Dureza Vickers. Escala y método de Vickers. Apéndice D (informativo) Incertidumbre en la medición de la dureza Vickers ¿En qué unidades se mide la dureza Vickers?

El método consiste en presionar una punta de diamante (indentador), con forma de pirámide tetraédrica regular con un ángulo de vértice de 136°, en la muestra (producto) bajo carga. R y midiendo la diagonal de la impresión d, restante después de retirar la carga ( arroz. 1.6).

Arroz. 1.6. Método Vickers: a – esquema de medición; b – tipo de impresión

[MPa], (1,6)

Si R expresado en N, y

[kgf/mm 2 ], (1,7)

Si R expresado en kgf.

Impresión diagonal d medido usando un microscopio montado en el dispositivo. Número de dureza Vickers H.V. determinado utilizando tablas especiales basadas en el valor medido d.

El método se utiliza para determinar la dureza de piezas delgadas y capas superficiales delgadas con alta dureza. Como regla general, se utilizan cargas pequeñas: 10, 30, 50, 100, 200, 500 N. Cuanto más delgado sea el material, menor debe ser la carga.

El diagrama cinemático del dispositivo para medir la dureza mediante el método Vickers se muestra en arroz. 1.7.

Arroz. 1.7. Diagrama de un dispositivo para medir la dureza Vickers:

1 − Mesa para montaje de la muestra; 2 - volante; 3 – varilla con pirámide de diamantes;

4− pedal de disparo; 5− suspensión con prisma; 6− microscopio;

Ventaja Este método permite medir la dureza de cualquier material, productos finos y capas superficiales. Alta precisión y sensibilidad del método.

Números de dureza Vickers y Brinell para materiales con una dureza de hasta 450 Nevada, prácticamente coinciden.

Sin embargo, las mediciones piramidales proporcionan valores más precisos para metales con alta dureza que las mediciones con una bola o un cono. La pirámide de diamantes tiene un ángulo de vértice grande (136°) y la diagonal de su indentación es aproximadamente siete veces la profundidad de la indentación, lo que aumenta la precisión de la medición de la indentación incluso cuando la pirámide penetra a poca profundidad y hace que este método sea especialmente adecuado para determinar la dureza de aleaciones finas o duras.

Al probar capas duras y quebradizas (nitruradas, cianuradas), a veces se forman grietas (astillas) cerca de las esquinas de la impresión, por cuya apariencia se puede juzgar la fragilidad de la capa que se está midiendo.

Método de microdureza - Método Khrushchev-Berkovich

La medición de microdureza (GOST 9450-76) tiene como objetivo determinar la dureza de granos individuales, fases y componentes estructurales de la aleación ( arroz. 1.8), capas muy finas (centésimas de milímetro) y no una dureza "media", como cuando se mide la macrodureza.

Un dispositivo para determinar la microdureza del tipo PMT-3, desarrollado por M. M. Khrushchev y E. S. Berkovich ( arroz. 1.9), tiene un trípode 1 microscopio vertical con un tubo que se mueve hacia arriba y hacia abajo mediante un tornillo macrométrico 2 y tornillo micrométrico 3 . Un micrómetro ocular está montado en el extremo superior del tubo. 4 , y en el extremo inferior se fija una varilla 5 con pirámide de diamantes, ojo de buey opaco 6 y lentes 7 , El iluminador opaco contiene una bombilla de 6 V, alimentada desde la red eléctrica a través de un transformador.

El dispositivo está equipado con dos lentes para visualizar microsecciones con aumentos de 478 × y 135 ×. El ocular aumenta 15 veces.

El micrómetro ocular tiene una retícula fija, un tambor micrométrico residual y un carro con retícula móvil. En la malla fija, de 5 mm de largo, hay trazos con números y un cuadrado en ángulo recto, cuyo vértice coincide con el número 0. En la malla móvil hay un cuadrado en ángulo recto y dos marcas.

