Vickerso kietumas. Vickers skalė ir metodas. D priedas (informatyvus) Vikerso kietumo matavimo neapibrėžtis Kokiais vienetais matuojamas Vickerso kietumas?

Metodas susideda iš taisyklingos tetraedrinės piramidės formos, kurios viršūnės kampas yra 136°, į pavyzdį (gaminį) įspaudžiant deimantinį antgalį (įtrauką). R ir išmatuoti atspaudo įstrižainę d, likę nuėmus krovinį ( ryžių. 1.6).

Ryžiai. 1.6. Vickers metodas: a – matavimo schema; b – spaudinio tipas

[MPa], (1,6)

Jeigu R išreikštas N, ir

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

Jeigu R išreikštas kgf.

Atspaudo įstrižainė d matuojama naudojant ant prietaiso pritvirtintą mikroskopą. Vickerso kietumo skaičius H.V. nustatoma naudojant specialias lenteles, pagrįstas išmatuota verte d.

Metodas naudojamas plonų dalių ir plonų didelio kietumo paviršiaus sluoksnių kietumui nustatyti. Paprastai naudojamos mažos apkrovos: 10, 30, 50, 100, 200, 500 N. Kuo plonesnė medžiaga, tuo mažesnė apkrova.

Kietumo matavimo prietaiso Vickers metodu kinematinė diagrama parodyta ryžių. 1.7.

Ryžiai. 1.7. Vickerso kietumo matavimo prietaiso diagrama:

1 − Lentelė pavyzdžiui tvirtinti; 2 - smagratis; 3 – strypas su deimantine piramide;

4− trigerio pedalas 5− pakaba su prizme;

PrivalumasŠis metodas yra tai, kad galite išmatuoti bet kokių medžiagų, plonų gaminių, paviršiaus sluoksnių kietumą. Didelis metodo tikslumas ir jautrumas.

Vickers ir Brinell kietumo skaičiai medžiagoms, kurių kietumas iki 450 NV, praktiškai sutampa.

Tačiau piramidės matavimai suteikia tikslesnes didelio kietumo metalų vertes nei matavimai rutuliu ar kūgiu. Deimantinė piramidė turi didelį viršūnės kampą (136°), o jos įdubos įstrižainė yra maždaug septynis kartus didesnė už įdubos gylį, todėl padidėja įdubos matavimo tikslumas net piramidei įsiskverbus į negilį gylį ir šis metodas yra ypač tinkamas. plonųjų arba kietųjų lydinių kietumui nustatyti.

Bandant kietus ir trapius sluoksnius (nitriduotus, cianiduotus), prie atspaudo kampų kartais susidaro įtrūkimai (drožlės), pagal kurių išvaizdą galima spręsti apie matuojamo sluoksnio trapumą.

Mikrokietumo metodas – Chruščiovo-Berkovičiaus metodas

Mikrokietumo matavimu (GOST 9450-76) siekiama nustatyti lydinio atskirų grūdelių, fazių ir struktūrinių komponentų kietumą ( ryžių. 1.8), labai ploni sluoksniai (šimtosios milimetro dalys), o ne „vidutinio“ kietumo, kaip matuojant makrokietumą.

Prietaisas PMT-3 tipo mikrokietumui nustatyti, sukurtas M. M. Chruščiovo ir E. S. Berkovičiaus ( ryžių. 1.9), turi trikojį 1 vertikalus mikroskopas su vamzdeliu, judančiu aukštyn ir žemyn naudojant makrometrinį varžtą 2 ir mikrometrinis varžtas 3 . Ant viršutinio vamzdelio galo sumontuotas okuliaro mikrometras 4 , o apatiniame gale pritvirtintas strypas 5 su deimantine piramide, nepermatomu iliuminatoriumi 6 ir lęšius 7 , Nepermatomame šviestuve yra 6 V lemputė, maitinama iš tinklo per transformatorių.

Prietaise yra du lęšiai, skirti peržiūrėti mikropjūvius, kurių padidinimas yra 478 × ir 135 ×. Okuliaras padidinamas 15 kartų.

