Duritatea Vickers. Scara și metoda Vickers. Anexa D (informativ) Incertitudinea de măsurare a durității Vickers În ce unități se măsoară duritatea Vickers?

Metoda constă în presarea unui vârf de diamant (indentor), în formă de piramidă tetraedrică obișnuită cu un unghi de vârf de 136°, în proba (produs) sub sarcină. Rși măsurarea diagonalei imprimeului d, rămas după îndepărtarea sarcinii ( orez. 1.6).

Orez. 1.6. Metoda Vickers: a – schema de măsurare; b – tipul de imprimare

[MPa], (1,6)

Dacă R exprimată în N și

[kgf/mm2], (1,7)

Dacă R exprimată în kgf.

Amprentă diagonală d măsurată cu ajutorul unui microscop montat pe dispozitiv. Numărul de duritate Vickers H.V. determinate folosind tabele speciale pe baza valorii măsurate d.

Metoda este utilizată pentru a determina duritatea părților subțiri și a straturilor subțiri de suprafață cu duritate mare. De regulă, se folosesc sarcini mici: 10, 30, 50, 100, 200, 500 N. Cu cât materialul este mai subțire, cu atât sarcina ar trebui să fie mai mică.

Schema cinematică a dispozitivului pentru măsurarea durității prin metoda Vickers este prezentată în orez. 1.7.

Orez. 1.7. Diagrama unui dispozitiv pentru măsurarea durității Vickers:

1 − Tabel pentru montarea probei; 2 - volanta; 3 – tijă cu o piramidă de diamant;

4− pedala de declansare 5− suspensie cu prisma 6− microscop;

Avantaj Această metodă este că puteți măsura duritatea oricăror materiale, produse subțiri, straturi de suprafață. Precizie și sensibilitate ridicată a metodei.

Numerele de duritate Vickers și Brinell pentru materiale cu duritate de până la 450 NV, practic coincid.

Cu toate acestea, măsurătorile piramidale oferă valori mai precise pentru metalele cu duritate mare decât măsurătorile cu o minge sau un con. Piramida diamantului are un unghi de vârf mare (136°), iar diagonala adâncirii sale este de aproximativ șapte ori adâncimea adâncimii, ceea ce mărește precizia măsurării adâncirii chiar și atunci când piramida pătrunde la o adâncime mică și face ca această metodă să fie deosebit de potrivită pentru determinarea duritatea aliajelor subțiri sau dure.

La testarea straturilor dure și casante (nitrurate, cianurate), uneori se formează fisuri (așchii) în apropierea colțurilor imprimării, după aspectul cărora se poate aprecia fragilitatea stratului măsurat.

Metoda microdurității - metoda Hrușciov-Berkovich

Măsurarea microdurității (GOST 9450-76) are ca scop determinarea durității granulelor, fazelor și componentelor structurale individuale ale aliajului ( orez. 1.8), straturi foarte subțiri (sutimi de milimetru), și nu o duritate „medie”, ca la măsurarea macrodurității.

Un dispozitiv pentru determinarea microdurității de tip PMT-3, dezvoltat de M. M. Hrușciov și E. S. Berkovich ( orez. 1.9), are un trepied 1 microscop vertical cu un tub care se deplasează în sus și în jos folosind un șurub macrometric 2 și șurub micrometric 3 . Un micrometru pentru ocular este montat pe capătul superior al tubului 4 , iar la capătul inferior este fixată o tijă 5 cu piramidă de diamant, hublo opac 6 si lentile 7 , Iluminatorul opac contine un bec de 6 V, alimentat de la retea printr-un transformator.

Dispozitivul este echipat cu două lentile pentru vizualizarea microsecțiunilor la măriri de 478 × și 135 ×. Ocularul se mărește de 15 ori.

Micrometrul pentru ocular are un reticul fix, un tambur micrometru rezidual și un cărucior cu un reticul mobil. Pe ochiul fix, lung de 5 mm, sunt linii cu numere și un pătrat cu unghi drept, al cărui vârf coincide cu numărul 0. Pe plasa mobilă există un pătrat cu unghi drept și două semne.

