Vickers Badanie twardości zgodnie z ISO 6507 / ASTM E384
Badanie twardości Vickersa nadaje się do badania wszystkich metali i dlatego jest metodą o najszerszym zakresie zastosowań. Metoda badania twardości wg Vickersa jest zdefiniowana w normie ISO 6507 (Materiały metaliczne - Badanie twardości według Vickersa; Część 1: Metody badawcze) i ASTM E384 (Standardowa metoda badania twardości materiałów metodą mikroindentacyjną (1gf - 200 gf) według Vickersa i Knoopa).
Przebieg badania twardości Vickersa Obliczenie twardości Vickersa Naniesienie siły badawczej Minimalny odstęp odcisków badawczych Zalety i wady Twardościomierz Vickersa
Jednakże normę ASTM E92 stosuje się do określenia twardości Vickersa w zakresie standardowych i niskich sił (200 gf - 120 kgf).
Ogólna wiedza na temat badania twardości metodą Vickersa
Wgłębnik w metodzie badawczej wg Vickersa składa się z diamentowej piramidy z kwadratową powierzchnią podstawową i kątem powierzchni α = 136°. Nakłada się go na próbkę z siłą badania (zgodnie z normą od 10 g) i utrzymuje przez czas zatrzymania.
Długości obu przekątnych powstałego odcisku badawczego mierzone są optycznie. Twardość Vickersa jest teraz obliczana na podstawie średniej przekątnych i przyłożonej siły badawczej.
Przebieg badania twardości Vickersa zgodnie z ISO 6507, ASTM E384
W badaniu twardości wg Vickersa, metodzie optycznej, mierzy się wielkość odcisku pozostawionego przez wgłębnik lub przekątne odcisku. Natomiast metoda pomiaru głębokości (standaryzowany jest tylko Rockwell) mierzy wielkość zagłębienia powodowaną przez wgłębnik.
Im większy odcisk, jaki wgłębnik pozostawia na powierzchni przedmiotu (próbki) pod określonym naciskiem, tym bardziej miękki jest badany materiał.
Aby określić twardość wg Vickersa (HV) zgodnie z ISO 6507 i ASTM E384 , wgłębnik w kształcie piramidy (o kącie powierzchni 136°) wciska się w próbkę (przedmiot obrabiany) przy określonym obciążeniu badawczym od 1 gf.
Obliczenie twardości Vickersa
- Twardość Vickersa HV jest ilorazem przyłożonej siły badawczej F (w Newtonach N) i pola powierzchni powstałego odcisku na próbce (patrz wzór po prawej stronie na rysunku). Do obliczenia pola powierzchni powstałego odcisku piramidy stosuje się średnią wartość dwóch przekątnych d1 i d2 (w mm), ponieważ powierzchnia podstawy odcisku Vickersa często nie jest dokładnie kwadratowa.
- Zalecany zakres twardości Vickersa można zaczerpnąć z normy (ISO 6507) i normy ASTM E384 . W zależności od użytej siły badawczej i materiału próbki wynosi ona od 1 do 3000 HV.
Nałożenie siły badawczej
- Optymalnie zwiększa się siłę badawczą od 0 do wartości końcowej w ciągu 7 sekund (minimalizacja niepewności pomiarowej), maksymalny dopuszczalny przez normę przedział czasu stosowania wynosi od 2 do 8 sekund (czas docelowy 7 s).
- Czas trwania siły badawczy wynosi zwykle 10 do 15 sekund (czas zadany 14 s). Jeżeli czas oddziaływania jest dłuższy, w wartości twardości należy także podać czas trwania w sekundach, np.: 610 HV 10/30 (czas oddziaływania 30s).
- Siły badawcze stosowane w zakresie makro przy metodzie Vickersa są zwykle znacznie mniejsze niż przy metodzie Brinella. Dla zakresu makro korzystnie stosuje się 49, 98, 196, 294, 490 i 980 N, w praktyce najczęściej bada się przy 294 N.
Minimalna odległość odcisków badawczych w badaniu twardości Vickersa ISO 6507
W normie ISO 6507 zostają zdefiniowane dla metody badawczej Vickersa minimalne odległości pomiędzy punktami badawczymi (odciskami badawczymi) a krawędzią próbki. Powodem stosowania tych minimalnych odległości jest to, że należy unikać zafałszowań wyników twardości, które wynikają z odkształcenia ewent. deformacji struktury materiału.
Minimalne wartości, których należy przestrzegać zgodnie z normą, znajdziesz na grafice obok.
Zalety i wady badania twardości metodą Vickersa
Badanie Vickersa ma następujące zalety:
- Za pomocą Vickersa można mierzyć wszystkie materiały i części badawcze, od miękkich do twardych; proces obejmuje cały zakres twardości.
- Istnieje tylko jeden wgłębnik, którego można użyć we wszystkich metodach Vickersa.
- Możliwe są badania nieniszczące i próbka może zostać ponownie wykorzystana.
Badanie Vickersa ma następujące wady:
- Wymagana jest dobra jakość powierzchni próbki, ponieważ odcisk mierzony jest optycznie. Oznacza to, że należy przygotować miejsce do badań, w przeciwnym razie dokładna ocena będzie trudna.
- Proces jest powolny (w porównaniu do metody Rockwella). Proces badawczy trwa od 30 do 60 sekund, nie licząc czasu przygotowania próbki.
- Ze względu na wymóg optycznej oceny odcisku, twardościomierze Vickersa muszą być wyposażone w optykę i dlatego są droższe w zakupie niż twardościomierze Rockwella.
- Zasadniczo można stwierdzić, że metoda Vickersa staje się coraz częściej metodą stosowaną w praktyce ze względu na szeroki zakres możliwych zastosowań, nawet jeśli konieczne jest przygotowanie próbki, a ocena wartości twardości jest złożona.