Okuliaro mikrometras turi fiksuotą tinklelį, liekamąjį mikrometro būgną ir vežimėlį su judančiu tinkleliu. Ant fiksuoto tinklelio, 5 mm ilgio, yra brūkšniai su skaičiais ir kvadratas su stačiu kampu, kurio viršūnė sutampa su skaičiumi 0. Ant kilnojamojo tinklelio yra kvadratas su stačiu kampu ir dviem ženklais.

Ryžiai. 1.9. Mikrokietumo matavimo prietaiso PMT-3 diagrama:

1 − mikroskopas; 2 − mikrometrinis varžtas; 3 − mikrometrinis varžtas; 4 − akies mikrometras; 5 − strypas su deimantine piramide; 6 – nepermatomas šviestuvas; 7 − objektyvas; 8 − stalas mikropjūviams montuoti; 9 − stalo rankena; 10 − stalo varžtas; 11 − reguliavimo varžtai;

Vickerso kietumas nustatomas išmatuojant įdubos, gautos bandomajame paviršiuje, įstrižaines deimantinėje tetraedrinėje piramidėje su viršūnės kampu. α = 136º (žr. 3 pav.).

3 pav. Metalo kietumo nustatymo Vickers metodu schema:

Pašalinus įdubimo apkrovą, išmatuojamos atspaudo įstrižainės d 1 ir d 2. Vickerso kietumo skaičius rodo apkrovą, tenkančią piramidės formos atspaudo paviršiaus vienetui.

H.V.
,

kur HV yra Vickerso kietumas, R- apkrova;
,d 1 ir d 2 - atspaudo įstrižainės, mm. Paprastai vertė R priimta per 50...1000 N (5...100 kgf). Įstrižainės matuojamos mikroskopu. Pagrindiniai Vickerso kietumo nustatymo parametrai yra: apkrova – 30 kgf, plienų laikymo laikas – 10...15 Su, kietumo skaičiaus matmuo (kgf/mm 2) nenurodytas. Pavyzdžiui, 420 HV reiškia kietumą, gautą naudojant šiuos parametrus. Jei parametrai skiriasi nuo pagrindinių (spalvotųjų metalų atveju, įdubos veikimo trukmė veikiant apkrovai yra 30 Su), tada jie rašomi, pavyzdžiui, 450 HV10/15 – reiškia, kad Vickerso kietumo skaičius 450 buvo gautas esant 10 apkrovai kgf(98,1 N), taikomas deimantinei piramidei 15 Su.

Matavimų atlikimo sąlygos. Bandinio paviršiaus šiurkštumas turi būti 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.

Metodo privalumai: galimybė išmatuoti labai kietų ir plonų gaminių kietumą (storis mažesnis nei 0,3 mm), detalių paviršiniai sluoksniai, dangos.

Trūkumai metodas : aukšti reikalavimai bandinio paviršiaus švarumui ir šiurkštumui.

Mikrokietumo metodas

Mikrokietumo metodas yra panašus į Vickers metodą. Mikrokietumo skaičius nustatomas padalijus normalią deimantinio antgalio apkrovą, išreikštą niutonais, iš įprastinio atspaudo šoninio paviršiaus ploto, išreikšto mm 2. Pavyzdžiui, 582 N/mm 2, kuris atitinka 59.3 kgf/mm 2. Deimanto antgalis gali būti tetraedrinės, rombinės ar trikampės piramidės arba dviejų cilindrų formos. Kietumo žymėjimuose antgalio forma nurodoma kaip raidės H indeksas, pavyzdžiui, Н □, Н ◊, Н ∆. Kietumo reikšmė rašoma tokia forma: H □ =582.

Šiuo metodu matuojamas atskirų konstrukcinių komponentų ir lydinių fazių mikrokietumas, kietumo pokyčiai išilgai paviršiaus sluoksnio gylio ir kt.

