Приборкання норовливих. Так образно можна назвати вимір твердості по Віккерсу. Метод використовують для роботи з особливо твердими металами і їх сплавами.
До таких потрібен особливий підхід. Присутні в лабораторіях і алмази. В якій якості?
Вимірювання твердості по Віккерсу
З алмазів роблять наконечники індентора. Останні вдавлюються в метал, щоб визначити ступінь його опору.
Тільки ось, в частину сплавів зануритися може лише алмаз - найтвердіший мінерал на Землі, з показником за шкалою Мооса в 10 балів.
У більшості твердомірів, наприклад, апаратах Роквелла. на індентором встановлюється конус із загартованої сталі.
Для окремих металів вона згодиться. Навіть самий твердий уран за шкалою Мооса може похвалитися лише 6-ма балами, а загартована сталь - 7,5-8-ю.
Однак, якщо брати уранові сплави, вони можуть бути рівнозначні 9-бального корунду.
Спеціалізація методу не означає, що твердість по Віккерсу заборонено проставляти на м'яких матеріалах. Машина, здатна впоратися з найміцнішими, виміряє і податливі.
Просто, підприємствам, що працюють виключно з м'якими металами, немає потреби купувати дорогий твердомер з алмазним наконечником.
Вимірювання твердості за методом Віккерса відрізняється не тільки використанням алмазних вдавлівателей, але і можливістю визначити ступінь опору предметів різної величини.
Є наручний годинник. Пружини в них проходять перевірку на апаратах Віккерса.
Яким чином вони пристосовані працювати одночасно і з масивними, і з мініатюрними предметами, розглянемо в наступному розділі.
Принцип вимірювання по Віккерсу
Для визначення твердості по Віккерсу потрібна чотиригранна піраміда з алмазу. Обов'язкова правильна форма вдавлівателя.
Так, так, камінь саме вдавлюється в поверхню випробуваного матеріалу. Якщо кут між протилежними гранями піраміди складає рівно 136 градусів, вимірювання повинні бути вірними.
Досліди проводяться за допомогою спеціального приладу. У нього є опорний столик, на який кладеться випробуваний зразок і той самий индентор з діамантовою пірамідою.
Є прес, вдавлюють наконечник, і регулятори навантаження. Результати записуються цифрами, до яких додаються букви HV.
Твердість по Віккерсу відповідає діагоналі відбитка від алмазної пірамідки. Відбиток цей піддається вивченню під мікроскопом, точність якого дорівнює 1 мікрометра.
На інших твердоміра подібних «девайсів» немає. Тому, точність вимірювань по Вікерсом підвищена.
Опис методу можна звести до формули: HV = P / F (ean / ii 2). Під P розуміється навантаження. F позначає площа відбитка.
Цікаво, що результат майже не залежить від прикладеного навантаження. Здається, можна адже натиснути сильніше, або послабже.
Однак, виручає пірамідальна форма індентора. Профіль відбитка трикутний, тобто, має властивості подібності.
Для переконання в правильності вимірювань можна повторити досвід вже на твердомере Бринелля. Це інженер зі Швеції.
Його шкала твердості металів збігається з відмітками Віккерса в межах від 100 до 450-ти одиниць. У цих межах знаходиться, наприклад, твердість стали по Віккерсу.
Витримка на обох твердоміра дорівнює 10-15-ти секундам. Це час вдавлення наконечників індентора в випробувану поверхню.
Вона не повинна бути шорсткою. Інакше, результати можуть бути неточними на обох приладах. Це вважається мінусом методів.
Застосування вимірювань за Вікерсом
Шкала твердості Віккерса дозволяє протестувати не тільки часові пружини, але і листові матеріали аж до гальванічного покриття.
Гальваніка - металеве напилення, покликане захистити предмет від корозії, поліпшити властивості і естетику.
Товщина плівки може складати всього частки міліметра. Жоден твердомер крім апарату Віккерса за таке «не візьметься».
Твердомер Віккерса здатний налаштовуватися на навантаження від 1-го до 500-від грамів. З таким же успіхом апарат дає тиск і в півтонни.
Застосування різних вантажів, налагоджена електроніка, роблять твердомер Віккерса універсальним для будь-яких підприємств, особливо, широкого профілю.
Твердість по Віккерсу - ГОСТ. що входить в національний стандарт Укаїни. Прописані не тільки вимоги до тієї, чи іншої, продукції, але і запити по відношенню до твердомірів.
Виходить, маркування по Віккерсу - показник якості товарів. Особливо часто твердість потрібно визначити в галузі автомобілебудування.
За Вікерсом орієнтуються і конструктори космічних кораблів, супутників, повітряних суден. Всі вони потребують корпусах та інші деталі підвищеної міцності.
Але, мало розробити сплав, належний відрізнятися винятковою твердістю. Потрібно ще й довести, що вона саме така, як прописано в документах. Ось і приходить на допомогу твердість по Віккерсу.
Принцип визначення опору металів важливий і в ювелірній галузі. Купуючи коштовності, люди хочуть, щоб вони були шкарпетки.
Це багато в чому залежить від твердості сплавів. Золотий виріб може бути дорогим, але втратити блиск вже через кілька місяців експлуатації.
На прикрасі залишаться множинні подряпини від контакту з іншими поверхнями. Так що, орієнтуватися варто не тільки на пробу. але і показник Віккерса.
Крім відсотка головного металу, він залежить від характеру і кількості домішок - лігатури. Вона в пробах не вказується.
Відомо, що золото - м'який метал. За ідеєю, чим більше лігатури, тим твердіше повинен бути сплав.
Виходить, через міркувань несучості можна взяти 375-ю пробу, в якій дорогоцінної сировини всього близько 38%? Але ж ні.
Твердість 9-каратного золота нижче показника 18- каратного (750 -я проба) всього на 5 одиниць. У першого по Віккерсу 120 одиниць, у другого - 125.
А ось злато 585 -ої проби твердіше обох зразків мінімум на 10 балів. Це вже пристойний показник. З золотом розкричалися. Про гальваніки згадали.
Залишилося з'ясувати, які ще матеріали вимірюються методом Віккерса. Такі дані і в космосі знадобляться, і в побуті не завадять.
Які матеріали вимірюються на твердість по Віккерсу
Крім гальванізуються поверхонь, метод можна застосовувати до азотированного матеріалами. Їх обробляють газом в спеціальних камерах, насичуючи вихідну поверхню атомами азоту.
Підсумок - підвищена стійкість до корозії і видатна мікротвердість. Так називають опірність окремих областей в структурі матеріалу.
Раз азотіруется поверхню, значить, твердістю відрізняється саме вона, прикриваючи більш вразливе нутро.
Знак Віккерса ставлять і на цементованих поверхнях. Цемент в звичному розумінні слова тут ні при чому.
Верхній шар матеріалу, наприклад, стали, насичують вуглецем. Це надає сплаву особливу твердість до 8,5 балів за шкалою Мооса.
За Вікерсом це в районі 750-ти одиниць, тобто, майже на 400 HV перевершує твердість металів.
Вікерсом ідея його твердоміра прийшла в першій половині 20-го століття. Ще тоді фізик вирішив закласти в прилад систему автоматичної обробки даних.
Сучасні інженери довели ідею попередника до досконалості, якщо воно існує.
Стаціонарні апарати 21-го століття компактні, забезпечені всіма можливими настройками. Варто, щоправда, таке досконалість чимало.
Але, це, так би мовити, біль виробників. Справа споживачів, - бачити в інструкціях цифри. що дозволяють зрозуміти, наскільки надійна та, чи інша річ.