Твердость hv что это
Перейти к содержимому

Твердость hv что это

  • автор:

Твёрдость по Виккерсу

Виккерса метод [по названию английского военно-промышленного концерна «Виккерс» («Vickers Limited»)] — способ определения твёрдости материалов вдавливанием в поверхность образца или изделия алмазного индентора имеющего форму правильной четырёхгранной пирамиды с двухгранным углом, равным 136° при вершине. Число твёрдости по Виккерсу (HV) — отношение нагрузки на индентор к площади пирамидальной поверхности отпечатка. Вдавливающая нагрузка (50, 100, 200, 300, 500, 1000 H) выбирается в зависимости от твёрдости и толщины испытываемого образца или изделия. Твёрдость по методу Виккерса определяют твердомерами, позволяющими проводить испытания в стационарных условиях и измерять каждую из двух диагоналей отпечатка с погрешностью до 1 мкм. ГОСТ 9030-75.

Металлургический словарь . 2003 .

  • Твёрдость по Бринеллю
  • Твёрдость по Роквеллу

Методы Виккерса и Шора для твердомеров

Твёрдость по Виккерсу (HV) определяется путём вдавливания алмазной пирамиды, которая имеет угол при вершине в 136º. Твердость по Виккерсу – это твердость материала, вычисленная из размера отпечатка, произведенного нагружением алмазной пирамидки индентора. Индентор, применяемый в тестах по Виккерсу — пирамидка с квадратным основанием, противоположные стороны которой сходятся на вершине под углом 136º. Регламентируется ГОСТ 2999-75* (СТ СЭВ 470-77) «Метод измерения твердости по Виккерсу» и ISO 6507.
Твёрдость по Виккерсу вычисляется путём деления нагрузки Р на площадь поверхности полученного пирамидального отпечатка. Метод Виккерса позволяет определять твёрдость азотированных и цементированных поверхностей, а также тонких листовых материалов. Наблюдается хорошее совпадение значений твёрдости по Виккерсу и Бринеллю в пределах от 100 до 450 НV. Основными параметрами при измерении твёрдости по Виккерсу являются нагрузка Р до 980,7 Н (100 кгс) и время выдержки 10—15 с.

Определение твердости по Виккерсу

В результате внедрения на поверхности исследуемого образца остаётся отпечаток в виде ромба (иногда – неправильного). По значению диагонали этого ромба (или среднего арифметического значения обеих диагоналей) устанавливают число твёрдости Виккерса, которое имеет размерность механического давления.

Выпускаемое оборудование, при помощи которого определяется твердость по Виккерсу, относится к машинам статического действия. Они могут быть стационарными и переносными. Линейка видов такого оборудования отечественного производства маркируется ТП (Твёрдость Пирамидальная).

Стандартными условиями для проведения испытаний служат:

  • Измерительный диапазон усилий нагружения 49-1176 Н, который в твердомерах ТП имеет 7 положений (ступенчато-изменяемых);
  • Время выдержки образца под давлением – не менее 5 с.
  • Принцип измерения диагоналей отпечатка

Число Виккерса (HV) рассчитывается по формуле:

HV = 2Psin (0,5α/d 2 ) = 1,8544Р/d 2 ,

где Р — прилагаемая нагрузка (кгc), d — средняя диагональ отпечатка (мм) и α — лицевой угол индентора (136°)

При измерении твердости по Виккерсу должны быть соблюдены следующие условия:

  • плавное возрастание нагрузки до необходимого значения
  • обеспечение перпендикулярности приложения действующего усилия к испытуемой поверхности
  • поверхность испытуемого образца должна иметь шероховатость не более 0,16 мкм
  • поддержание постоянства приложенной нагрузки в течение установленного времени
  • расстояние между центром отпечатка и краем образца или соседнего отпечатка должно быть не менее 2,5 длины диагонали отпечатка
  • минимальная толщина образца должна быть для стальных изделий больше диагонали отпечатка в 1,2 раза; для изделий из цветных металлов – в 1,5 раза.

