Вимірювання мікротвердості по Віккерс - Кнуп - Брінелл - Роквелл

Мікротвердоміри QATM для вимірювання мікротвердості за Віккерсом, Кнупом і Брінеллем охоплюють діапазон випробувального навантаження від 0,25 г до 62,5 кг. Всі твердоміри оснащені інтуїтивно зрозумілим програмним забезпеченням, яке дозволяє легко керувати, аналізувати і документувати результати. Можна встановлювати револьверні головки з 6 або 8 різними тестовими алмазами або лінзами, що робить перемикання між вимірюваннями твердості за Віккерсом, Кнупом і Брінеллем дуже простим.

Випробування на твердість за Віккерсом (DIN EN ISO 6507)

На основі ідей Сміта і Сендленда в 1925 році в англійській лабораторії Віккерса був розроблений метод випробування на твердість з використанням алмазної піраміди в якості індентора. Звичайна чотиригранна алмазна піраміда з кутом поверхні 136° вертикально вдавлюється в бажано поліровану поверхню зразка з певним випробувальним навантаженням. Після певного часу витримки зразок знову виймають і вимірюють дві діагоналі (d1 і d2) вдавлення за допомогою вимірювального мікроскопа. Потім розраховується середня довжина d. Потім визначається твердість за Віккерсом за наведеною формулою.

1. Вдавлення алмазної піраміди з випробувальним навантаженням F у випробуваний зразок 

           

2. Вимірювання заглиблення діаметром d                          

Розрахунок твердості за Віккерсом 

Формула розрахунку за Віккерсом: 

Передумови для тестування на відповідність стандартам

Для проведення тестування на відповідність стандарту необхідно виконати низку умов:
 
Температура випробування
  • нормальні вимоги: від 10°C до 35°C
  • високі вимоги: 23°C ± 5°C

Товщина зразка

✔ t ≥ 1,5 * d, де t - товщина зразка або шару d - середня довжина діагоналей індентора
 
Відстань між заглибленнями та від краю
Для сталей, міді та мідних сплавів
  • a ≥ 2,5 * d
  • b ≥ 3 * d
Для легких металів, Pb, Zn, а також їх сплавів
  • a ≥ 3 * d
  • b ≥ 6 * d

Розрізняють макро-, малу силу та мікротвердість. 

 

Випробовування на твердість за методом Кнупа (DIN EN ISO 4545)

У 1939 році Кнуп, Емерсон і Пітерс розробили метод випробування на твердість за Кнупом, щоб забезпечити більш надійне вимірювання твердості в тонких шарах. По суті, він дуже схожий на тест на твердість за Віккерсом. Тут в якості індентора використовується ромбічна алмазна піраміда з поздовжнім кутом ребра 172,3° і поперечним кутом 130°. Цей індентор, в свою чергу, вертикально вдавлюється в поверхню зразка з певним випробувальним навантаженням. Після розвантаження вимірюється отриманий індентор, причому тільки довга діагональ d1.

Потім розраховується твердість за Кнупом як добуток сили випробування на площу проекції вм'ятини.

Метод Кнупа використовується тільки в діапазоні малих зусиль (до 10 Н) і мікротвердості.

1. Вдавлення алмазної піраміди з випробувальним навантаженням F у випробуваний зразок 

2. Вимірювання довгої діагоналі d1 заглиблення

Розрахунок твердості за Кнупом 

 

Відповідно до DIN EN ISO 6508-1 результат випробування на твердість за Кнупом позначається наступним чином:

700 HK 0,2 / 20 ⇒ Значення твердості за Кнупом

700 HK 0,2 / 20 ⇒ Абревіатура для твердості за Кнупом

700 HK 0,2 / 20 ⇒ Специфікація випробувального навантаження: Випробувальне навантаження [Н] = 9,807 * специфікація випробувального навантаження

700 HK 0,2 / 20 ⇒ Час прикладання випробувального навантаження (не вказується, якщо він становить від 1 до 15 с)

Випробування на твердість за Брінеллем (DIN EN ISO 6506)

Йоганн Август Брінелл (Швеція) представив свій новий метод вимірювання твердості на Всесвітній виставці в Парижі в 1900 році.

У цьому методі кулька з твердого сплаву вертикально вдавлюється в поверхню зразка з певною силою. Це створює поглиблення на поверхні зразка. Діаметр вдавлення d визначається за допомогою вимірювального мікроскопа, а твердість за Брінеллем вираховується або визначається за відповідними таблицями.

1. Вдавлення твердої металевої кульки з ØD і випробувальним навантаженням F у зразку

2. Вимірювання заглиблення діаметром d

Розрахунок твердості за Брінеллем 

Формула розрахунку твердості за Брінеллем:
Для випробування на твердість за Брінеллем вибір відповідних параметрів випробування має вирішальне значення.
Метод Брінелля стає неточним при дуже малих або дуже великих глибинах проникнення. З цієї причини випробувальне навантаження повинно бути підібране таким чином, щоб для середнього діаметра вдавлення виконувалися наступні умови:
0,24 * D < d <0,6 * D
 
Для того, щоб відповідати цим умовам, було введено "рівень напруги B". Він залежить від групи матеріалів, що випробовуються.

Результати тестування на твердість за Брінеллем 

Відповідно до DIN EN IS 6506-1 результат випробування на твердість за Брінеллем позначається наступним чином:
310 HBW 2,5 / 187,2 / 20 ⇒ Значення твердості за Брінеллем
310 HBW 2,5 / 187,2 / 20 ⇒ Абревіатура для твердості за Брінеллем
310 HBW 2,5 / 187,2 / 20 ⇒ Діаметр кульки в мм
310 HBW 2,5 / 187,2 / 20 ⇒ Випробувальне навантаження [Н] = 9,807 * специфікація випробувального навантаження
310 HBW 2,5 / 187,2 / 20 ⇒ Час застосування випробувального навантаження (не вказується, якщо він становить 1-15 с)