Bez nazwyH

8. POMIAR MIKROTWARDOŚCI

8.1. Wstęp

Próbą mikrotwardości nazywa się taką próbę twardości, w której stosuje Się obciążenie wglębnika silą mniejszą od 9,8 N (I kG). Stosowanie tak małych obciążeń (z reguły mniejszych od 1,96 N (200 G)) wynika z potrzeby pomiaru twardości:

a)    bardzo małych i cienkich przedmiotów (np. druty o średnicy ok, 0,1 mm, żyletki w przekroju poprzecznym),

b)    materiałów kruchych,

c)    poszczególnych składników strukturalnych stopów,

d)    na przekroju poprzecznym cienkich warstw galwanicznych, nawęglonych itp.

mikrolwardość ferrytu miękkiej stali: I -polerowanie mechaniczne, 2 - polerowanie elektrolityczne

Ze względu na stosowanie małych obciążeń uzyskuje się bardzo małe odciski, do których pomiaru potrzebna jest aparatura specjalistyczna, zapewniająca odpowiednio dużą dokładność odczytu. Istotnym warunkiem uzyskania prawidłowego pomiaru jest jakość powierzchni. Powierzchnia winna być płaska oraz wypolerowana tak jak zgłady metalograficzne, a jej chropowatość R„ nie powinna przekraczać 0,50 pm wg PN-73/M--04251. Powierzchnie polerowane mechanicznie ulegają utwardzeniu na skutek

zgniotu, stąd wstępnie przygotowane powierzchnie należy trawić chemicznie lub polerować elektrolitycznie. Wpływ sposobu polerowania na zmierzoną wartość mikrotwardości Vickersa podano na rysunku 8.1.

W użyciu znajduje się wiele metod pomiaru mikrotwardości, z których najczęściej są stosowane metody Vickersa oraz Knoopa.

8.2. Metoda Vickersa

Metoda polega na wciskaniu w badany materiał diamentowego ostrosłupa Vic-kersa przy obciążeniu mniejszym od 9,8 N. Twardość (mikrolwardość) HVokreśla się jako stosunek siły obciążającej F do powierzchni pobocznicy odcisku obliczonej ze średniej wartości przekątnych

HV =0,189 —, d

(8.1)

gdzie; F- siła obciążająca [N] lub [kG],

d = (<f,+ d₂)/2 - średnia przekątna odcisku [urn].

Podając wynik, za obliczoną ze wzoru (8.1) wartością liczbową pisze się symbol jednostki twardości (mikrotwardości) Vickersa ITV, który uzupełnia się liczbami oznaczającymi: wartość obciążenia [N] pomnożoną przez 0,102 i czas działania obciążenia [s] w przypadkach, gdy czas działania całkowitego obciążenia jest inny niż 10-5-15 s. Na przykład 515 HV 0.01 oznacza twardość 515 (jednostek HV), zmierzoną przy obciążeniu 0,098 N (0,01 kG) w czasie działania obciążenia 10+15 s, 254 HV 0.1/30 oznacza twardość 254 (jednostek HV). zmierzoną przy obciążeniu 0,98 N (0,1 kG) w czasie działania obciążenia 30 s. Wartości stosowanych obciążeń należy wybierać z następującego szeregu: 0,0098; 0,0196; 0,0491; 0,0981; 0,1962; 0,4905; 0,981,1,962; 2.943; 4,905 N (0,001; 0,002; 0.005; 0,01, 0,02; 0,05; 0.1; 0,2; 0,3; 0,5 kG). Norma dopuszcza również inne obciążenia niższe od 0,9 N. W metodzie tej bardzo istotne jest podawanie w wyniku próby stosowanego obciążenia, gdyż w odróżnieniu od twardości (makrotwardości) V ickersa mikro-twardość Vickersa zależy od wartości' siły obciążającej i w ogólnym przypadku, przy różnych obciążeniach, otrzymuje się ze wzoru (8.1) różne wartości twardości. Wynika to z faktu, że dla twardości Vickersa obowiązuje prawo Kicka

F = cd\    (8.2)

podczas gdy dla mikrotwardości Vickersa stwierdzono ważność prawa Meyera

F = cd",    (8.3)

gdzie: c — stała doświadczalna zależna od materiału i kształtu wgłębnika, n - wykładnik potęgowy.

Po podstawieniu zależności (8.3) do wzoru (8.1), określającego twardość, otrzymuje się:

//K = 0,l89c<r-².    (8.4)

Ponieważ istnieje różnica w charakterze odkształceń badanego materiału pod wierzchołkiem ostrosłupa i pod jego krawędziami, wykładnik n jest zwykle różny od 2. Jest to przyczyną nieporównywalności wyników wyznaczonych przy różnych siłach obciążających. Z tego powodu za Schnltzem i Hanemannem zaleca się wyznaczać twardość odniesioną do określonych długości przekątnych odcisku, a mianowicie 5, 10 i 20 firn, co oznacza się przykładowo:

674 HV 5 pm, 593 HV 10 pm, 509 HV 20 pm.