Измерение твёрдости по Виккерсу HV выполняется в следующей последовательности.

  • Образец или деталь устанавливается на стол прибора измеряемой поверхностью вверх. После этого стол вращением рукоятки маховика поднимают вверх, до лёгкого соприкосновения с индентором.
  • Отпускают рычаг, приводя тем самым в движение нагружающий механизм. После установленной с помощью реле времени продолжительности измерения нагрузка снимается и рабочая головка, с закреплённым в ней индентором, возвращается в исходное положение.
  • После этого можно развернуть приборный стол с образцом к имеющемуся на станине твердомера отсчётному микроскопу, и замерить диагонали отпечатка.

Установка наконечника для измерения твердости по Виккерсу

Предварительные установки твердомера Виккерса производят при помощи рукоятки настройки. При этом с уменьшением толщины образца нагрузку следует принимать меньшей. Твёрдость по Виккерсу иногда указывается при значении рабочей нагрузки. Например, обозначение HV50940 означает твёрдость по Виккерсу в 940 единиц, которая была получена после нагружения образца усилием 50 кг.

Еще примеры обозначения:

  • 500 HV — твердость по Виккерсу, полученная при нагрузке F=30 кгс и времени выдержки 10-15 с;
  • 220 HV 10/40 — твердость по Виккерсу, полученная при нагрузке 98,07 (10 кгс) и времени выдержки 40 с.
Достоинства метода Виккерса:
  1. Постоянство отношения диагоналей получаемого отпечатка при изменении рабочей нагрузки.
  2. Возможность определения твёрдости оченьтонких слоёв материала изделия, поскольку в крайнем положении индентор имеет весьма малую площадь поверхности.
  3. Повышенная точность результата благодаря высокой твёрдости алмазной пирамидки индентора и отсутствия деформации самой испытательной головки. Измерение твёрдости по Виккерсу отличается повышенной точностью, т.к. диагональ отпечатка d измеряется с помощью специально установленного на твердомере микроскопа с точностью 1-2мкм.
  4. Широкий диапазон измерений охватывает сравнительно мягкие металлы (алюминий, медь и пр.) и высокопрочные стали и твёрдые сплавы.
  5. Метод Виккерса позволяет определять твёрдость отдельных слоёв металла, например, цементированного при химико-термической обработке образца, или слоя с изменённым химическим составом (после поверхностного упрочнения или легирования). Кроме гальванизированных поверхностей, метод применим и к азотированным материалам.

Практический диапазон измерения твёрдости по Виккерсу 145-1000 HV. Ввиду высокой точности метода, для оценки параметра НV больших партий заготовок широко применяются автоматизированные установки с гидравлическим и электромеханическим приводом, а также с автоматизацией отсчёта результатов, которые выводятся на монитор.

Твёрдость по Шору: методика и оборудование

Твердость по Шору — один из методов измерения твердости материалов. Как правило, используется для измерения твердости низкомодульных материалов. Обычно — полимеров: пластмасс, эластомеров, каучуков и продуктов их вулканизации.

Для измерения дюрометром (твердомером) Шора применяется несколько шкал, используемых для материалов с различными свойствами. Две наиболее распространенных шкалы — тип A и тип D. Шкала типа A предназначена для более мягких материалов, D — для более твердых. Помимо этого, стандарт ASTM D2240 предусматривает в общей сложности 12 шкал измерений, используемых в зависимости от целевой задачи; различают типы A, B, C, D, DO, E, M, O, OO, OOO, OOO-S и R. Все шкалы делятся от 0 до 100 условных единиц, при этом высокие значения соответствуют более твердым материалам.

Метод отличается сравнительно большим разбросом значений результатов измерений, но удобен своей простотой (в том числе конструкцией измерительного прибора) и оперативностью проведения измерений, позволяя производить их, в том числе на готовых изделиях, крупногабаритных деталях и криволинейных поверхностях достаточно больших радиусов. Из-за чего получил широкое распространение в производственной практике.

