Skala twardości Vickersa

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Twardościomierz mierzący w skali Vickersa i Brinella

Skala twardości Vickersa – skala oznaczania twardości metali na podstawie testu dokonanego metodą opracowaną w 1924 r. przez Smitha and Sandlanda w firmie Vickers Ltd. Twardość w skali Vickersa oznacza się HV i leży w zakresie od 80 do 700.

Pomiar twardości[edytuj | edytuj kod]

Schemat testu twardości w skali Vickersa

Pomiar twardości metodą Vickersa polega na wgnieceniu w powierzchnię badanego materiału czworobocznego foremnego ostrosłupa diamentowego o kącie wierzchołkowym 136˚ pod zadanym statycznym obciążeniem F i zmierzeniu przekątnych d powstałego odcisku w kształcie kwadratu.

Wartość liczbową twardości wyrażaną w skali Vickersa HV otrzymuje się dzieląc siłę F w kilogramach siły (kgf) przez pole powierzchni bocznej odcisku A w milimetrach kwadratowych:

\mbox{HV}=\frac{F}{\ A }

Gdzie: A to pole powierzchni odcisku, obliczane ze wzoru: A=\frac{d^2}{2 \sin (\alpha/2)}.

  • d – przekątna otrzymanego odcisku
  • α – kąt wierzchołkowy ostrosłupa równy 136˚

W praktyce należy skorzystać ze wzoru:[1]

HV = \frac{F}{A} \approx \frac{1.8544 F}{d^2}

gdzie F wyrażono w kilogramach-siły a d w mm.

Lub w układzie SI:[2]

HV = \frac{F}{A} \approx \frac{0.1891 F}{d^2}

gdzie F w niutonach a d w mm.


Zapis HV 30 oznacza, iż próbę przeprowadzono przy obciążeniu równym 30 kgf. Obciążenia używane przy próbie Vickersa są znormalizowane i wynoszą: 1, 5, 10, 20, 30, 50 i 100 kgf lub odpowiednie obciążenie w N. W zależności od wartości zastosowanego obciążenia rozróżnia się trzy zakresy skali Vickersa:

  • Próba mikrotwardości Vickersa – dla obciążeń 0,09807 N < F < 0,9807 N. Oznaczenie HV 0.01 HV – HV 0.1
  • Próba twardości Vickersa przy małej sile obciążenia – 1,961 N ≤ F ≤ 29,42 N. Oznaczenie HV 0.2 – HV 3
  • Próba twardości Vickersa – 49,03 N ≤ F ≤ 980,7 N. Oznaczenie HV 5 – HV 100.

Procedurę dokonywania pomiarów metodą Vickersa opisuje Polska Norma PN-EN ISO 6507-1

Porównanie z innymi metodami obliczeń[edytuj | edytuj kod]

Metoda Vickersa łączy w sobie cechy metody Brinella i Rockwella. Używana jest jedna skala, uniwersalna dla wszystkich klas materiałów, tak jak w metodzie Brinella, lecz możliwe jest badanie próbek bardzo cienkich podobnie jak w metodzie Rockwella. W stosunku do metody Rockwella pomiar metodą Vickersa jest bardziej pracochłonny, gdyż wymaga pomiaru przekątnych odcisku za pomocą mikroskopu (jak w metodzie Brinella) i obliczenia twardości. Pomiar metodą Vickersa jest mało inwazyjny i nadaje się do stosowania przy badaniu gotowych wyrobów (głównie pokryć metalicznych związanych z obróbką powierzchniową jak: cyjanowanie, nawęglanie, kaloryzowanie oraz cienkich powierzchni metalicznych – platerowanie). Pomiar metodą Vickersa obdarzony jest także najmniejszą niepewnością pomiarową, jednak odciśnięty ślad jest często niesymetryczny, co jest związane z anizotropowymi właściwościami metali.

Przypisy

  1. Norma amerykańska ASTM E384-10e2
  2. Polska norma PN-EN ISO 6507-1

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]