Įranga ir įrankiai

Brinell kietumo matuoklis, Rockwell kietumo matuoklis, Vickers kietumo matuoklis, metalo pavyzdžiai.

Darbo tvarka

1. Išstudijuokite gaires.

2. Susipažinkite su prietaisais ir matavimo metodais.

3. Išmatuokite metalo mėginio kietumą Brinelio metodu.

Kietumas HB nustatomas Brinell presu (TSh tipo kietumo matuokliu) tokia tvarka. Bandomasis mėginys (dalis) dedamas ant objekto stalo poliruotu paviršiumi į viršų. Sukant smagratį prietaisų stalas pakeliamas taip, kad įspaudą (rutulį) būtų galima įspausti į bandomą paviršių. Smagratis sukamas iki galo, o paspaudus mygtuką įjungiamas elektros variklis, kuris palaipsniui apkrauna strypą su jame užfiksuota įduba. Rutulys įspaudžiamas į bandomą medžiagą veikiamas apkrovos. Krovinys veikia tam tikrą laiką (10...60 s), nustatomas laiko rele. Po to pasukite smagratį, kad pašalintumėte apkrovą, nuleiskite prietaisų stalą ir išimkite mėginį. Atspaudo skersmuo matuojamas skaitymo mikroskopu (Brinell didinamuoju stiklu), kurio okuliare yra skalė, kurios padalos atitinka dešimtąsias milimetro dalis. Matavimas atliekamas 0,05 mm tikslumu dviem viena kitai statmenomis kryptimis; norint nustatyti kietumą, reikia paimti gautų verčių vidurkį.

4. Rokvelio metodu išmatuokite metalo mėginio kietumą.

Kietumas matuojamas naudojant Rockwell prietaisą, kuris turi indikatorių, strypą su įduba, pakopą, smagratį ir svorį, kuris lemia apkrovos dydį. Indikatorius yra ciferblatas, ant kurio yra dvi svarstyklės (juoda ir raudona) ir dvi rodyklės - didelė (kietumo indikatorius) ir maža - valdyti išankstinės apkrovos, kurią suteikia smagračio sukimas, kiekį. Ant strypo yra sumontuotas antgalis su deimantiniu kūgiu arba plieniniu rutuliu.

Stalas su sumontuotu matavimo pavyzdžiu pakeliamas sukant smagratį tol, kol maža rodyklė atsidurs priešais raudoną tašką skalėje. Tai reiškia, kad antgalis įspaudžiamas į mėginį esant 10 kgf apkrovai. Po to pasukite indikatoriaus skalę (rinkimo ratą), kol skaičius 0 juodoje skalėje sutampa su didele rodykle. Tada įjungiama pagrindinė apkrova ir sustojus rodyklės nuskaito Rockwell kietumo reikšmę, kuri yra skaičius. Stalas su pavyzdžiu nuleidžiamas sukant smagratį.

Vieno mėginio kietumas turi būti matuojamas mažiausiai 3 kartus, apskaičiuojant rezultatų vidurkį.

5. Palyginkite gautas kietumo vertes (žr. 1 lentelę) ir užrašykite atitinkamą Vickerso kietumą.

6. Susipažinkite su Vickers metalų kietumo matavimo metodu.

7. Parengti darbo ataskaitą.

Metalo kietumas vadina jo savybę priešintis plastinei deformacijai, kai standartinis antgalio korpusas kontaktuoja su medžiagos paviršiaus sluoksniais.

Kietumo tyrimas yra pagrindinis gaminio terminio apdorojimo kokybės vertinimo metodas.

Kietumo nustatymas pagal Brinelio metodas. Metodas pagrįstas plieninio rutulio įkišimu į plokščią paviršių esant apkrovai. Kietumo skaičius NV nustatoma pagal apkrovos ir sferinio atspaudo paviršiaus santykį.

