Vickersovo merjenje trdote po ISO 6507 / ASTM E384
Merjenje trdote po Vickersu je idealno za merjenje vseh kovin in je zato metoda z najširšim obsegom uporabe. Metoda za merjenje trdote po Vickersu je opisana v standardih ISO 6507 (Kovinski materiali – Preskus trdote po Vickersu – 1. del: Preskusna metoda) in ASTM E384 (Standardna preskusna metoda za mikroindentacijsko trdoto materialov po Vickersu in Knoopu).
Postopek merjenja trdote po Vickersu Izračun trdote po Vickersu Uporaba preskusne sile Najmanjša razdalja merilnih vdolbin Prednosti in slabosti Vickersov merilnik trdote
Splošne informacije o merjenju trdote po Vickersu
Vtiskovalo, uporabljeno pri Vickersovi preskusni metodi, je diamantna piramida s kvadratno osnovo, katere nasprotne strani se na vrhu sekajo pod kotom α = 136°. Nanese se na vzorec s preskusno silo (pri standardu, ki se začne pri 10 g) in drži v skladu s časom držanja.
Optično se izmerijo dolžine obeh diagonal zaostale preskusne vdolbine. Trdota po Vickersu se nato izračuna iz povprečja diagonale in uporabljene preskusne sile.
Postopek za Vickersovo merjenje trdote po ISO 6507
Pri Vickersovem merjenju trdote, optični metodi, se meri velikost vdolbine (diagonale), ki jo pušča vtiskovalo. Nasprotno pa se globina vdolbine, ki jo povzroči vtiskovalo, meri v metodah merjenja globine (standardiziran je samo Rockwell).
Čim večja je vdolbina, ki jo pusti vtiskovalo pri določeni preskusni sili na površini vzorca, mehkejši je preskušani material.
Za določitev Vickersove trdote (HV) v skladu z ISO 6507 se v vzorec z določeno preskusno obremenitvijo od 1 gf vtisne piramidasto vtiskovalo (z medfaznim kotom 136°).
Izračun Vickersove trdote
- Vickersova trdota (HV) je rezultat kvocienta uporabljene preskusne sile (F v newtonih N) in površine preostale vdolbine na vzorcu (glejte spodnjo formulo). Za izračun površine preostale piramidalne vdolbine se uporabi povprečje obeh diagonal d1 in d2 (v mm), ker osnovna površina Vickersovih vdolbin pogosto ni ravno kvadratna.
- Priporočeno območje trdote po Vickersu najdete v standardu (ISO 6507). Odvisno od preskusne sile in uporabljenega materiala vzorca je vrednost Vickersove trdote med 1 in 3000 HV.
Uporaba preskusne sile
- V idealnem primeru se preskusna sila poveča od 0 do končne vrednosti v 7 sekundah (zmanjšanje merilne negotovosti). Največji dovoljeni interval za čas nanosa iz standarda je 2 do 8 sekund (nominalno trajanje časa 7 s).
- Na splošno je čas zadrževanja za preskusno silo 10 do 15 sekund (nazivno trajanje časa 14 s). Če je čas zadrževanja daljši, je treba v vrednosti trdote navesti tudi trajanje v sekundah, npr.: 610 HV 10/30 (čas zadrževanja 30 s).
- Preskusne sile, uporabljene v makro območju pri Vickersovi metodi, so večinoma bistveno manjše od tistih, uporabljenih pri Brinellovi metodi. Prednostna izbira za makro razpon je 49, 98, 196, 294, 490 ali 980 N, pri čemer se 294 N najpogosteje uporablja za preskušanje v praksi.
Najmanjša razdalja preskusnih točk pri preskusni metodi Vickers ISO 6507
Najmanjše razdalje med preskusnimi točkami (vdolbinami) in do roba vzorca, ki se uporabljajo za Vickersovo merilno metodo, so opredeljene v standardu ISO 6507. Razlog za te minimalne razdalje je preprečiti izkrivljanje rezultatov merjenja trdote, ki bi lahko nastalo zaradi deformacije strukture materiala.
Minimalne vrednosti, ki jih je treba upoštevati v skladu s standardi, najdete na diagramu na levi.
Prednosti in slabosti merjenja trdote po Vickersovi metodi
Vickersova metoda ponuja naslednje prednosti:
- Vickersovo metodo je mogoče uporabiti za katere koli in vse materiale in vzorce, od mehkih do trdih, saj postopek zajema celotno območje trdote.
- Obstaja samo ena vrsta vtiskovala, ki se lahko uporablja za vse Vickersove metode.
- Možne so neporušne preiskave, zato lahko vzorec uporabimo tudi v druge namene.
Vickersova metoda ima naslednje pomanjkljivosti:
- Kakovost površine vzorca mora biti dobra, saj se vdolbina meri optično. To pomeni, da mora biti merilna lokacija pripravljena (brušena in polirana), sicer je natančna ocena otežena.
- Postopek je precej počasen (v primerjavi z metodo Rockwell). Preskusni cikel traja nekje med 30 in 60 sekundami, pri čemer ni vključen čas, potreben za pripravo vzorca.
- Zaradi potrebe po izvajanju optičnega ocenjevanja vdolbin morajo biti merilniki trdote Vickers opremljeni z optičnim sistemom, zaradi česar so dražji za nakup kot merilniki Rockwell.
- Na splošno lahko rečemo, da Vickersova metoda zaradi svoje raznolike uporabe postaja najpogostejša metoda merjenja v praksi, čeprav je treba pripraviti vzorce in je vrednotenje vrednosti trdote težavno.