Arroz. 1.9. Diagrama del dispositivo PMT-3 para medir la microdureza:

1 − microscopio; 2 − tornillo micrométrico; 3 − tornillo micrométrico; 4 − micrómetro ocular; 5 − varilla con pirámide de diamantes; 6 – iluminador opaco; 7 − lente; 8 − mesa para instalar microsecciones; 9 − tirador de mesa; 10 − tornillo de mesa; 11 − tornillos de ajuste;

La dureza Vickers se determina midiendo las diagonales de la indentación obtenida en la superficie de prueba al indentar una pirámide tetraédrica de diamante con un ángulo en el vértice. α = 136º (ver Fig. 3).

Fig. 3. Esquema para determinar la dureza del metal mediante el método Vickers:

Después de eliminar la carga de indentación, se miden las diagonales de la impresión. d 1 y d 2. El número de dureza Vickers representa la carga por unidad de superficie de una impresión piramidal.

H.V.
,

donde HV es la dureza Vickers, R- carga;
,d 1 y d 2 - imprimir diagonales, milímetros. Generalmente el valor R aceptado dentro de 50...1000 norte (5...100 kgf). Los valores de las diagonales se miden con un microscopio. Los principales parámetros para determinar la dureza Vickers son: carga – 30 kgf, tiempo de retención para aceros – 10...15 Con, no se especifica la dimensión del número de dureza (kgf/mm 2). Por ejemplo, 420 HV significa la dureza obtenida con estos parámetros. Si los parámetros difieren de los básicos (para metales no ferrosos, la duración de exposición del penetrador bajo carga se considera 30 Con) entonces se escriben, por ejemplo, 450 HV10/15 - significa que se obtuvo un número de dureza Vickers de 450 con una carga de 10 kgf(98,1 N) aplicado a la pirámide de diamantes durante 15 Con.

Condiciones para la realización de mediciones. La superficie de la probeta debe tener una rugosidad Ra<0,32 и быть свободной от окисной плёнки и посторонних веществ. Опорная поверхность приборного столика должна быть чистой. Температура испытаний 20°+5°С. Минимальная толщина образца должна быть больше диагонали отпечатка в 1,2 раза для стальных изделий и в 1,5 раза для изделий цветных металлов.

Ventajas del método: la capacidad de medir la dureza de productos muy duros y delgados (espesor inferior a 0,3 milímetros), capas superficiales de piezas, revestimientos.

Defectos método : altos requisitos de limpieza y rugosidad de la superficie de la muestra de prueba.

Método de microdureza

El método de la microdureza es similar al método Vickers. El número de microdureza se determina dividiendo la carga normal aplicada a la punta del diamante, expresada en newtons, por el área convencional de la superficie lateral de la impresión, expresada en milímetros 2. Por ejemplo, 582 norte/milímetros 2, que corresponde a 59,3 kgf/milímetros 2. La punta del diamante puede tener forma de pirámide tetraédrica, rómbica o triangular, o bicilíndrica. En las designaciones de dureza, la forma de la punta se indica como un índice de la letra H, por ejemplo, Н □, Н ◊, Н ∆. El valor de dureza se escribe de la siguiente forma: H □ =582.

Este método mide la microdureza de componentes estructurales individuales y fases de aleaciones, cambios de dureza a lo largo de la profundidad de la capa superficial, etc.

Equipos y herramientas

Durómetro Brinell, durómetro Rockwell, durómetro Vickers, muestras de metales.

Orden de trabajo

1. Estudie las pautas.

2. Familiarízate con los instrumentos y técnicas de medición.

3. Mida la dureza de una muestra de metal utilizando el método Brinell.

La determinación de la dureza HB se realiza en una prensa Brinell (durómetro tipo TSh) en el siguiente orden. La muestra de prueba (parte) se coloca sobre la mesa de objetos con la superficie pulida hacia arriba. Al girar el volante, la mesa del instrumento se eleva para que el penetrador (bola) pueda presionarse contra la superficie que se está probando. El volante se gira completamente y, presionando un botón, se enciende el motor eléctrico, que carga gradualmente la varilla con el penetrador fijado en ella. La bola se presiona contra el material que se está probando bajo la influencia de la carga. La carga funciona durante un tiempo determinado (10...60 s), ajustado por un relé temporizador. Después de esto, gire el volante para quitar la carga, baje la mesa del instrumento y retire la muestra. El diámetro de la impresión se mide mediante un microscopio de lectura (lupa Brinell), cuyo ocular tiene una escala con divisiones correspondientes a décimas de milímetro. La medición se realiza con una precisión de 0,05 mm en dos direcciones mutuamente perpendiculares; para determinar la dureza se debe tomar el promedio de los valores obtenidos.