Orez. 1.9. Diagrama dispozitivului PMT-3 pentru măsurarea microdurității:

1 − microscop; 2 − șurub micrometric; 3 − șurub micrometric; 4 − micrometru ocular; 5 − tijă cu piramidă de diamant; 6 – iluminator opac; 7 − lentila; 8 − masa pentru montarea microsecţiunilor; 9 − mâner de masă; 10 − șurub de masă; 11 − şuruburi de reglare;

Duritatea Vickers se determină prin măsurarea diagonalelor indentării obținute pe suprafața de testare la indentarea unei piramide tetraedrice de diamant cu un unghi de vârf. α = 136º (vezi Fig. 3).

Fig.3. Schema pentru determinarea durității metalului folosind metoda Vickers:

După îndepărtarea încărcăturii de indentare, se măsoară diagonalele imprimării d 1 și d 2. Numărul durității Vickers reprezintă sarcina pe unitate de suprafață a unei amprente piramidale.

H.V.
,

unde HV este duritatea Vickers, R- sarcină;
,d 1 și d 2 - amprenta diagonale, mm. De obicei valoarea R acceptat în termen de 50...1000 N (5...100 kgf). Valorile diagonalelor sunt măsurate cu ajutorul unui microscop. Principalii parametri pentru determinarea durității Vickers sunt: ​​sarcină – 30 kgf, timp de mentinere pentru oteluri – 10...15 Cu, dimensiunea numărului de duritate (kgf/mm 2) nu este specificată. De exemplu, 420 HV înseamnă duritatea obținută cu acești parametri. Dacă parametrii diferă de cei de bază (pentru metale neferoase, durata de expunere a indentorului sub sarcină este considerată 30 Cu) apoi se scriu, de exemplu, 450 HV10/15 - înseamnă că a fost obținut un număr de duritate Vickers de 450 la o sarcină de 10 kgf(98,1 N) aplicat piramidei diamantului timp de 15 Cu.

Conditii pentru efectuarea masuratorilor. Suprafața probei de testat trebuie să aibă o rugozitate 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.

Avantajele metodei: capacitatea de a măsura duritatea produselor foarte dure și subțiri (grosime mai mică de 0,3 mm), straturi de suprafață ale pieselor, acoperiri.

Defecte metodă : cerințe ridicate pentru curățenia și rugozitatea suprafeței probei de testat.

Metoda microdurității

Metoda microdurității este similară cu metoda Vickers. Numărul de microduritate este determinat prin împărțirea sarcinii normale aplicate vârfului de diamant, exprimată în newtoni, la aria convențională a suprafeței laterale a imprimării, exprimată în mm 2. De exemplu, 582 N/mm 2, care corespunde cu 59.3 kgf/mm 2. Vârful diamantului poate avea forma unei piramide tetraedrice, rombice sau triunghiulare sau bicilindrice. În denumirile de duritate, forma vârfului este indicată ca index la litera H, de exemplu, Н □, Н ◊, Н ∆. Valoarea durității se scrie sub următoarea formă: H □ =582.

Această metodă măsoară microduritatea componentelor structurale individuale și fazele aliajelor, modificările durității de-a lungul adâncimii stratului de suprafață etc.

Echipamente și unelte

Tester de duritate Brinell, tester de duritate Rockwell, tester de duritate Vickers, mostre de metal.

Comandă de lucru

1. Studiați liniile directoare.

2. Familiarizați-vă cu instrumentele și tehnicile de măsurare.

3. Măsurați duritatea unei probe de metal utilizând metoda Brinell.

Determinarea durității HB se efectuează pe o presă Brinell (tester de duritate tip TSh) în următoarea ordine. Proba de testat (piesa) este așezată pe masa obiectului cu suprafața lustruită în sus. Prin rotirea volantului, masa de instrumente este ridicată astfel încât indentatorul (bilul) să poată fi presat în suprafața testată. Volanul este rotit până la capăt, iar prin apăsarea unui buton se pornește motorul electric, care încarcă treptat tija cu indentatorul fixat în ea. Bila este presată în materialul testat sub sarcină. Sarcina funcționează un anumit timp (10...60 s), setat de un releu de timp. După aceasta, rotiți volantul pentru a îndepărta sarcina, coborâți masa instrumentului și scoateți proba. Diametrul amprentei se măsoară cu ajutorul unui microscop de citire (lupă Brinell), al cărui ocular are o scară cu diviziuni corespunzătoare la zecimi de milimetru. Măsurarea se efectuează cu o precizie de 0,05 mm în două direcții reciproc perpendiculare; pentru a determina duritatea, trebuie luată media valorilor obținute.

