Vikersovo ispitivanje tvrdoće prema ISO 6507 / ASTM E384
Vikersovo ispitivanje tvrdoće je idealano za ispitivanje svih metala i stoga je metoda sa najširim spektrom primene. Metoda ispitivanja tvrdoće prema Vikersu opisana je u standardima ISO 6507 (Metalni materijali – Ispitivanje tvrdoće po Vikersu – Deo 1: Metoda ispitivanja) i ASTM E384 (Standardna metoda ispitivanja za tvrdoću mikroindentiranja (1 gf - 200 gf) materijala prema Vikersu i Knoopu).
Postupak ispitivanja tvrdoće po Vikersu Proračun tvrdoće po Vikersu Primena ispitne sile Minimalna razdaljina ispitivanja udubljenja Prednosti i mane Vickers tvrdomer
Za određivanje tvrdoće po Vikersu u standardnom opsegu i opsegu niske sile (200 gf - 120 kgf), umesto toga se poziva na standard ASTM E92.
Opšte informacije o ispitivanju tvrdoće po Vikersu
Indenter koji se koristi u Vikersovi metodi ispitivanja je dijamantska piramida sa kvadratnom osnovom, čije se suprotne strane sastaju na vrhu pod uglom od a = 136°. Nanosi se na uzorak ispitnom silom (prema standardu počevši od 10 g) i drži se u skladu sa vremenom držanja.
Optički se mere dužine obe dijagonale zaostalog ispitnog udubljenja. Vikersova tvrdoća se zatim izračunava iz proseka dijagonala i primenjene ispitne sile.
Procedura ispitivanja tvrdoće po Vikersu prema ISO 6507, ASTM E384
U Vikersovom ispitivanju tvrdoće, optičkom metodom, meri se veličina udubljenja (dijagonala) koje ostavlja indenter. Nasuprot tome, dubina udubljenja izazvana indenterom meri se u metodama merenja dubine (samo je Rockwell standardizovan).
Što je veće udubljenje koje ostavlja indenter pri definisanoj ispitnoj sili na površini radnog komada (uzorka), to je ispitivani materijal mekši.
Da bi se odredila Vikersova tvrdoća (HV) prema ISO 6507 i ASTM E384, utiskivač u obliku piramide (sa međufaznim uglom od 136°) se utiskuje u uzorak (obradak) sa definisanim ispitnim opterećenjem od 1 gf.
Proračun tvrdoće po Vikersu
- Vikersova tvrdoća (HV) je rezultat količnika primenjene ispitne sile (F u njutnima N) i površine preostalog udubljenja na uzorku (pogledajte formulu ispod). Za izračunavanje površine preostalog piramidalnog udubljenja koristi se prosek dve dijagonale d1 i d2 (u mm), jer osnovna površina Vikersovih udubljenja često nije baš kvadratna.
- Preporučeni opseg tvrdoće po Vikersu može se naći u standardu (ISO 6507) i standardu ASTM E384. U zavisnosti od ispitne sile i korišćenog materijala uzorka, vrednost tvrdoće po Vikersu je između 1 i 3.000 HV.
Primena ispitne sile
- U idealnom slučaju, ispitna sila se povećava od 0 do svoje konačne vrednosti u roku od 7 sekundi (minimiziranje merne nesigurnosti). Maksimalno dozvoljeni interval za vreme primene od standarda je 2 do 8 sekundi (nominalno vreme trajanja 7 s).
- Generalno, vreme zadržavanja za ispitnu silu je 10 do 15 sekundi (nominalno vreme trajanja 14 s). Ako je vreme zadržavanja duže, trajanje u sekundama se takođe mora navesti u vrednosti tvrdoće, npr.: 610 HV 10/30 (vreme zadržavanja od 30 s).
- Ispitne sile koje se koriste u makro opsegu u Vikersovom metodu su uglavnom znatno manje od onih koje se koriste u Brinellovi metodi. Preferirani izbor za makro opseg je 49, 98, 196, 294, 490 ili 980 N, pri čemu se 294 N najčešće koristi za ispitivanje u praksi.
Minimalno rastojanje ispitnih tačaka u Vikersovom metodu ispitivanja ISO 6507
Minimalna rastojanja između ispitnih tačaka (udubljenja) i do ivice uzorka, koja se koriste za Vikersovu metodu ispitivanja, definisana su standardom ISO 6507. Razlog za ova minimalna rastojanja je da se izbegne izobličenje rezultata ispitivanja tvrdoće, koje bi moglo nastati usled deformacije strukture materijala.
Minimalne vrednosti koje se moraju poštovati prema standardima nalaze se na dijagramu sa leve strane.
Prednosti i nedostaci ispitivanja tvrdoće Vikersovom metodom ispitivanja
Vickersova metoda nudi sledeće prednosti:
- Vikersova metoda se može koristiti sa svim materijalima i uzorcima za ispitivanje, od mekih do tvrdih, pošto postupak pokriva ceo opseg tvrdoće.
- Postoji samo jedan tip indentera, koji se može koristiti za sve Vikersove metode.
- Moguća su ispitivanja bez razaranja, tako da se ispitni uzorak može koristiti u druge svrhe.
Vikersova metoda ima sledeće nedostatke:
- Kvalitet površine uzorka mora biti dobar, jer se udubljenje meri optički. To znači da lokacija za ispitivanje mora biti pripremljena (brušena i polirana), inače je precizna procena teška.
- Proces je prilično spor (u poređenju sa Rockwell metodom). Ciklus ispitivanja traje negde između 30 i 60 sekundi, ne uključujući vreme potrebno za pripremu uzorka.
- Zbog potrebe da se izvrši procena optičkog udubljenja, Vickers tvrdomeri moraju biti opremljeni optičkim sistemom, što ih čini skupljim za kupovinu od Rockwell tvrdomera.
- Uopšteno govoreći, može se reći da Vikersova metoda postaje najčešća metoda ispitivanja u praksi zbog svoje raznovrsne primene, iako je potrebno pripremiti uzorke, a procena vrednosti tvrdoće je naporna.