Rokvelio metodas (HR) yra pagrįsta statiniu spaudimu į bandomąjį antgalio paviršių, veikiant tam tikrai apkrovai. Plieniniai rutuliai naudojami kaip antgaliai medžiagoms, kurių kietumas iki 450 HR. Šiuo atveju kietumas žymimas kaip HRB. Naudojant deimantinį kūgį, kietumas nurodomas kaip HRA arba H.R.C.(priklausomai nuo apkrovos).

Vickerso kietumas (HV) nustatoma statiškai spaudžiant deimantinę tetraedrinę piramidę į bandomąjį paviršių. Bandymo metu įdubimas matuojamas 0,001 mm tikslumu mikroskopu, kuris yra neatskiriama Vickers instrumento dalis.

Kranto metodas. Šio metodo esmė – nustatyti mėginio medžiagos kietumą pagal smogtuvo atšokimo aukštį, krentantį ant bandomojo kūno paviršiaus iš tam tikro aukščio. Kietumas vertinamas įprastais vienetais, proporcingais puolėjo atmušto kamuolio aukščiui.

Kai kurių dalių ir įrankių HRC kietumo numeriai

Ryšių tarp kietumo skaičių lentelė pagal Brinell, Rockwell, Vickers, Shore

Nurodytos Rockwell, Vickers ir Shore kietumo vertės atitinka Brinelio kietumo vertes, nustatytas naudojant 10 mm skersmens rutulį.

Srieginės skylės

Struktūriniai elementai

Grąžtų, skirtų cilindrinių vamzdžių sriegiams pjauti, lentelė.

Veržlių dydžiai

Tvirtinimo detalės

Pagrindiniai šešiabriaunių varžtų galvučių ir šešiabriaunių veržlių veržliarakčio matmenys.

G ir M kodai

CNC apdorojimas

L ir M kodų, skirtų CNC frezavimo ir tekinimo staklių valdymo programoms kurti, pavyzdžiai, aprašymas ir interpretacija.

Vickers metodas- metalų ir lydinių kietumo matavimo metodas pagal Vickersą. Reguliuojama pagal GOST 2999-75 ir ISO 6507.

Metodo esmė – į bandomąją medžiagą įspausti taisyklingą tetraedrinę deimantinę piramidę, kurios kampas 136° tarp priešingų paviršių.

Vickerso kietumas apskaičiuojamas padalijus apkrovą P iš susidariusios piramidės įdubos paviršiaus ploto. Vickers metodas leidžia nustatyti azotuotų ir cementuotų paviršių, taip pat plonų lakštinių medžiagų kietumą.

Gerai sutampa Vickers ir Brinell kietumo vertės nuo 100 iki 450 HV. Vickers kietumas visais atvejais žymimas raidėmis HV, nenurodant matmens - kgf/mm² (10MPa).

Pagrindiniai parametrai matuojant Vickerso kietumą yra apkrova P iki 980,7 N (100 kgf) ir laikymo laikas 10-15 s.

Kitais atvejais po simbolio HV nurodomi indeksai, atskirti pasviruoju brūkšniu ir nurodantys apkrovą bei laikymo laiką, o atskirti brūkšneliu – kietumo skaičių.

Metodo trūkumai

Pagrindinis metodo trūkumas – išmatuoto kietumo priklausomybė nuo veikiančios apkrovos arba įdubos įsiskverbimo gylio (dydžio efekto reiškinys, anglų literatūroje dažnai vadinamas indentation size effect). Ši priklausomybė ypač ryški esant mažoms apkrovoms.

Medžiagos kietumas reiškia jos atsparumą vietinei plastinei deformacijai, kai į ją prasiskverbia kitas tokios deformacijos nepatirtas kūnas. Iš apibrėžimo matyti, kad įterpto korpuso kietumas turi būti pakankamai didesnis už bandomojo pavyzdžio kietumą. Panagrinėkime kietumo nustatymą Vickers metodu.