4. Mida la dureza de una muestra de metal utilizando el método Rockwell.

La dureza se mide mediante un dispositivo Rockwell, que cuenta con un indicador, una varilla con un penetrador, una platina, un volante y un peso que determina la magnitud de la carga. El indicador es un dial en el que hay dos escalas (negra y roja) y dos flechas, una grande (indicador de dureza) y otra pequeña, para controlar la cantidad de precarga impartida por la rotación del volante. En la varilla se instala una punta con un cono de diamante o una bola de acero.

La mesa con la muestra de medición instalada se eleva girando el volante hasta que la flecha pequeña esté frente al punto rojo en la escala. Esto significa que la punta se presiona contra la muestra bajo una precarga de 10 kgf. Después de esto, gire la escala del indicador (círculo del dial) hasta que el número 0 en la escala negra coincida con la flecha grande. Luego se enciende la carga principal y luego de detenerse, las flechas leen el valor de dureza Rockwell, que es un número. La mesa con la muestra se baja girando el volante.

La dureza se debe medir al menos 3 veces en una muestra, promediando los resultados.

5. Compare los valores de dureza obtenidos (ver Tabla 1) y anote la dureza Vickers correspondiente.

6. Familiarícese con el método Vickers para medir la dureza de los metales.

7. Elaborar un informe del trabajo.

Dureza del metal Llame a su propiedad de resistir la deformación plástica durante la acción de contacto de un cuerpo de punta estándar sobre las capas superficiales del material.

La prueba de dureza es el método principal para evaluar la calidad del tratamiento térmico de un producto.

Determinación de la dureza por método Brinell. El método se basa en insertar una bola de acero en una superficie plana bajo carga. Número de dureza Nevada determinado por la relación entre la carga y la superficie esférica de la impresión.

Método Rockwell (HR) se basa en una presión estática sobre la superficie de prueba de la punta bajo una determinada carga. Las bolas de acero se utilizan como puntas para materiales con una dureza de hasta 450 HR. En este caso, la dureza se denota como HRB. Cuando se utiliza un cono de diamante, la dureza se indica como HRA o HRC(dependiendo de la carga).

Dureza Vickers (HV) determinado presionando estáticamente una pirámide tetraédrica de diamante en la superficie de prueba. Durante la prueba, la indentación se mide con una precisión de 0,001 mm utilizando un microscopio, que es parte integral del instrumento Vickers.

método de orilla. La esencia de este método es determinar la dureza del material de muestra por la altura del rebote del percutor que cae sobre la superficie del cuerpo de prueba desde una cierta altura. La dureza se evalúa en unidades convencionales proporcionales a la altura del rebote del delantero.

Números de dureza HRC para algunas piezas y herramientas

Tabla de relaciones entre números de dureza según Brinell, Rockwell, Vickers, Shore

Los valores de dureza Rockwell, Vickers y Shore indicados corresponden a los valores de dureza Brinell determinados utilizando una bola de 10 mm de diámetro.

Agujeros enroscados

Elementos estructurales

Tabla de taladros para agujeros para cortar roscas de tubos cilíndricos.

Tamaños de tuercas de llave

sujetadores

Dimensiones básicas de la llave para cabezas de pernos hexagonales y tuercas hexagonales.

Códigos G y M

Procesamiento CNC

Ejemplos, descripción e interpretación de códigos L y M para la creación de programas de control en fresadoras y tornos CNC.

método vickers- método de medición de la dureza de metales y aleaciones según Vickers. Regulado por GOST 2999-75 e ISO 6507.

La esencia del método es presionar una pirámide de diamante tetraédrica regular con un ángulo de 136° entre caras opuestas en el material de prueba.

La dureza Vickers se calcula dividiendo la carga P por el área de superficie de la hendidura piramidal resultante. El método Vickers permite determinar la dureza de superficies nitruradas y cementadas, así como de materiales en láminas delgadas.

