Измерение микротвердости по Виккерс - Кнуп - Бринелл - Роквелл

Микротвердомеры QATM для измерения твердости по Виккерсу, Кнупу и Бринеллю охватывают диапазон испытательной нагрузки от 0,25 г до 62,5 кг. Все твердомеры оснащены интуитивно понятным программным обеспечением, которое позволяет легко управлять, анализировать и документировать результаты. Можно устанавливать револьверные головки с 6 или 8 различными тестовыми алмазами или линзами, что делает переключение между измерениями твердости по Виккерсу, Кнупу и Бринеллю очень простым

Испытание на твердость по Виккерсу (DIN EN ISO 6507)

На основе идей Смита и Сэндленда в 1925 году в английской лаборатории Виккерса был разработан метод испытания на твердость с использованием алмазной в качестве индентора пирамиды. Обычная четырехгранная алмазная пирамида с углом поверхности 136° вертикально вдавливается в желательно полированную поверхность образца с определенной испытательной нагрузкой. После определенного времени выдержки образец снова вынимают и измеряют две диагонали (d1 и d2) вдавливания с помощью измерительного микроскопа. Затем рассчитывается средняя длина d. Затем определяется твердость по Виккерсу по приведенной формуле.

1. Вдавливание алмазной пирамиды с испытательной нагрузкой F в испытуемый образец 

           

2. Измерение углубления диаметром d                          

Расчет твердости по Виккерсу

Формула расчета по Виккерсу: 

Предпосылки для тестирования на соответствие стандартам

Для проведения тестирования на соответствие стандарту необходимо выполнить ряд условий:
 
Температура испытания
  • нормальные требования: от 10°C до 35°C
  • высокие требования: 23°C ± 5°C

Толщина образца

✔ t ≥ 1,5 * d, де t - толщина образца или слоя d - средняя длина диагоналей индентора
 
Расстояние между углублениями и от края
Для сталей, меди и медных сплавов
  • a ≥ 2,5 * d
  • b ≥ 3 * d
Для легких металлов, Pb, Zn, а также их сплавов
  • a ≥ 3 * d
  • b ≥ 6 * d

Различают макро-, малую силу и микротвердость. 

 

Испытания на твердость по методу Кнупа (DIN EN ISO 4545)

В 1939 году Кнуп, Эмерсон и Питерс разработали метод испытания на твердость по Кнупу, чтобы обеспечить более надежное измерение твердости в тонких слоях. По сути, он очень похож на тест на твердость по Виккерсу. Здесь в качестве индентора используется ромбическая алмазная пирамида с продольным углом ребра 172,3° и поперечным углом 130°. Этот индентор, в свою очередь, вертикально вдавливается в поверхность образца с определенной испытательной нагрузкой. После разгрузки измеряется полученный индентор, причем только длинная диагональ d1.

Затем рассчитывается твердость по Кнупу как произведение силы испытания на площадь проекции вмятины.

Метод Кнупа используется только в диапазоне малых усилий (до 10 Н) и микротвердости.

1. Вдавливание алмазной пирамиды с испытательной нагрузкой F в испытуемый образец 

2. Измерение длинной диагонали d1 углубления

Расчет твердости по Кнупу 

 

В соответствии с DIN EN ISO 6508-1 результат испытания на твердость по Кнупу обозначается следующим образом:

700 HK 0,2 / 20 ⇒ Значение твердости по Кнупу

700 HK 0,2 / 20 ⇒ Аббревиатура для твердости по Кнупу

700 HK 0,2 / 20 ⇒ Спецификация испытательной нагрузки: Испытательная нагрузка [Н] = 9,807 * спецификация испытательной нагрузки

700 HK 0,2 / 20 ⇒ Время приложения испытательной нагрузки (не указывается, если оно составляет от 1 до 15 с)

Испытания на твердость по Бринеллю (DIN EN ISO 6506)

Иоганн Август Бринелл (Швеция) представил свой новый метод измерения твердости на Всемирной выставке в Париже в 1900 году.

В этом методе шарик из твердого сплава вертикально вдавливается в поверхность образца с определенной силой. Это создает углубление на поверхности образца. Диаметр вдавливания d определяется с помощью измерительного микроскопа, а твердость по Бринеллю вычисляется или определяется по соответствующим таблицам.

1. Вдавливание твердого металлического шарика с ØD и испытательной нагрузкой F в образце

2. Измерение углубления диаметром d

Расчет твердости по Бринеллю 

Формула расчета твердости по Бринеллю:
Для испытания на твердость по Бринеллю выбор соответствующих параметров испытания имеет решающее значение.
Метод Бринелля становится неточным при очень малых или очень больших глубинах проникновения. По этой причине испытательная нагрузка должна быть подобрана таким образом, чтобы для среднего диаметра вдавливания выполнялись следующие условия:
0,24 * D < d <0,6 * D
 
Для того, чтобы соответствовать этим условиям, был введен "уровень напряжения B". Он зависит от группы испытуемых материалов.

Результаты тестирования на твердость по Бринеллю

В соответствии с DIN EN IS 6506-1 результат испытания на твердость по Бринеллю обозначается следующим образом:
310 HBW 2,5 / 187,2 / 20 ⇒ Значение твердости по Бринеллю
310 HBW 2,5 / 187,2 / 20 ⇒ Аббревиатура для твердости по Бринеллю
310 HBW 2,5 / 187,2 / 20 ⇒ Диаметр шара в мм
310 HBW 2,5 / 187,2 / 20 ⇒ Испытательная нагрузка [Н] = 9,807 * спецификация испытательной нагрузки
310 HBW 2,5 / 187,2 / 20 ⇒ Время применения испытательной нагрузки (не указывается, если он составляет 1-15 с)