Visi metodai skiriasi tiek matavimo technologija, tiek naudojamais prietaisais ir prietaisais. Dažniausiai naudojami trys kietumo nustatymo metodai:

• Atsparumas kieto galiuko (įtraukimo) įspaudimui į bandinį. Įdubos forma gali būti labai įvairi - kūgio, rutulio, piramidės ir kt.
• Atsparumas įbrėžimams dėl didelio stiprumo etaloninių pavyzdžių.
• Švytuoklės pasipriešinimo riedėjimui nustatymas, kai bandomasis kūnas yra tam tikros formos antgalio atrama.

Dauguma matavimų atliekami ant lygaus bandomos medžiagos paviršiaus. Kiekvienas techninių charakteristikų nustatymo metodas suteikia tam tikrą paklaidą. Siekiant didesnio tikslumo, būtina laikytis bandinio dydžio ir minimalaus jo storio sąlygų. Be to, kiekviena technika veikia tik tam tikrame matavimo verčių diapazone.

Metodo esmė

Vickerso kietumo nustatymo metodas pagrįstas deimantinio kūgio (įtraukos) įsiskverbimo į tiriamą medžiagą gylio priklausomybės nuo jėgos dydžio tyrimu. Pašalinus jėgą, bandinio paviršiuje lieka įspaudas, atitinkantis įdubos panardinimo gylį. Dėl to, kad geometriniai įdubos matmenys yra žinomi ir griežtai reguliuojami, vietoj panardinimo gylio nustatomas įdubimo plotas bandomosios medžiagos paviršiniame sluoksnyje.

Vickerso kietumą galima nustatyti medžiagoms, kurių vertės yra didžiausios, nes bandomasis kūgis yra deimantų piramidė, kurios kietumas yra didžiausias žinomas.

Įtrauka padaryta keturkampės piramidės pavidalu, kurios kampai tarp paviršių yra 136°. Šis kampas buvo pasirinktas siekiant priartinti Vickers metodo vertes prie Brinnell metodo. Taigi, kietumo vertės 400–450 vienetų diapazone yra praktiškai vienodos, ypač žemesnių verčių srityje.

Vickerso kietumas nustatomas įspaudžiant piramidę į bandinį veikiant tam tikro dydžio jėgai. Žinant taikomą jėgą ir įdubimo plotą, galima nustatyti bandomosios medžiagos paviršiaus kietumą.

Vietoj spaudinio ploto skaičiavimo naudojamos išmatuotų rombo įstrižainių reikšmės, tarp kurių yra tiesioginis ryšys.

Galutinis kietumo rezultatas nustatomas pagal formulę:

HV = 1,854∙F/d 2

Šioje formulėje F yra jėgos vertė, o d yra deimanto įstrižainė.

Paprastai atliekant Vickers matavimus, nenaudojami jokie skaičiavimai pagal pateiktą formulę, o naudojamos lentelėse pateiktos reikšmės, remiantis panaudota jėga, ekspozicijos trukme ir gautu pėdsakų plotu.

Atsisiųskite GOST 2999-75

Taikomos jėgos vertė yra reguliuojama ir yra 30 kg. Ekspozicijos laikas ant paviršiaus paprastai yra 10-15 s. Tai yra labiausiai paplitusios reikšmės, tačiau daugeliu atvejų reikia veikti bandinio medžiagą naudojant kitas jėgos reikšmes.

Dauguma matavimo priemonių yra pritaikytos tam tikroms atskiroms ir griežtai standartizuotoms jėgos vertėms.

Apkrovos dydis priklauso nuo matuojamos medžiagos (jos numatomo kietumo). Kuo kietesnis bandomosios medžiagos paviršius, tuo didesnė apkrova. Tai sukelia noras sumažinti ploto nustatymo paklaidą ir sumažinti medžiagos klampumo įtaką.

Siekiant sumažinti paklaidą, taip pat taikomi bandymo imties dydžio apribojimai. Minimalus mėginio storis turi būti 1,2-1,5 karto didesnis už numatomą atspaudo įstrižainę, priklausomai nuo metalo tipo (mažesnė vertė atitinka plieną, didesnė vertė skirta spalvotiesiems metalams). Atstumas tarp pavyzdžio krašto arba ankstesnio spaudinio krašto ir spaudinio centro turi būti bent 2,5 karto didesnis už įstrižainę.