4. Măsurați duritatea unei probe de metal utilizând metoda Rockwell.

Duritatea se măsoară folosind un dispozitiv Rockwell, care are un indicator, o tijă cu indentor, o treaptă, un volant și o greutate care determină mărimea sarcinii. Indicatorul este un cadran pe care există două scale (negru și roșu) și două săgeți - una mare (indicator de duritate) și una mică - pentru a controla cantitatea de preîncărcare transmisă de rotația volantului. În tijă este instalat un vârf cu un con de diamant sau o bilă de oțel.

Masa cu proba de măsurare instalată pe ea este ridicată prin rotirea volantului până când săgeata mică este opusă punctului roșu de pe scară. Aceasta înseamnă că vârful este presat în probă sub o preîncărcare de 10 kgf. După aceasta, rotiți scara indicatorului (cercul cadranului) până când numărul 0 de pe scara neagră coincide cu săgeata mare. Apoi, sarcina principală este pornită și după oprire, săgețile citesc valoarea durității Rockwell, care este un număr. Masa cu proba este coborâtă prin rotirea volantului.

Duritatea trebuie măsurată de cel puțin 3 ori pe o probă, făcând o medie a rezultatelor.

5. Comparați valorile durității obținute (a se vedea tabelul 1) și notați duritatea Vickers corespunzătoare.

6. Familiarizați-vă cu metoda Vickers de măsurare a durității metalelor.

7. Întocmește un raport asupra lucrării.

Duritatea metalului numiți proprietatea sa de a rezista la deformarea plastică în timpul acțiunii de contact a unui corp de vârf standard pe straturile de suprafață ale materialului.

Testarea durității este principala metodă de evaluare a calității tratamentului termic al unui produs.

Determinarea duritatii prin metoda Brinell. Metoda se bazează pe introducerea unei bile de oțel într-o suprafață plană sub sarcină. Numărul durității NV determinat de raportul dintre sarcină și suprafața sferică a imprimării.

metoda Rockwell (HR) se bazează pe apăsarea statică pe suprafața de testare a vârfului sub o anumită sarcină. Bilele de oțel sunt folosite ca vârfuri pentru materiale cu duritate de până la 450 HR. În acest caz, duritatea este notată ca HRB. Când utilizați un con de diamant, duritatea este indicată ca HRA sau H.R.C.(în funcție de sarcină).

Duritate Vickers (HV) determinată prin presarea statică a unei piramide tetraedrice de diamant în suprafața de testare. În timpul testului, indentarea este măsurată cu o precizie de 0,001 mm folosind un microscop, care este parte integrantă a instrumentului Vickers.

Metoda Shore. Esența acestei metode este de a determina duritatea materialului eșantionului prin înălțimea returului percutorului care cade pe suprafața corpului de testare de la o anumită înălțime. Duritatea este evaluată în unități convenționale proporționale cu înălțimea retragerii atacatorului.

Numerele de duritate HRC pentru unele piese și unelte

Tabel de relații dintre numerele de duritate conform Brinell, Rockwell, Vickers, Shore

Valorile de duritate Rockwell, Vickers și Shore indicate corespund valorilor de duritate Brinell determinate folosind o minge cu diametrul de 10 mm.

Găuri filetate

Elemente structurale

Tabel cu burghie pentru găuri pentru tăierea filetelor țevilor cilindrice.

Dimensiunile piulițelor cheie

Elemente de fixare

Dimensiunile de bază ale cheii pentru capete de șuruburi hexagonale și piulițe hexagonale.

Codurile G și M

Prelucrare CNC

Exemple, descriere și interpretare a codurilor L și M pentru crearea programelor de control pe frezare și strunguri CNC.

metoda Vickers- metoda de masurare a duritatii metalelor si aliajelor conform Vickers. Reglementat de GOST 2999-75 și ISO 6507.

Esența metodei este de a presa o piramidă de diamant tetraedrică obișnuită cu un unghi de 136 ° între fețele opuse în materialul de testat.

Duritatea Vickers este calculată prin împărțirea încărcăturii P la aria suprafeței indentării piramidale rezultate. Metoda Vickers vă permite să determinați duritatea suprafețelor nitrurate și cimentate, precum și a materialelor din tablă subțire.

