Главная | Обратная связь

Определение твердости по Виккерсу

При стандартном измерении твердости по Виккерсу (ГОСТ 2999-75) в поверхность образца вдавливается алмазный индентор в форме правильной четырехгранной пирамиды с углом при вершине a»136° под действием нагрузки P, приложенной в течение определенного времени, и после удаления нагрузки измеряются диагонали отпечатка, оставшегося на поверхности образца (рис. 3). При измерении твердости по Виккерсу нагрузка P выбирается в зависимости от условий испытаний от 10 до 1000 Н.

Число твердости HV определяется путем деления нагрузки Р на площадь боковой поверхности полученного пирамидального отпечатка и может быть определено по следующей формуле

, (3)

где Р – нагрузка, Н; a – угол между противоположными гранями пирамиды при вершине, равный 156⁰; d – среднее арифметическое обеих диагоналей отпечатка после снятия нагрузки, мм.

Рис. 3. Схема измерения твердости по Виккерсу.

Число твердости, измеренное алмазной пирамидой обозначается символом HV, указание размерности Н/мм² опускается, например, 320 HV. Это обозначение дополняется индексом, указывающим величину нагрузки Р и продолжительность ее приложения при условии, если последняя отличается от выдержки 10 - 15 сек. для черных металлов и 30 ± 2 сек. для цветных металлов. Например, HV 10/30-500 означает число твер­дости 500, полученное под нагрузкой P=10 кгс (100 Н), приложенной в течение 30 с.

Если число твердости выражают в МПа, то после него указывают единицу измерения, например, HV=3200 МПа.

Для получения наиболее точного результата измерения твердости нагрузка Р должна быть возможно большей. Образцы для замера твердости по Виккерсу должны быть, как правило, отполированы, и их поверхность должна быть свободна от наклепа. Минимальная толщина испытуемого образца должна быть больше диагонали отпечатка для стальных изделий в 1,2 раза, а для изделий из цветных металлов – в 1,5 раза. На обратной стороне испытуемого образца после измерения твердости не должно быть следов деформации. При измерении твердости цементированных или других слоев метал­ла нагрузка должна быть тем меньше, чем тоньше слой. Зная диагональ отпечатка и нагрузку, можно по таблицам (ГОСТ 2999-75) определить твердость по Виккерсу. Диагональ отпечатка, как правило, определяют при помощи микроскопа с увеличением х70, встроенным в прибор. Использование микроскопа позволяет выбирать место измерения с достаточной точностью.

Физический смысл твердости по Виккерсу HB, величина твердости HV также является усредненным условным напряжением в зоне контакта индентор-образец и характеризует обычно сопротивление материала пластической деформации.

Числа твер­дости HV и HB близки по абсолютной величине в пределах до HV 400-450. Выше этих значений метод Бринелля дает искаженные резуль­таты из-за остаточной деформации стального шарика. Применение ал­мазной пирамиды в методе Виккерса позволяет определить твердость практически любых металлических материалов. Еще более важное пре­имущество этого метода – геометрическое подобие отпечатков при любых нагрузках. Поэтому возможно строгое количественное сопоставле­ние чисел твердости HV любых материалов, испытанных при различных нагрузках.