Определение твердости металла по Виккерсу

Метод определения твердости алмазной пирамидой (по Виккерсу) (ГОСТ 2999-75) предполагает вдавливание в испытуемый материал правильной четырехгранной пирамиды стандартного размера, имеющей квадратное основание и угол 136° ± 30′ у вершины.

Вдавливание производится под действием нагрузки в 50, 100, 20 300, 500, 1000 Н.

Измерив отпечаток алмазной пирамиды по длине диагонали квадрата, определяют число единиц твердости:

HV = 1,8544(P/d²), где Р — величина нагрузки на пирамиду, Н; d — среднее арифметическое обеих диагоналей отпечатка, м.

Таблица 1 — Соответствие единиц твердости по шкалам В, С, А

Полученное число твердости HV обозначается с индексами нагрузки и времени ее приложения. Например: HV 100/30-500 означает число твердости «500», полученное при испытании нагрузкой 100 Н, приложенной в течение 30 с.

Числа твердости HV практически совпадают с числами твердости НВ до значений 450.

Определение микротвердости выполняют для мелких деталей, тонких металлических лент, отдельных структурных составляющих сплавов, тонких поверхностных слоев, т. е. определяют твердость небольших объемов.

Приборы для измерения

Для измерения микротвердости применяются микротвердомеры, построенные по принципу объединения устройства для нагружения алмазной пирамиды и микроскопа, чтобы определить размер диагоналей отпечатка.

На рис. 1 показан микротвердомер ПМТ-3. Прибор состоит из массивного основания 1 с вертикальной стойкой 3, по которой перемещается измерительный микроскоп 8 с окулярным микрометром 7, объективом 9, осветителем и нагружающим механизмом 2.

Микроскоп снабжен винтами для грубой настройки 6 и тонкой настройки 5 на фокусное расстояние. Цена деления микровинта тонкой настройки 5 составляет 0,002 мм.

Процесс измерения

Испытуемый образец устанавливается на предметный столик 11, который имеет возможность независимого перемещения в двух направлениях: координатном (с помощью двух микрометрических винтов) и круговом (на шариках) на 180°. Координатное перемещение предметного столика позволяет выполнить вдавливание алмазной пирамиды 10 в любой точке образца. Круговым перемещением столика образец с нанесенным на него отпечатком подводится под объектив измерительного микроскопа.

Нагружающий механизм 2 имеет стержень 12 с алмазной пирамидой 10. Рабочая нагрузка создается гирями в виде шайб с вырезами от 2 до 200 гс, которые устанавливаются на стержень 12. Подъем и опускание стержня 12 с алмазной пирамидой 10 для получения отпечатка производится рукояткой 13. Нагрузка прилагается равномерным поворотом рукоятки 13. Полная нагрузка выдерживается в пределах 10 с и затем плавно снимается.

Число единиц твердости определяется по той же формуле, что и при испытании твердости алмазной пирамидой по Виккерсу.