Există un acord bun între valorile de duritate Vickers și Brinell în intervalul de la 100 la 450 HV. Duritatea Vickers în toate cazurile este indicată prin literele HV fără a indica dimensiunea - kgf/mm² (10MPa).

Parametrii principali la măsurarea durității Vickers sunt sarcina P până la 980,7 N (100 kgf) și timpul de menținere 10-15 s.

În alte cazuri, după simbolul HV, sunt indicați indici, separați printr-o bară oblică și indicând sarcina și timpul de reținere, și separați printr-o liniuță - numărul durității.

Dezavantajele metodei

Principalul dezavantaj al metodei este dependența durității măsurate de sarcina aplicată sau de adâncimea de penetrare a indentorului (fenomenul efectului de mărime, numit adesea efect de mărime a indentației în literatura engleză). Această dependență este deosebit de pronunțată la sarcini mici.

Duritatea unui material înseamnă rezistența acestuia la deformarea plastică locală atunci când un alt corp care nu este supus unei astfel de deformări pătrunde în el. Din definiție rezultă că duritatea corpului încorporat trebuie să o depășească cu o cantitate suficientă pe cea a probei de testat. Să luăm în considerare determinarea durității folosind metoda Vickers.

Toate metodele diferă atât în ​​ceea ce privește tehnologia de măsurare, cât și instrumentele și dispozitivele utilizate. Cele mai comune trei metode pentru determinarea durității sunt:

• Rezistenta la presarea unui varf dur (indentor) in proba de testat. Forma indentatorului poate fi foarte diversă - sub formă de con, minge, piramidă etc.
• Rezistență la zgârieturi prin mostre de referință de înaltă rezistență.
• Determinarea rezistenței la rulare a unui pendul, unde corpul de testare este suportul unui vârf de o anumită formă.

Majoritatea măsurătorilor se fac pe suprafața plană a materialului testat. Fiecare metodă de determinare a caracteristicilor tehnice dă o anumită eroare. Pentru o mai mare acuratețe, este necesară respectarea condițiilor pentru dimensiunea probei de testat și grosimea minimă a acesteia. În plus, fiecare tehnică funcționează doar într-un anumit interval de valori de măsurare.

Esența metodei

Metoda de determinare a durității Vickers se bazează pe studierea dependenței adâncimii de penetrare a unui con de diamant (indentor) în materialul studiat de mărimea forței. După îndepărtarea forței, pe suprafața probei rămâne o amprentă corespunzătoare adâncimii de imersie a indentorului. Datorită faptului că dimensiunile geometrice ale indentorului sunt cunoscute și strict reglementate, în loc de adâncimea de imersie, se determină aria indentării în stratul de suprafață al materialului de testat.

Determinarea durității Vickers este posibilă pentru substanțele cu cele mai mari valori, deoarece conul de testare este o piramidă de diamant, care are duritatea maximă cunoscută.

Indentatorul este realizat sub forma unei piramide patrulatere cu unghiuri intre fete de 136°. Acest unghi a fost ales pentru a aduce valorile metodei Vickers mai aproape de metoda Brinnell. Astfel, valorile durității în intervalul 400-450 de unități sunt practic aceleași, mai ales în zona valorilor mai mici.

Duritatea Vickers este determinată prin presarea unei piramide în proba de testat sub influența unei forțe de o anumită magnitudine. Cunoscând forța aplicată și aria indentării, este posibil să se determine duritatea suprafeței materialului de testat.

În loc să se calculeze aria imprimării, se folosesc valorile diagonalelor măsurate ale rombului, între care există o relație directă.

Rezultatul final al durității este determinat de formula:

HV = 1,854∙F/d 2

În această formulă, F este valoarea forței și d este diagonala diamantului.

De regulă, atunci când se efectuează măsurători Vickers, nu se folosesc calcule conform formulei date, dar se folosesc valori tabulate pe baza forței aplicate, a timpului de expunere și a zonei de urmărire rezultată.

Descărcați GOST 2999-75

Valoarea forței aplicate este reglată și este de 30 kg. Timpul de expunere la suprafață este de obicei de 10-15 s. Acestea sunt cele mai comune valori, dar în multe situații este necesar să se acționeze asupra materialului eșantionului folosind alte valori de forță.

Majoritatea instrumentelor de măsură sunt ajustate la niște valori de forță discrete și strict standardizate.

