Метод Виккерса
Метод заключается во вдавливании алмазного наконечника (индентора), имеющего форму правильной четырехгранной пирамиды с углом при вершине 136 °, в образец (изделие) под действием нагрузки Р и измерении диагонали отпечатка d, оставшегося после снятия нагрузки (рис. 1.6).
а) б)
Рис. 1.6. Метод Виккерса: а − схема измерения; б − вид отпечатка
Нагрузка Р может меняться от 9,8 (1 кгс) до 980 Н (100 кгс). Твердость по Виккерсу рассчитывается как отношение приложенной нагрузки P к площади поверхности отпечатка F:
[МПа],
(1.6)
если Р выражена в Н, и
[кгс/мм2],
(1.7)
если Р выражена в кгс.
Диагональ отпечатка d измеряется при помощи микроскопа, установленного на приборе. Число твердости по Виккерсу HV определяют по специальным таблицам по измеренной величине d.
Метод используют для определения твердости деталей малой толщины и тонких поверхностных слоев, имеющих высокую твердость. Как правило, используют небольшие нагрузки: 10, 30, 50, 100, 200, 500 Н. Чем тоньше материал, тем меньше должна быть нагрузка.
Кинематическая схема прибора для измерения твердости методом Виккерса показана на рис. 1.7.
Рис. 1.7. Схема прибора для измерения твердости по Виккерсу:
1 − Столик для установки образца; 2 − маховик; 3 − шток с алмазной пирамидой;
4− Педаль пускового рычага;5− подвеска с призмой;6− микроскоп
Преимущество данного способа в том, что можно измерять твердость любых материалов, тонкие изделия, поверхностные слои. Высокая точность и чувствительность метода.
Числа твердости по Виккерсу и по Бринеллю для материалов, имеющих твердость до 450 НВ, практически совпадают.
Вместе с тем измерения пирамидой дают более точные значения для металлов с высокой твердостью, чем измерения шариком или конусом. Алмазная пирамида имеет большой угол в вершине (136 °) и диагональ ее отпечатка примерно в семь раз больше глубины отпечатка, что повышает точность измерения отпечатка даже при проникновении пирамиды на небольшую глубину и делает этот способ особенно пригодным для определения твердости тонких или твердых сплавов.
При испытании твердых и хрупких слоев (азотированного, цианированного) около углов отпечатка иногда образуются трещины (отколы), по виду которых можно судить о хрупкости измеряемого слоя.
Метод микротвердости − метод Хрущева-Берковича
Измерение микротвердости (ГОСТ 9450-76) имеет целью определить твердость отдельных зерен, фаз и структурных составляющих сплава (рис. 1.8), очень тонких слоев (сотые доли миллиметра), а не «усредненную» твердость, как при измерении макротвердости.
Рис. 1.8.
Прибор для определения микротвердости типа ПМТ-3, разработанный М. М. Хрущевым и Е. С. Берковичем (рис. 1.9), имеет штатив 1 вертикального микроскопа с тубусом, перемещающимся вверх и вниз с помощью макрометрического винта 2 и микрометрического винта 3. На верхний конец тубуса насажен окулярный микрометр 4, а в нижнем конце закреплены шток 5 с алмазной пирамидой, опак-иллюминатор 6 и объективы 7, В опак-иллюминаторе имеется лампочка напряжением 6 В, питаемая от электросети через трансформатор.
Прибор снабжен двумя объективами для просмотра микрошлифа при увеличениях в 478× и 135×. Окуляр увеличивает в 15 раз.
Окулярный микрометр имеет неподвижную сетку, остаточный микрометрический барабанчик и каретку с подвижной сеткой. На неподвижной сетке длиной 5 мм нанесены штрихи с цифрами и угольник с прямым углом, вершина которого совпадает с цифрой 0. На подвижной сетке нанесен угольник с прямым углом и две риски.
Рис. 1.9. Схема прибора ПМТ-3 для измерения микротвердости:
1− микроскоп;2− микрометрический винт;3− микрометрический винт;4− окулярныймикрометр; 5 − шток с алмазной пирамидой; 6 – опак-иллюминатор;7− объектив;8− стол для установки микрошлифа;9− ручка стола;10− винт стола;11− регулировочные винты;