Принцип измерения следующий:

При испытании материалов, твердость которых не зависит от относительной влажности, дюрометр и образцы для испытания кондиционируют не менее 1 ч в условиях одной из стандартных атмосфер по ГОСТ 12423(ISO 291), защитив их от воздействия прямых солнечных лучей. При испытании материалов, твердость которых зависит от относительной влажности, образцы для испытаний следует кондиционировать по тем же стандартам или согласно соответствующей нормативно-технической документации на испытуемый материал.

При этих же условиях проводят испытание.

Испытуемый образец должен иметь толщину не менее 6 мм. Для достижения необходимой толщины образец для испытаний может состоять из нескольких тонких слоев, но результаты испытаний, полученные с такими образцами, могут не согласовываться с результатами испытаний цельных образцов, так как поверхности таких слоев иногда не полностью соприкасаются друг с другом.

Размеры образцов должны позволять проводить испытание на расстоянии не менее 12 мм от любого края, если только заранее не будет известно, что при испытаниях на меньшем расстоянии от края достигаются идентичные результаты. Поверхность образца в месте контакта с опорной поверхностью на площади радиусом не менее 6 мм от кончика индентора должна быть очень ровной. На кривых, неровных или шероховатых поверхностях нельзя получить удовлетворительные результаты измерения твердости с помощью дюрометра.

Испытуемый образец помещают на твердую ровную горизонтальную поверхность. Дюрометр устанавливают в вертикальном положении так, чтобы кончик индентора находился на расстоянии не менее 12 мм от любого края образца. Как можно быстрее без толчка к образцу прижимают опорную поверхность дюрометра, держа ее параллельно поверхности испытуемого образца. К опорной поверхности с помощью специального приспособления или груза прилагают давление, достаточное для обеспечения надежного контакта с образцом.

  • Например: «Твёрдость по Шору 80A».
  • Например: «Твёрдость по дюрометру 80A».
  • Допускается: «Твёрдость по Шору 80 по шкале D».
  • В таблицах допускается обозначение: «Твёрдость, ед. Шор(-а) А».

Метод позволяет измерять глубину начального вдавливания, глубину вдавливания после заданных периодов времени или и то и другое одновременно.

Метод является эмпирическим испытанием. Не существует простой зависимости между твердостью, определяемой с помощью данного метода, и каким-либо фундаментальным свойством испытуемого материала.

Твердость по Шору указывают с округлением до целой единицы. В шкале Шора за 100 единиц принята максимальная твёрдость стабилизированного после закалки на мартенсит образца из углеродистой инструментальной стали, что соответствует высоте падения бойка 13,6± 0,3 мм.

Метод отличается сравнительно большим разбросом значений результатов измерений, но удобен своей простотой (в том числе конструкцией измерительного прибора) и оперативностью проведения измерений, позволяя производить их, в том числе на готовых изделиях, крупногабаритных деталях и криволинейных поверхностях достаточно больших радиусов. Из-за чего получил широкое распространение в производственной практике.

Соотношение между некоторыми шкалами дюрометров Шора

Примерное соотношение разных шкал

A 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
B 6 12 17 22 27 32 37 42 47 51 56 62 66 71 76 81 85
C 9 12 14 17 20 24 28 32 37 42 47 52 59 70 77
D 6 7 8 10 12 14 16 19 22 25 29 33 39 46 58
O 8 14 21 28 35 42 48 53 57 61 65 69 72 75 79 84
OO 45 55 62 70 76 80 83 86 88 90 91 93 94 95 97 98
Устройство прибора

В конструкции дюрометров Шора входят следующие части:

