Метод Виккерса.
Измерения выполняются на приборах типа ТВ по ГОСТ 2999–75.
Твердость определяется отношением нагрузки, прикладываемой к индентору, и площади поверхности отпечатка (так же, как и для метода Бринелля). Размерность твердости – .
Индентор – правильная четырехгранная алмазная пирамида с углом между противоположными гранями, равным 136°. После ее внедрения на поверхности остается (в плане) отпечаток в виде квадрата с диагоналями.
Значения твердости вычисляются по формуле:
, (2)
где: Р – нагрузка [кгс], F – площадь поверхности отпечатка; d – длина диагонали отпечатка [мм], a=136°. Нагрузка может изменяться в пределах от 5 до120кгс. При этом твердость по Виккерсу, в отличие от твердости по Бринеллю, не зависит от величины нагрузки Р, т.к. глубина и площадь отпечатка пирамидального индентора изменяется пропорционально Р.
Метод Виккерса более точен, чем метод Роквелла, т.к. алмазная пирамида имеет большой угол при вершине и диагональ ее отпечатка в семь раз больше глубины отпечатка, полученного при внедрении конуса. В связи с большей точностью метод Виккерса является арбитражным.
Методом Виккерса позволяет определять твердость и твердых и мягких материалов благодаря тому, что твердость алмаза значительно больше всех других материалов, а также тонких деталей (0,3мм) и поверхностных слоев (после цементации, азотирования).
О
бозначение
твердости.
Твердость обозначается HV, например,1000HV.
Измерения твердости выполняются следующим образом. После приложения и снятия нагрузки производится измерение длины диагонали отпечатка с помощью цифровой шкалы, встроенной в микроскоп. Для этого микрометрическим винтом перемещают подвижную шторку до соприкосновения с правым углом отпечатка, это сопровождается перемещением цифровой шкалы указателя, с которой и считывается величина диагонали (рис.3). Измеряют обе диагонали отпечатка, для расчета твердости берется среднее значение. Поверхность образца должна быть шлифованной или полированной.
В приложении 2 приведены значения твердости по Виккерсу (HV) в зависимости от длины диагонали при нагрузке 5кгс.
Поскольку значения твердости прямо пропорциональны нагрузке (2) данным приложением можно пользоваться и при использовании других нагрузок. Пусть, например, при нагрузке 5кгс длина диагонали составила 0,34мм, это соответствует твердости 80,2HV. При той же длине диагонали и при нагрузке 50кгс твердость материала будет равной 802HV.
Значения твердости по методам Бринелля и Виккерса практически равны (приложение 4).
Метод Шора.
И
спытания
проводятся на специальном приборе по
ГОСТ 23273–78.
Метод основывается на определении высоты отскока бойка от поверхности изделия, твердость которого измеряется (рис.4). Боек – это стальной конус с алмазным наконечником массой 2,5г.
В поднятом положении потенциальная энергия бойка составляет mgH. При ударе часть энергии расходуется на пластическую деформацию образца, (пластической деформации бойка при этом не происходит из–за наличия алмазного наконечника), а оставшаяся энергия обеспечивает упругий отскок бойка на высоту h. Таким образом, энергия пластической деформации составит: mg(H–h). Чем меньше твердость материала, тем больше величина пластической деформации и, соответственно, меньше высота отскока бойка h.
Высота отскока бойка фиксируется индикатором, шкала которого разделена на 140 делений. Она рассчитана таким образом, что твердость закаленной эвтектоидной стали соответствует 100 единицам. Этот метод часто используют для определения твердости непосредственно на деталях, особенно крупногабаритных.
Твердость обозначается HSD, например, 80HSD.