Метод Віккерса є найбільш досконалим, що дозволяє через міряти твердість чорних і кольорових металів і сплавів, тонких деталей і поверхневих шарів в одиницях, що відповідають напруженням, вознікаюшіе в зоні контакту индентор - зразок.
Основними перевагами методу є:
1. визначення твердості незалежно від прикладеної навантаження, так як зберігається геометрична подібність відбитка;
2. можливість випробування як вельми твердих, так і м'яких матеріалів, завдяки алмазному індентора і широкому інтервалу випробувальних навантажень;
3. незначне пошкодження поверхні матеріалу;
4. можливість визначення твердості дуже тонких пластин, шарів і по-критий.
1. неможливість випробування крупнозернистих гетерогенних матеріалів через спотворення форми відбитка;
2. підвищена, в порівнянні з методом Роквелла, тривалість визначення твердості.
Твердість по Віккерсу визначають шляхом вдавлення в матеріал ал-МАЗНИЙ чотиригранної піраміди з кутом при вершині # 945; = 136 0 певною силою Р протягом встановленого часу (рис. 4). Після зняття на-Грузьке вимірюють діагональ d отриманого на поверхні зразка отпе-чатка.
Величину твердості розраховують за формулою
Де Р - навантаження, Н;
F = - площа поверхні відбитка, мм 2.
де Р - навантаження, Н;
Тоді твердість НV = 1,8544.
Так як поверхня відбитка не має точної форми квадрата, то для розрахунку твердості використовують середню величину діагоналі
де d1 і d2 - довжини діагоналей відбитка (рис. 4).
Різниця їх довжин не повинна перевищувати 2% від довжини меншої діагоналі.
Кут при вершині # 945; = 136 0 обраний з таким розрахунком, щоб отримуваний твердість була близька до твердості по Бринеллю, отриманої при оптимальному куті вдавлення кульки, коли діаметр сферичного отпе-чатка d = 0,375D. Тому числа твердості HV і НВ практично збігаючись-ють до 400. 450 одиниць. При більш високій твердості величина HV стано-вится вище НВ внаслідок впливу деформацій сталевої кульки.
Метод Віккерса передбачає використання навантажень від 9,8 Н (1кгс) до 980 Н (100 кгс). Навантаження менше 49 Н (5 кгс) застосовують для м'яких кольорових металів і сплавів. Тривалість витримки під навантаженням повинна становити 10. 15 с. За технічними умовами допускає-ся збільшення витримки.
Для вимірювання твердості за методом Віккерса застосовують твердоміри типу ТП-7Р-1 (ГОСТ 23677-79). При випробувальних навантаженнях, Н (кгс): 49 (5); 98 (10); 196 (20): 294 (30); 490 (50) і 980 (100) прилад дозволяє изме-рять твердість чорних і кольорових металів в діапазоні 8. 1000 HV.
Твердомер складається з наступних основних вузлів: важеля для передачі випробувальних навантажень на зразок з передавальним ставлення-ням 1:20; Відліковий-проекційної системи для проектування відбитка на екран зі збільшенням в 120 раз і вимірювання діагоналей відбитка в двох взаємно-перпендикулярних напрямках; ручного приводу з демпферним пристроєм для плавного додатка випробувальних навантажень з бо-ростью не більше 0,5 мм / с; механізму підйому предметного столика і елек-трооборудованія.
Випробування на твердомере ТП-7Р-1 проводять в наступному порядку:
1. Під час активного на підвісці необхідний вантаж, тумблерами, розташованими на передній стінці корпусу, включають прилад і реле часу на витримку 12,5 і 30 с.
2. Встановлюють зразок на предметний столик і піднімають його до упору в обмежувач. При цьому на екрані головки Відліковий-проекційної сі-стеми з'являється зображення поверхні зразка.
3. Перекладають рукоятку приводу в верхнє (робоче) положення. Відбувається включення електромагніту, який повертає каретку в положення "Наконечник", а опорна платформа звільняє підвіску з вантажем. Система важеля через шпиндель передає навантаження на каретку і нако-нечнік впроваджується в поверхню зразка.
4. Після певної витримки під навантаженням звучить дзвінок, і рукоятку переводять в нижнє (вихідне) положення. Дія навантаження припиняється, електромагніт відключається, і каретка під дією пружини повертається в положення "Об'єктив". На екрані з'являється зображення-ня отриманого відбитка.
5. За допомогою штрихових шкал, нанесених на екран, використовуючи поворот головки, вимірюють дві діагоналі відбитка. Шкали виконані подвиж-ними і мають різну ціну поділів: велика - 0,1 мм, мінімальна - 0,01 мм. Переміщення шкал здійснюється обертанням мікрометричних гвинтів, розташованих на голівці. Лівий гвинт переміщує 'одночасно обидві шкали і служить для поєднання штриха великий шкали з початком діа-гону відбитка. Правий мікрометричний гвинт переміщує лише малу шкалу, яка забезпечує вимірювання з точністю до 0,001 мм. Іс-користування ноніуса барабана цього гвинта, що має ціну поділки 0,001 мм, дозволяє знизити похибка вимірювання до 1 мкм.
В процесі випробувань за Вікерсом необхідно дотримуватися таких умов:
1. шорсткість поверхні зразка повинна бути не більше 0,16 мм;
2. допускається вимір на криволінійних поверхнях з радіусом кривизни не менше 5 мм;
3. товщина зразка або поверхневого шару повинна бути в 1,2 рази (для чорних металів) або в 1,5 рази (для кольорових сплавів) більше діагоналі відбитка;
4. при невідомої товщині випробуваного шару необхідно провести кілька вимірів, зменшуючи навантаження до тих пір, поки твердість при двох суміжних навантаженнях буде збігатися;
5. відстань між центром відбитка і краєм зразка або краєм сусідніх-го відбитка має бути не менше 2,5 довжин діагоналі;
6. діагональ довжиною до 0,2 мм включно вимірювати з похибкою ± 0,001 мм, а довжиною більш 0,2 мм - з похибкою не більше ± 0,5%.
При випробуванні матеріалу під навантаженням 294 Н (30 кгс) протягом 10. 15 з умови випробування в позначенні твердості не вказують (наприклад, 512 HV). При відмінних параметрах випробувань їх вказують в кінці позначення твердості через дріб (наприклад, 220 HV 10/40, де 10 - навантаження в кгс, 40 - час витримки, с).