Existe una buena concordancia entre los valores de dureza Vickers y Brinell en el rango de 100 a 450 HV. La dureza Vickers en todos los casos se indica con las letras HV sin indicar la dimensión: kgf/mm² (10MPa).

Los principales parámetros al medir la dureza Vickers son la carga P hasta 980,7 N (100 kgf) y el tiempo de mantenimiento de 10 a 15 s.

En otros casos, después del símbolo HV, se indican índices separados por una barra que indica la carga y el tiempo de retención, y separados por un guión, el número de dureza.

Desventajas del método.

La principal desventaja del método es la dependencia de la dureza medida de la carga aplicada o de la profundidad de penetración del penetrador (el fenómeno del efecto de tamaño, a menudo llamado efecto de tamaño de indentación en la literatura inglesa). Esta dependencia es especialmente pronunciada con cargas bajas.

La dureza de un material significa su resistencia a la deformación plástica local cuando en él penetra otro cuerpo que no está sujeto a dicha deformación. De la definición se deduce que la dureza del cuerpo incorporado debe exceder en cantidad suficiente a la de la muestra de prueba. Consideremos la determinación de la dureza mediante el método Vickers.

Todos los métodos difieren tanto en la tecnología de medición como en los instrumentos y dispositivos utilizados. Los tres métodos más comunes para determinar la dureza son:

• Resistencia a presionar una punta dura (indentador) en la muestra de prueba. La forma del penetrador puede ser muy diversa: en forma de cono, bola, pirámide, etc.
• Resistencia al rayado mediante muestras de referencia de alta resistencia.
• Determinación de la resistencia a la rodadura de un péndulo, donde el cuerpo de ensayo es el soporte de una punta de determinada forma.

La mayoría de las mediciones se realizan sobre la superficie plana del material que se está probando. Cada método para determinar las características técnicas da un cierto error. Para una mayor precisión, se requiere el cumplimiento de las condiciones para el tamaño de la muestra de prueba y su espesor mínimo. Además, cada técnica sólo funciona dentro de un determinado rango de valores de medición.

La esencia del método.

El método de determinación de la dureza Vickers se basa en el estudio de la dependencia de la profundidad de penetración de un cono de diamante (indentador) en el material en estudio de la magnitud de la fuerza. Después de eliminar la fuerza, queda una huella en la superficie de la muestra correspondiente a la profundidad de inmersión del penetrador. Debido a que las dimensiones geométricas del penetrador son conocidas y están estrictamente reguladas, en lugar de la profundidad de inmersión se determina el área de la indentación en la capa superficial del material de prueba.

La determinación de la dureza Vickers es posible para sustancias con los valores más altos, ya que el cono de prueba es una pirámide de diamante que tiene la dureza máxima conocida.

El penetrador tiene forma de pirámide cuadrangular con ángulos entre las caras de 136°. Se eligió este ángulo para acercar los valores del método Vickers al método Brinnell. Así, los valores de dureza dentro del rango de 400-450 unidades son prácticamente iguales, especialmente en la zona de valores más bajos.

La dureza Vickers se determina presionando una pirámide en la muestra de prueba bajo la influencia de una fuerza de cierta magnitud. Conociendo la fuerza aplicada y el área de la indentación, es posible determinar la dureza de la superficie del material de prueba.

En lugar de calcular el área de la impresión, se utilizan los valores de las diagonales medidas del rombo, entre las cuales existe una relación directa.

El resultado final de dureza viene determinado por la fórmula:

HV = 1,854∙F/d 2

En esta fórmula, F es el valor de la fuerza y ​​d es la diagonal del diamante.

Como regla general, al realizar mediciones Vickers, no se utilizan cálculos de acuerdo con la fórmula dada, sino valores tabulados en función de la fuerza aplicada, el tiempo de exposición y el área de traza resultante.

Descargar GOST 2999-75

El valor de la fuerza aplicada está regulado y es de 30 kg. El tiempo de exposición en superficie suele ser de 10-15 s. Estos son los valores más comunes, pero en muchas situaciones es necesario actuar sobre el material de muestra utilizando otros valores de fuerza.

La mayoría de los instrumentos de medición se ajustan a algunos valores de fuerza discretos y estrictamente estandarizados.