  1. Опорная поверхность (площадь не менее 100 мм²) с отверстием диаметром от 2,5 до 3,5 мм, центр которого находится на расстоянии не менее 6 мм от любого края опоры.
  2. Индентор в виде закаленного стального стержня диаметром 1,10—1,40 мм (см. чертёж).
  3. Индикаторное устройство, показывающее степень выдвижения кончика индентора за пределы опорной поверхности. Степень выдвижения может быть измерена непосредственно в условных единицах в диапазоне от 0, для полного выдвижения кончика индентора, равного 2,50 мм + 0,04 мм, до 100 при отсутствии какого-либо выдвижения вообще, что происходит, например, в том случае, когда опорную поверхность индентора плотно прижимают к стеклянной пластинке.
  4. Калиброванная пружина для приложения к индентору силы, рассчитанной согласно одной из приведенных ниже формул:

ООО «Альфа-Тест» — комфортный партнер и надежный поставщик

195220, РФ, г. Санкт-Петербург, Непокоренных пр., д.49, лит. А, офис 520

454008, РФ, г. Челябинск, Свердловский пр., д.2, офис 211

Определение твердости по Виккерсу согласно ISO 6507 / ASTM E384

Метод определения твердости по Виккерсу подходит для испытаний всех металлов, поэтому является методом с самым широким диапазоном применения. Метод определения твердости по Виккерсу регламентирован в стандартах ISO 6507 (Металлические материалы — определение твердости по Виккерсу; ч. 1: метод испытания) и ASTM E384 (стандартный метод испытания для определения твердости микровдавливанием по Виккерсу и Кнупу).

Информация к методу испытания по Виккерсу (определение твердости по Виккерсу HV)

Общие знания относительно определения твердости по Виккерсу

При методе испытания по Виккерсу индентор состоит из пирамиды с алмазным напылением с квадратной базой и межгранным углом α = 136°. Он вдавливается в образец с усилием испытания (по стандарту от 10 г) и удерживается там в течение определенного времени.

Длина обеих диагоналей остаточного отпечатка измеряется оптически. Твердость по Виккерсу рассчитывается из среднего значения диагоналей и использованного усилия испытания.

Процесс определения твердости по Виккерсу согласно ISO 6507

При определении твердости по Виккерсу, оптическом методе, измеряют величину отпечатка, оставляемого индентором, или диагонали отпечатка. В противоположность к этому, при методе измерения глубины (нормирован только метод Роквелла) измеряют глубину проникновения отпечатка, оставляемого индентором.

Чем глубже отпечаток, оставляемый индентором при определенном усилии испытания на поверхности заготовки (образца), тем мягче испытываемый материал.

Для определения твердости по Виккерсу (HV) согласно ISO 6507 пирамидальный индентор (с межгранным углом 136°) с определенной нагрузкой от 1 г вдавливается в образец (заготовку).

Расчет твердости по Виккерсу

  • Твердость по Виккерсу HV определяется как частное из приложенного усилия испытания F (в ньютонах (Н)) и поверхности оставшегося отпечатка на образце (см. формулу справа в графике). Для расчета поверхности оставшегося пирамидального отпечатка привлекается среднее значение обеих диагоналей d1 и d2 (в мм), т.к. основание отпечатков по Виккерсу зачастую не является точно квадратным.
  • Рекомендованный диапазон твердости по Виккерсу можно найти в стандарте (ISO 6507). От составляет от 1 до 3.000 HV, в зависимости от усилия испытания и материала образца.

Приложение усилия испытания

  • В оптимальном режиме усилие испытания в течение 7 секунд увеличивается с 0 до своего конечного значения (сведение к минимуму неопределенности измерения), максимально допустимый стандартом интервал времени приложения усилия составляет от 2 до 8 секунд (заданное время: 7 сек.).
  • Срок воздействия усилия испытания составляет, как правило, от 10 до 15 секунд (заданное время: 14 сек.). При более длительном сроке воздействия его следует дополнительно указать в секундах в значении твердости, например: 610 HV 10/30 (срок воздействия 30 сек.).
  • Усилия испытания, используемые при методе Виккерса в макродиапазоне, зачастую значительно ниже, чем при методе Бринелля. Для макродиапазона преимущественно используют значения в 49, 98, 196, 294, 490 и 980 Н, на практике же чаще всего проводят испытания с усилием 294 Н.

