Что такое Твёрдость по Виккерсу?
В методе Виккерса в поверхность образца вдавливается алмазная пирамида с квадратным основанием, а твердость рассчитывается путем измерения двух диагоналей полученного отпечатка. Поскольку геометрия индентора одинакова во всем диапазоне нагрузок, используется одна шкала от очень низких до высоких нагрузок.
Твёрдость по Виккерсу: цель
Целью является измерение твердости в шлифах, покрытиях, закаленных поверхностных слоях и отдельных микроструктурных фазах. С помощью этого метода получаются карты глубины цементации и твердости сварного шва.
К каким изделиям применяется Твёрдость по Виккерсу?
- Закаленные поверхностные слои и цементируемые образцы
- Покрытия и тонкие пленки
- Сварной шов и зона термического влияния
- Изделия из тонкого листа и проволоки
- Микроструктурные фазы и отдельные зерна
В каких отраслях применяется Твёрдость по Виккерсу?
Стандарты, связанные с Твёрдость по Виккерсу
- ISO 6507-1 (Испытание на твердость по Виккерсу — метод испытания)
- ISO 6507-2 (поверка и калибровка испытательных машин)
- ASTM E384 (твердость материалов при микроиндентировании)
- ISO 2639 / ISO 18203 (определение глубины цементации)
Твёрдость по Виккерсу: условия
- Индентор
- Алмазная пирамида с квадратным основанием и углом грани 136°.
- Испытательная сила
- Выбирается из макро-диапазона, малой нагрузки или микро-диапазона в зависимости от приложения.
- Время задержки
- Продолжительность, определенная в стандарте
- Измерение
- Две диагонали отпечатка измеряются и усредняются.
Оборудование для Твёрдость по Виккерсу
- Виккерс/микротвердомер
- Индентор алмазной пирамиды
- Измерительный микроскоп с большим увеличением или автоматическая система считывания отпечатков
- Оборудование для монтажа и полировки образцов
- Эталонные образцы твердости
Требования к образцам для Твёрдость по Виккерсу
- Для измерения микротвердости образец необходимо металлографически отполировать.
- Во время подготовки поверхности не должно происходить нагрева или деформации.
- При измерении поперечного сечения образец необходимо устанавливать с сохранением края.
- Отступы должны располагаться друг от друга и от края на расстояниях, определенных стандартом.
- При измерении покрытия толщина покрытия определяет выбор нагрузки.
Твёрдость по Виккерсу: продолжительность
Одно измерение занимает несколько минут. Если требуется профиль или карта твердости, продолжительность может быть увеличена до нескольких часов в зависимости от количества отпечатков; автоматизированные системы заметно сокращают это время.
Твёрдость по Виккерсу: порядок проведения
- 1Образец разрезают, монтируют и полируют.
- 2Выбирается испытательное усилие, подходящее для применения.
- 3Машина проверяется с помощью эталонного образца.
- 4Индентор прижимается к поверхности с определенной силой и удерживается в течение времени выдержки.
- 5Усилие снимают и измеряют диагонали отпечатка.
- 6Рассчитывается значение твердости.
- 7Если требуется профиль, то углубления располагаются через определенные интервалы.
Твёрдость по Виккерсу: критерии приёмки
Стандарт метода определяет, как проводится тест, а не каким должен быть результат. Предел приемки определяется стандартом материала, спецификацией продукта или техническим чертежом клиента; поэтому на этой странице нет числовых ограничений.
Оценка результатов
Результат сообщается с обозначением, указывающим приложенную силу (например, HV 10). При оценке глубины цементации кривая профиля интерпретируется на глубине, где она пересекает предельное значение твердости, определенное стандартом на материал.
Твёрдость по Виккерсу: протокол
- Идентификация образца, тип материала и номер отливки/партии, если таковые имеются.
- Геометрия, размеры и метод подготовки образца
- Применяются стандартные и испытательные условия
- Температура испытания и условия окружающей среды
- Измеренные значения и расчетные величины
- Фотографии поверхности излома или вмятин (если применимо)
- Неопределенность измерения (по запросу)
- Заявление о том, что результат применим только к образцу, представленному на испытания.
Аккредитация
EUROLAB имеет международно признанную аккредитацию, полученную от органов по аккредитации, являющихся участниками многосторонних соглашений о признании IAF и ILAC, в соответствии с ISO/IEC 17025 для лабораторных испытаний, ISO/IEC 17020 для инспекций и надзора, а также ISO/IEC 17021-1 и ISO/IEC 17065 для сертификации систем и продукции. Эта цепочка гарантирует, что выданные отчеты и сертификаты принимаются по всему миру.
Возможность проведения этого теста в рамках аккредитованной области зависит от вашего продукта и применяемого стандарта; поскольку аккредитация основана на методе, объем работ подтверждается в письменной форме на этапе предложения.
Область применения и разрешенияСоответствующие правила
- EN 10204 (документы по контролю металлических изделий)
- Регламент ЕС 305/2011 о строительной продукции (для продукции, используемой в строительстве)
- Гармонизированные стандарты, применяемые в зависимости от семейства продуктов
Mekanik Testler — Что охватывает эта область испытаний?
