Застосування методу Віккерса
Метод Віккерса використовується для вимірювання твердості:
-
деталей малої товщини,
-
тонколистових загартованих та незагартованих сталей,
-
тонких шарів із високою твердістю,
-
поверхонь із гальванічним покриттям,
-
цинкованих, хромованих і луджених поверхонь,
-
азотованих та цементованих поверхонь,
-
валків для холодної прокатки.
Метод дійсний як для чорних, так і для кольорових металів та сплавів. Особливо важливе його застосування для вимірювання твердості сталі, адже він показує, чи була стальна поверхня випадково вуглецьована чи зневуглецьована в ході термічної обробки. Власне, якщо твердість при низькому навантаженні значно нижча від твердості при високому навантаженні, тобто при великих навантаженнях індентор проникає набагато глибше в матеріал, виявляється зневуглецьовування. Метод Віккерса зручний для вимірювання твердості дуже твердих сполук, наприклад, боридів металів, твердість яких варіюється від 1600 до 2000 HV. У виробництві скла методом Віккерса може бути вирахувана здатність скла до ерозії та деформації.
Наконечники для методу Віккерса використовуються також для особливого типу випробувань UCI (Ultrasonic Contact Impedance). Під час таких випробувань стержень, що коливається на ультразвуковій частоті з індентором Віккерса на його нижньому кінці, притискається до зразка з певною випробувальною силою. Резонансна частота збільшується, як тільки індентор входить в контакт із зразком, її зміщення фіксується та зв’язується із показником твердості за методом Віккерса.
Метод Віккерса може використовуватися також для вимірювання глибини твердості сталей із загартованою поверхнею, твердості зварних швів та Джоміні-тесту (метод торцевого загартовування для визначення прогартовуваності сталі).
Для вимірювання глибини твердості сталей із загартованою поверхнею здійснюється серія відтисків від краю зразка в поперечному перерізі до центру. Прогрессія твердості від країв до центру наноситься на графік і вимірюється показник CHD – відстань від поверхні до межі твердості (HL). Є кілька способів вимірювання CHD із стандартизованими показниками.
-
Для карбонованих або карбонітрованих сталей HL=550HV, тому CHD вимірюється відстанню від поверхні до точки, де твердість зрівнюється із 550HV.
-
Для індукційних та вогнетривких сталей HL=80% x мінімальна твердість поверхні. Таким чином CHD є відстанню від поверхні до точки, де твердість становить 80% від мінімальної твердості поверхні.
-
Для азотованих зразків HL=твердість сердечника + 50HV. Тоді CHD визначається як максимальна відстань від поверхні до точки, де твердість перевищує твердість сердечника на 50 HV.
Важливо, що для проведення таких вимірювань повинна бути дотримана не менш як 2,5-кратна відстань середньої довжини діагоналі між відтисками.
Для проведення тесту Джоміні (визначення прогартовуваності сталі) здійснюється нагрів циліндричного стального зразка до температури аустенізації (від 980 до 1010оС) і охолодження з одного боку контрольованою подачею води. Потім твердість вимірюється на загартованому кінці і далі впродовж зразка із визначеними інтервалами. Таким чином визначається рівень мікроструктурних змін в залежності від зменшення швидкості охолодження із зростанням відстані від загартованого краю. Чим твердіший матеріал на заданій відстані від загартованого кінця, тим вищою є прогартовуваність сталі. Тестовим методом є HRC або HV30. В залежності від стандартів тест Джоміні може здайснюватися методом Віккерса чи Роквелла. Стандартами тесту є ASTM A255, ISO 642, DIN 50191 та BS 4437.
Тестування зварних швів є оцінкою міцності зварного шва, особливо – навколо зони термічного впливу. Співвідношення твердості всередині і навколо зони термічного впливу визначає ламкість зварного шва. Тестування можна проводити на будь-якій установці для мікротвердості Віккерса. Зазвичай використовуються методи HV5 і HV10. Прогресія показників твердості від краю зразка або верхньої частини шва і далі наноситься на графік із шаблонними інтервалами. Стандартом тесту є ISO 9015 1-2.