Минимальное расстояние между отпечатками при методе испытания по Виккерсу, ISO 6507

В стандарте ISO 6507 для метода испытания по Виккерсу регламентированы минимальные расстояния между точками испытания (отпечатками) и кромкой образца. Основанием для этих минимальных расстояний является необходимость предотвращения искажений результатов твердости, возникающих вследствие деформации структуры материала.

Минимальные значения, которые по стандарту следует соблюдать, указаны в графике.

Преимущества и недостатки определения твердости по методу Виккерса

Метод определения твердости по Виккерсу предлагает следующие преимущества:

  • С помощью метода по Виккерсу можно измерять любые материалы и заготовки, от мягких до твердых, метод охватывает весь диапазон твердости.
  • Предусмотрен только один индентор, который можно использовать для всех методов по Виккерсу.
  • Возможны неразрушающие испытания, образец можно использовать дальше.

Метод определения твердости по Виккерсу обладает следующими недостатками:

  • Необходима хорошая структура поверхности образца, т.к. измерение отпечатка проводится визуально. Это означает необходимость подготовки точки испытания, иначе точный анализ будет затруднен.
  • Медленное проведение испытаний (по сравнению с методом Роквелла). Процесс испытания длится от 30 до 60 секунд, причем здесь не учитывается время на подготовку образцов.
  • По причине необходимости визуального анализа отпечатка твердомер Виккерса должен быть оборудован соответствующей оптикой, поэтому он дороже твердомера Роквелла.
  • Однако принципиально можно сказать, что метод по Виккерсу, благодаря своим разнообразным возможностям применения на практике, все больше становится самым актуальным, даже если требуется подготовка образцов и затратный анализ значения твердости.

Для любого Вашего пожелания мы ищем и находим оптимальное решение.

Свяжитесь с нашими отраслевыми экспертами напрямую.

Мы с удовольствием Вас проконсультируем!

Подходящие твердомеры для испытания по Виккерсу согласно ISO 6507

В данный момент элементы отсутствуют.

Твердость по Виккерсу

В современном мире электронная техника развивается семимильными шагами. Каждый день появляется что-то новое, и это не только небольшие улучшения уже существующих моделей, но и результаты применения инновационных технологий, позволяющих в разы улучшить характеристики.

Не отстает от электронной техники и приборостроительная отрасль – ведь чтобы разработать и выпустить на рынок новые устройства, их необходимо тщательно протестировать, как на этапе проектирования и разработки, так и на этапе производства. Появляются новая измерительная техника и новые методы измерения, а, следовательно – новые термины и понятия.

Для тех, кто часто сталкивается с непонятными сокращениями, аббревиатурами и терминами и хотел бы глубже понимать их значения, и предназначена эта рубрика.

Метод измерения твердости по Виккерсу регламентируется ГОСТ 2999. Метод используют для определения твердости деталей и металлопродукции малой толщины, а также тонких поверхностных слоев, имеющих высокую твердость.

Твердость по Виккерсу измеряют путем вдавливания в образец (изделие) алмазного наконечника в форме правильной четырехгранной пирамиды под действием нагрузки Р в течение времени выдержки т. После снятия нагруби измеряют диагонали оставшегося на поверхности материала отпечатка –d1, d2 и вычисляют их среднее арифметическое значение — d, мм.

Значения твердости по Виккерсу при стандартных нагрузках н зависимости от длины диагонали d (мм) даны в соответствующих таблицах.

При испытаниях применяют следующие нагрузки Р, кгc: 1; 2; 2,5; 3; 5; 10; 20; 30; 50; 100.

Число твердости по Виккерсу обозначают цифрами, характеризующими величину твердости со стоящим после них символом HV (например, 200 HV). Иногда после символа HV указывают нагрузку и время выдержки, например: 200 HV 10/40 — твердость по Виккерсу, полученная при нагрузке Р = 10 кгс и времени выдержки под нагрузкой т = 40 с.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *