звичайно на кривій випробування спостерігається перехідна зона і тому розрізняють верхню Т_в і нижню Т_н межі критичного інтервалу. У цьому інтервалі температур ударна в'язкість знижується і змінюється характер зламу — від в'язкого волокнистого до крихкого кристалічного.

Звичайно межею холодноламкості вважається середня температура інтервалу, але для деталей відповідального призначення беруть верхню межу Т_в, а нерідко приймають температуру, при якій в зламі з'являються кристалічні ділянки, хоча ударна в'язкість зберігає ще високе значення.