La magnitud de la carga depende del material que se está midiendo (su dureza esperada). Cuanto más dura sea la superficie del material de prueba, mayor será la carga. Esto se debe al deseo de reducir el error en la determinación del área y reducir la influencia de la viscosidad del material.

Para reducir el error, también se imponen restricciones al tamaño de la muestra de prueba. El espesor mínimo de la muestra debe ser de 1,2 a 1,5 veces la diagonal esperada de la impresión, dependiendo del tipo de metal (el valor menor corresponde al acero, el valor mayor está destinado a metales no ferrosos). La distancia entre el borde de la muestra o el borde de la impresión anterior y el centro de la impresión debe ser al menos 2,5 veces la diagonal.

También se imponen requisitos especiales a la limpieza de las superficies. Su rugosidad no debe exceder las 0,16 micras, lo que significa que es necesario pulir la superficie.

Las pequeñas dimensiones lineales de la muestra requieren el uso de un microscopio para medir el tamaño de la impresión, y cuanto más dura sea la muestra, más clara será la imagen que debe transmitir el microscopio para mantener la precisión de la medición.

Área de aplicación

La medición de la dureza mediante el método Vickers es un método universal, pero proporciona los valores más precisos al estudiar sustancias con alta dureza. Las bajas fuerzas y, en consecuencia, las pequeñas dimensiones lineales de la impresión permiten prácticamente no alterar la superficie del material que se está midiendo.

El método Vickers se desarrolló aún más en las mediciones de microdureza. La presión oscila entre 2 y 500 gy la profundidad de inmersión del penetrador no supera los 0,2 μm. Valores tan pequeños requieren el uso de microscopios con gran poder de aumento.

El motivo para utilizar esta técnica es medir la resistencia de recubrimientos de casi cualquier espesor y dureza. Por tanto, no existen restricciones fundamentales en la caracterización de piezas y herramientas anodizadas, cementadas y nitruradas. Esto es importante a la hora de determinar la calidad de los revestimientos galvánicos y químicos.

Es posible realizar mediciones de capas superficiales muy finas. Por ejemplo, si utilizamos el método Vickers para determinar la microdureza con una profundidad de inmersión de 0,2 µm, el espesor de material permitido es de 0,3 µm. La profundidad de la capa de acero endurecido mediante diversas técnicas es de décimas de milímetro, el espesor de la capa de rodio es de decenas de micrómetros.

En los laboratorios nacionales, el tipo más común de durómetro es el TP-7R-1. Tiene cinco valores de carga de prueba fijos con límites de medición de HV de 8 a 2000.

Ventajas y desventajas del método.

La principal desventaja del método Vickers radica en el principio de medición en sí: la dependencia del valor obtenido de la cantidad medida de la carga aplicada. Para evitar errores, la magnitud de las fuerzas aplicadas y el tiempo de exposición a la muestra están estrictamente regulados.

Otro inconveniente común a la mayoría de los métodos de medición es la necesidad de una preparación cuidadosa de la superficie en estudio.

Entre las ventajas del método se encuentra la forma específica del instrumento de medición: el penetrador. La pequeña área de interacción permite medir la dureza de inclusiones o granos individuales en el cuerpo de la muestra.

Designación de dureza

Como cualquier magnitud física, la dureza tiene su propia designación. Debido a la presencia de muchas técnicas de medición, cada una de ellas requiere su propia designación para evitar confusiones. Cabe señalar que algunos métodos dan el valor deseado como adimensional, pero según el método Vickers, la dureza se mide como kgf/mm 2. La dimensión no está escrita en la notación, lo que implica su presencia.

La dureza Vickers se indica con los símbolos HV, donde los símbolos pueden ir seguidos del valor de la fuerza y ​​el tiempo de retención:

• HV 500: carga estándar de 30 kgf (294,2 N) con un tiempo de retención de 10 a 15 s;
• HV 150 10/40 – carga 10 kgf (98,07 N) con un tiempo de retención de 40 s.

La traducción de los valores medidos por otros métodos se realiza utilizando tablas estándar, que se incluyen en los conjuntos de documentación para instrumentos de medición y también están presentes en la literatura de referencia.