Specialūs reikalavimai keliami ir paviršiaus švarai. Jo šiurkštumas neturi viršyti 0,16 mikrono, vadinasi, paviršių reikia poliruoti.

Dėl mažų linijinių mėginio matmenų atspaudo dydžiui matuoti reikia naudoti mikroskopą, o kuo kietesnis mėginys, tuo aiškesnį vaizdą turi perteikti mikroskopas, kad būtų išlaikytas matavimo tikslumas.

Taikymo sritis

Kietumo matavimas Vickers metodu yra universalus metodas, tačiau jis suteikia tiksliausias vertes tiriant didelio kietumo medžiagas. Mažos jėgos ir atitinkamai maži linijiniai spaudinio matmenys leidžia praktiškai nepažeisti matuojamos medžiagos paviršiaus.

Vickers metodas buvo toliau plėtojamas atliekant mikrokietumo matavimus. Slėgis svyruoja nuo 2 iki 500 g, o įdubos panardinimo gylis neviršija 0,2 μm. Dėl tokių mažų verčių reikia naudoti mikroskopus su didele didinimo galia.

Šios technikos naudojimo priežastis yra beveik bet kokio storio ir kietumo dangų stiprumo matavimas. Taigi anoduotų, cementuotų ir nitriduotų dalių ir įrankių apibūdinimui nėra jokių esminių apribojimų. Tai svarbu nustatant galvaninių ir cheminių dangų kokybę.

Galimi labai plonų paviršiaus sluoksnių matavimai. Pavyzdžiui, jei mes naudojame Vickers metodą mikrokietumui nustatyti, kai panardinimo gylis yra 0,2 µm, tada leistinas medžiagos storis yra 0,3 µm. Įvairiomis technikomis grūdinto plieno sluoksnio gylis – dešimtosios milimetro, rodžio sluoksnio storis – dešimtys mikrometrų.

Buitinėse laboratorijose labiausiai paplitęs kietumo matuoklis yra TP-7R-1. Jis turi penkias fiksuotas bandomosios apkrovos vertes su aukšto įtampos matavimo ribomis nuo 8 iki 2000.

Metodo privalumai ir trūkumai

Pagrindinis Vickers metodo trūkumas slypi pačiame matavimo principe – gautos išmatuotos vertės vertės priklausomybėje nuo taikomos apkrovos. Siekiant išvengti klaidų, taikomų jėgų dydis ir mėginio poveikio laikas yra griežtai reglamentuojami.

Kitas trūkumas, būdingas daugeliui matavimo metodų, yra būtinybė kruopščiai paruošti tiriamą paviršių.

Tarp metodo privalumų yra specifinė matavimo priemonės forma - įduba. Mažas sąveikos plotas leidžia išmatuoti atskirų intarpų ar grūdelių kietumą mėginio kūne.

Kietumo žymėjimas

Kaip ir bet kuris fizinis dydis, kietumas turi savo pavadinimą. Dėl daugybės matavimo metodų, kad būtų išvengta painiavos, kiekvienas iš jų turi būti priskirtas atskirai. Reikėtų pažymėti, kad kai kurie metodai suteikia norimą reikšmę kaip bematę, tačiau pagal Vickers metodą kietumas matuojamas kgf/mm 2. Matmenys žymėjime nerašomi, o tai reiškia, kad jis yra.

Vickerso kietumas žymimas simboliais HV, kur po simbolių gali būti nurodyta jėgos ir laikymo trukmė:

• HV 500 – standartinė apkrova 30 kgf (294,2 N), laikymo laikas 10-15 s;
• HV 150 10/40 – apkrova 10 kgf (98,07 N), laikymo laikas 40 s.

Kitais metodais išmatuotų verčių vertimas atliekamas naudojant standartines lenteles, kurios yra įtrauktos į matavimo priemonių dokumentų rinkinius, taip pat yra informacinėje literatūroje.