Определение твердости по Виккерсу (ГОСТ 2999-75)
Измерение твердости по Виккерсу основано на вдавливании в поверхность образца алмазного индентора в форме четырехгранной пирамиды с углом при вершине a = 136 град под действием усилия F. После снятия усилия и
змеряют диагональ отпечатка d, оставшегося на поверхности образца (рис. 4). Число твердости по Виккерсу НV определяют отношением усилия F к площади боковой поверхности полученного пирамидального отпечатка А и оценивают по формуле
(3)
|
.
|
При измерении твердости алмазной пирамидой применяют следующие усилия: 9,8; 19,6; 49; 98; 196; 294; 490; 980 Н (1,0; 2,0; 5,0; 10,0; 20,0; 30,0; 50,0; 100,0 кгс). Пример записи числа твердости: 600 НV – твердость по Виккерсу, полученная при усилии F = 294 Н (30 кгс) и времени выдержки 10 – 15 с; 220 HV 10/40 –– твердость по Виккерсу, равная 220 , полученная при нагрузке 98 Н (10 кгс) и времени выдержки 40 с.Относительно небольшие усилия 98 Н (10 кгс) и малая глубина вдавливания индентора (менее 1 мм) обусловливают более тщательную подготовку поверхности образца, чем в случае измерения твердости по Бринеллю. Поверхность для определения твердости по Виккерсу должна быть отполирована (шероховатость не более 0,16 мкм по ГОСТ 2789 – 73) и быть свободной от оксидных пленок и посторонних веществ. При грубой структуре образца может возникнуть большой разброс значений НV в разных точках образца. При измерении твердости должна быть обеспечена перпендикулярность приложения действующего усилия к испытуемой поверхности.
Для получения достоверных средних значений необходимо на каждом образце делать не менее 5 ... 10 замеров.
Схема прибора для измерения твердости по Виккерсу представлена на рис. 5.
Рис. 5. Схема прибора для измерения твердости по Виккерсу (должен соответствовать требованиям ГОСТ 13408-67): 1 - станина;
2 - подъемный винт; 3 - маховичок; 4 - опорный столик; 5 - зеркало светоделительное; 6 - испытательный наконечник; 7 - рычаг;
8 - осветитель; 9 - измерительная головка; 11 - противовес; 12 - головка;
13 - рычаг; 14 - планка; 15, 16 - крышки; 17 – подвеска грузовая;
18 - осветитель; 19 - груз; 20 - тяга; 21 - штанга; 22 – демпфер
Прибор смонтирован на массивной станине 1. Образец устанавливают на опорный столик 4. Совмещают перекрестие измерительной головки 9 с тем местом на образце, твердость которого необходимо измерить. Наводка на резкость осуществляется перемещением подъемного винта 2 маховичком 3. Отводят рукоятку на правой панели прибора вправо и выводят ее из зацепления. Штанга 21 под действием пружин, рычага 13 и грузов 19 будет опускаться, а испытательный наконечник 6 внедряться в образец.
В момент приложения нагрузки зажигается лампочка и включается реле времени. По окончании заданной выдержки срабатывает световая сигнализация. Рукоятку на правой панели прибора вводят в зацепление. Медленным опусканием подъемного винта добиваются резкого изображения отпечатка. Затем с помощью измерительной головки определяют длину диагоналей отпечатка. Для расчета величины НV по формуле (3) целесообразно использовать компьютерные шаблоны. На практике число твердости определяют по специальным таблицам по значению диагонали отпечатка по выбранной нагрузке.
Проверка твердомеров Виккерса производится по контрольным плиткам (образцовым мерам твердости). Метод Виккерса применяют главным образом для материалов, имеющих высокую твердость, а также для испытания на твердость деталей малых сечений или тонких поверхностных слоев. Чем тоньше сечение детали или исследуемый слой, тем меньше выбирают нагрузку. Числа твердости по Виккерсу и по Бринеллю для материалов, имеющих твердость до 450 НВ практически совпадают.