В разделе ниже описывается область, к которой относится испытание Твёрдость по Виккерсу; условия и критерии приемки именно этого испытания приведены в разделах выше. Объём, специфичный для вашего продукта, подтверждается письменно на этапе коммерческого предложения.
Механические испытания измеряют поведение материала или детали под нагрузкой. Семейство охватывает статическое нагружение (растяжение, сжатие, изгиб), зависящее от времени поведение (усталость, ползучесть), а также твёрдость и износ вплоть до трещиностойкости.
Общая черта этих испытаний в том, что результат сообщается как СВОЙСТВО МАТЕРИАЛА. Предел текучести или твёрдость — не решение о соответствии; это числовые данные, с которыми будут сравниваться конструкция и стандарт продукта. Поэтому протоколы механических испытаний обычно служат исходными данными для инженерного решения, а не для утверждения продукта — выбор материала, коэффициент запаса, прогноз срока службы.
Различие между статическим и динамическим поведением — ключ к пониманию этой области. Деталь может казаться совершенно ненапряжённой под статической нагрузкой, но сломаться при повторной нагрузке; усталостное разрушение происходит при напряжениях значительно ниже предела текучести и не даёт предупреждения. Для вращающихся, вибрирующих или циклически нагружаемых деталей испытание на растяжение само по себе поэтому не является достаточным доказательством.
Условия испытания определяют результат, и это критично для читаемости отчёта: геометрия образца, скорость нагружения, температура, кондиционирование и схема захвата. Один и тот же материал даёт разные значения при разных условиях. В пластиках эффект скорости очень выражен, в металлах — эффект температуры; в композитах ориентация образца полностью меняет результат.
Твёрдость — наиболее неправильно используемое измерение в этой области. Поскольку она быстрая, почти неразрушающая и недорогая, её часто используют вместо прочности. Таблицы пересчёта твёрдости в прочность существуют, но они ПРИБЛИЗИТЕЛЬНЫ и зависят от группы материала; использовать их как единственное доказательство при приёмке материала неправильно.
Область механики разрушения требует особой компетенции. Измерения трещиностойкости и скорости роста усталостной трещины позволяют рассчитать, как долго продержится растрескавшаяся конструкция; они являются основой проектирования, допускающего повреждения, в таких областях, как оборудование под давлением, авиационные конструкции и трубопроводы.
Группы методов в этой области
Статические испытания
Растяжение, сжатие, изгиб, сдвиг и кручение. Получают предел текучести и прочность на растяжение, удлинение и модуль упругости.
Испытания на удар
Ударная вязкость по Шарпи и Изоду с надрезом; вязко-хрупкий переход материала определяется в зависимости от температуры.
Твердость
Бринелль, Виккерс, Роквелл, Шор и микротвёрдость. Ценно для глубины поверхностной обработки и локальных различий прочности.
Усталость
Осевая усталость с контролем силы и деформации, усталость при изгибе; кривые Вёлера (S-N) и предел выносливости.
Ползучесть и релаксация напряжений
Поведение под долговременной нагрузкой при высокой температуре; определяющий фактор для материалов котлов, турбин и оборудования под давлением.
Механика разрушения
Трещиностойкость в условиях плоской деформации, J-интеграл, CTOD и скорость роста усталостной трещины.
Износ и трение
Истирание по Табору и на вращающемся барабане, измерения коэффициента трения.
Часто путаемое в этой области
- Расчёт прочности по твёрдости приблизителен; его нельзя использовать как единственное доказательство при приёмке материала.
- Достаточная статическая прочность не подтверждает усталостную прочность; циклически нагружаемая деталь требует отдельного испытания.
- Если скорость и температура испытания не указаны, результат нельзя сравнивать — особенно для полимеров и композитов.
- Испытательный образец и реальная деталь могут давать разные значения; ориентация при формовании, линии спая и различия в обработке поверхности — всё это влияет на результат.
- Значение прочности, указанное для композита без указания ориентации образца, не имеет смысла.
- Аналоги ASTM и ISO измеряют одну и ту же величину, но используют разную геометрию образцов; результаты не считаются напрямую эквивалентными.
Какие решения подкрепляют эти результаты
- Верификация конструкции и выбор материала
- Входной контроль материалов и одобрение поставщика
- Выполнение механических требований стандарта на продукцию
- Анализ отказов, прогнозирование срока службы и расчёт живучести при повреждении
- Проверка процессов термической и поверхностной обработки
Связанные тесты
Твёрдость по Виккерсу: частые вопросы
Являются ли микро-Виккерс и макро-Виккерс разными масштабами?
Нет, масштаб тот же; разница заключается в приложенной силе. Однако при очень малых нагрузках чувствительность измерений и эффект подготовки поверхности возрастают, поэтому результаты всегда даются с принудительным усилием.
Можно ли измерить твердость покрытия напрямую?
Да, если покрытие достаточно толстое. Для тонких покрытий глубина вдавливания ограничена толщиной покрытия, чтобы исключить влияние подложки; При необходимости измерение производится на поперечном сечении.