Mărimea sarcinii depinde de materialul măsurat (duritatea așteptată). Cu cât suprafața materialului de testat este mai dură, cu atât sarcina este mai mare. Acest lucru este cauzat de dorința de a reduce eroarea în determinarea zonei și de a reduce influența vâscozității materialului.

Pentru a reduce eroarea, sunt impuse restricții și asupra dimensiunii probei de testat. Grosimea minimă a probei trebuie să fie de 1,2-1,5 ori diagonala așteptată a imprimării, în funcție de tipul de metal (valoarea mai mică corespunde oțelului, valoarea mai mare este destinată metalelor neferoase). Distanța dintre marginea probei sau marginea imprimării anterioare și centrul imprimării trebuie să fie de cel puțin 2,5 ori diagonala.

De asemenea, sunt impuse cerințe speciale privind curățenia suprafeței. Rugozitatea sa nu trebuie să depășească 0,16 microni, ceea ce înseamnă că suprafața trebuie lustruită.

Dimensiunile liniare mici ale eșantionului necesită utilizarea unui microscop pentru a măsura dimensiunea imprimării și cu cât eșantionul este mai dur, cu atât imaginea pe care trebuie să o transmită microscopul este mai clară pentru a menține acuratețea măsurării.

Zona de aplicare

Măsurarea durității prin metoda Vickers este o metodă universală, dar oferă cele mai precise valori atunci când se studiază substanțe cu duritate mare. Forțele reduse și, în consecință, dimensiunile liniare mici ale imprimării fac posibilă practic să nu perturbe suprafața materialului măsurat.

Metoda Vickers a fost dezvoltată în continuare în măsurătorile de microduritate. Presiunea variază de la 2 la 500 g, iar adâncimea de scufundare a indentorului nu depășește 0,2 μm. Astfel de valori mici necesită utilizarea de microscoape cu putere mare de mărire.

Motivul utilizării acestei tehnici este măsurarea rezistenței acoperirilor de aproape orice grosime și duritate. Astfel, nu există restricții fundamentale privind caracterizarea pieselor și sculelor anodizate, cimentate și nitrurate. Acest lucru este important atunci când se determină calitatea acoperirilor galvanice și chimice.

Sunt posibile măsurători ale straturilor de suprafață foarte subțiri. De exemplu, dacă folosim metoda Vickers pentru determinarea microdurității cu o adâncime de imersie de 0,2 µm, atunci grosimea admisibilă a materialului este de 0,3 µm. Adâncimea stratului de oțel întărit folosind diferite tehnici este de zecimi de milimetru, grosimea stratului de rodiu este de zeci de micrometri.

În laboratoarele casnice, cel mai comun tip de tester de duritate este TP-7R-1. Are cinci valori fixe de sarcină de testare cu limite de măsurare HV de la 8 la 2000.

Avantajele și dezavantajele metodei

Principalul dezavantaj al metodei Vickers constă în principiul de măsurare în sine - dependența valorii obținute a mărimii măsurate de sarcina aplicată. Pentru a evita erorile, amploarea forțelor aplicate și timpul de expunere la probă sunt strict reglementate.

Un alt dezavantaj care este comun majorității metodelor de măsurare este nevoia de pregătire atentă a suprafeței studiate.

Printre avantajele metodei se numără forma specifică a instrumentului de măsurare - indenter. Aria mică de interacțiune face posibilă măsurarea durității incluziunilor individuale sau a granulelor din corpul probei.

Denumirea durității

Ca orice mărime fizică, duritatea are propria sa denumire. Datorită prezenței multor tehnici de măsurare, fiecare dintre ele necesită o desemnare proprie pentru a evita confuzia. Trebuie remarcat faptul că unele metode dau valoarea dorită ca fiind adimensională, dar conform metodei Vickers, duritatea este măsurată ca kgf/mm 2. Dimensiunea nu este scrisă în notație, implicând prezența acesteia.

Duritatea Vickers este indicată de simbolurile HV, unde simbolurile pot fi urmate de valoarea forței și a timpului de menținere:

• HV 500 – sarcina standard 30 kgf (294,2 N) cu un timp de mentinere de 10-15 s;
• HV 150 10/40 – sarcina 10 kgf (98,07 N) cu un timp de mentinere de 40 s.

Traducerea valorilor măsurate prin alte metode se realizează folosind tabele standard, care sunt incluse în seturile de documentație pentru instrumentele de măsurare și sunt, de asemenea, prezente în literatura de referință.