Измерение микротвердости металлических образцов методом Виккерса

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

[pic 1]

Инженерная школа ядерных технолгий

Отделение экспериметальной физики

Направление - 03.03.02 «Физика»

Измерение микротвердости металлических образцов

методом Виккерса

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

по дисциплине:

Экспериментальные методы в исследовании конденсированного состояния

Томск - 2022

Цель работы: ознакомление с методами измерения микротвердости металлов и сплавов; проведение измерения микротвердости металлических образцов методом Виккерса.

Приборы и принадлежности: микротвердомер HV-1000, образцы для исследования.

1.Теоретическое введение

Одной из наиболее распространенных характеристик, определяющих качество металлов и сплавов, возможность их применения в различных конструкциях и при различных условиях работы, является твердость. Испытания на твердость производятся чаще, чем определение других механических характеристик металлов: прочности, относительного удлинения и др.

Метод определения твердости по Виккерсу основан на исследовании зависимости глубины проникновения алмазного конуса (индентора) в исследуемый материал от величины усилия. После снятия усилия на поверхности образца остается отпечаток, соответствующий глубине погружения индентора. Ввиду того, что геометрические размеры индентора известны и строго регламентированы, вместо глубины погружения определяют площадь отпечатка в поверхностном слое испытуемого материала.

Некоторые механические свойства могут быть в основном определены на основе полученных значений твердости материала. Даже наиболее уязвимые материалы могут быть изучены на предмет микротвердости. в промышленности это испытание является методом контроля продукции . например, тест на твердость позволяет обнаруживать различия между партиями одного и того же материала и при необходимости удалять продукты, не отвечающие критериям твердости.

Метод Виккерса

Процесс измерения твердости по Виккерсу заключается во введении четырехугольной пирамиды из алмаза в исследуемый образец, как показано на рисунке 1. Угол вершины между противоположными гранями пирамиды составляет 136°.

[pic 2]

Рисунок 1 - Схема измерения микротвердости по методу Виккерса

Твёрдость вычисляется по формулам, приведенным ниже:

                 (1)[pic 3]

или

                     (2)[pic 4]

где P – нагрузка, кгс; F – нагрузка, Н; d – среднее арифметическое значение длин обеих диагоналей отпечатка после снятия нагрузки, мм; α – угол между гранями пирамидки, равный 136°.

Этот метод удобен и точен, обеспечивая наиболее надежные результаты для материалов с высокой твердостью.Этот метод не подходит для измерения неоднородных и крупнозернистых структур.

Требования к образцам:

- Испытуемый образец должен быть очищен от грязи и хорошо отполирован (требуется тонкая шлифовка и тщательная полировка); на его поверхности не должно быть оксидной пленки;

- Минимальная толщина образца должна превышать в 1,2-1,5 раза диагональ отпечатка, в зависимости от типа материала;

- Расстояние между головкой углубления или углублением, полученным после края образца, должно превышать, по крайней мере, в 2,5 раза диагональ пирамиды.