Tvrdoća po Vikersu

thumb|desno|250px|Prikaz ispitivanja tvrdoće po Vikersu. thumb|desno|250px|Zbog netačnosti rada, nesavršenosti uzorka i sličnog (često je kvadrat iskrivljen), mere se obe dijagonale kvadrata (d1 i d2) i uzima se srednja vrednost dijagonale d. thumb|desno|250px|Uređaj za ispitivanje tvrdoće po Vikersu.

Tvrdoća po Vikersu (oznaka: HV) je mera otpornosti koju neki materijal pruža prodiranju dijamantne četverostrane piramide s vršnim uglom od 136º, opterećene silom F (N).R.L. Smith & G.E. Sandland, "An Accurate Method of Determining the Hardness of Metals, with Particular Reference to Those of a High Degree of Hardness," Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Vol. I, 1922, pp. 623–641. Taj je vršni ugao odabran prema čeličnoj kuglici prečnika D (mm), koja se koristi kod ispitivanja tvrdoće po Brinelu, a ostavlja udubljenje prečnika d = 0,375 D (to odgovara prosečnoj vrednosti donje i gornje granice prečnika udubljenja, koje se kreće od 0,25 do 0,5 prečnika kuglice D, unutar kojih su upotrebljivi rezultati ispitivanja tvrdoće po Brinelu). Udubljenje piramide daje kvadrat na površini uzorka, ali zbog netačnosti rada, nesavršenosti uzorka i sličnog (često je kvadrat iskrivljen), mere se obe dijagonale kvadrata (d1 i d2) i uzima se srednja vrednost dijagonale d. Zbog toga se rezultati ispitivanja tvrdoće po Brinelu i tvrdoće po Vikersu dobro podudaraju do 4500 N/mm2."Strojarski priručnik", Bojan Kraut, Tehnička knjiga Zagreb 2009.

Tvrdoća po Vikersu je razvijena u preduzeću Vikers Ltd., kao zamena za ispitivanja tvrdoće po Brinelu. Tvrdoća po Vikersu (oznaka: HV) iskazuje se kao naprezanje na površini udubljenja: HV = F / A gde je: A – površina udubljenja dijamantne četverostrane piramide (mm2), F – pritisna sila utiskivanja (N). Površina udubljenja dijamantne četverostrane piramide se može izračunati:

ili približno:

gde je d - srednja vrednost dijagonale d = (d1 + d2) / 2. Iz toga proizlazi:

gde je: F - pritisna sila utiskivanja (N).

Ograničenja

Ograničenja za ispitivanja tvrdoće po Vikersu su: "Tehnička enciklopedija", glavni urednik Hrvoje Požar, Grafički zavod Hrvatske, 1987. debljina uzorka treba biti barem 8 puta veća od dubine utisnute dijamantne četvorostrane piramide, trajanje povećanja sile do konačne vrednosti iznosi 15 sekundi, a njeno delovanje traje 30 ili više sekundi, sila nije ograničena, a ona je retko veća od 1000 N (100 kg), a ponekad je i vrlo mala, svega nekoliko mN. Zbog toga se nekad ispitivanje tvrdoće po Vikersu označava oznakom xxxHVyy, kao na primer 440HV30, ili xxxHVyy/zz, ako se trajanje sile razlikuje (na primer od 10 s na 15 s, te je oznaka 440Hv30/20). Vrednosti znače: 440 – vrednost tvrdoće po Vikersu (4400 N/mm2), HV – oznaka tvrdoće po Vikersu, 30 – označava vrjednost sile u kilogramima: 30 kg (294 N). 20 - označava trajanje sile ako se razlikuje od 10 s na 15 s.

+ Primeri vrednosti HV za različite materijale: "Smithells Metals Reference Book", 8th Edition, ch. 22 Materijal Vrednost 316L nerđajući čelik 140HV30 347L nerđajući čelik 180HV30 Ugljenični čelik 55–120HV5 Željezo 30–80HV5

Ograničenja ispitivanja vezano za rub uzorka

Kod ispitivanja tvrdoće po Vikersu treba paziti na udaljenost između utisnute četverostrane piramide i ruba uzorka, da se izbegne uticaj rubova na tvrdoću uzorka. Najmanje udaljenosti za merenje se mogu naći u standardima ISO 6507-1 i ASTM E384.

Standard Najmanja udaljenost između otisaka Najmanja udaljenost od centra otiska do ruba uzorka ISO 6507-1 > 3·d za čelik i bakarne legure i > 6·d za lagane metale 2.5·d čelik i bakarne legure i > 3·d za lagane metale ASTM E384 2.5·d 2.5·d

Prednosti i nedostaci

Vikers je svojom metodom uklonio glavne nedostatke Brinelove metode, te je primenom ove metode moguće meriti i najtvrđe materijale. Ovdje tvrdoća nije zavisna od primenjene sile. Prvi nedostatak uklonjen je primenom najtvrđeg materijala: dijamanta za utiskivač, a drugi geometrijom utiskivanja. Otisak je vrlo malen, te ne oštećuje površinu (važno pri merenju tvrdoće gotovih proizvoda). Moguće je meriti i vrlo tanke uzorke primenom male sile. Nadalje upotrebom male sile moguće je meriti tvrdoću pojedinih kristalnih zrna. Vikersova metoda jedina je primenjiva u naučno - istraživačkom radu na području materijala. "Postupci mjerenja tvrdoće", www.vorax.hr/dokumenti/hr, 2011.

Nedostatak je što osim finog brušenja, potrebno je i poliranje uzoraka, kao što se to radi u metalografskoj pripremi. Za merenje veličine otiska nije dovoljno pomično merilo kao kod Brinela, već merni mikroskop.

Poređenje raznih postupaka ispitivanja tvrdoće Postoje razni postupci za ispitivanja tvrdoće, a ponekad i nije moguće sasvim tačno uporediti rane postupke, tako da sledeća tabela daje približne vrednosti, da bi se vrednosti mogle uporediti:

Tvrdoća po Brinelu (10 mm kuglica, 3000 kg sila)Tvrdoća po Vikersu HV (120 kg)Tvrdoća po Rokvelu HRC (120º stožac, 150 kg)Tvrdoća po Rokvelu HRB (1,5875 mm kuglica, 100 kg)Lib HLDH.Pollok, „Umwertung der Skalen“ (“Conversion of Scales”), Qualität und Zuverlässigkeit, Ausgabe 4/2008.800-72-857780122071-850760117070-843745111468-837725106067-829712102166-82468294065-81266890564-80665286763-79962680362-78761477561-78260174660-77659072759-77057669457-76355264956-75154563955-74852960654-7395145875312073150256552119724495551511197194775344911870946150248117699451489471176934444744611668842746045115677415435441156694014234311466038840142114650375390411136403703854011263536238039111630351361381116213463523711061734134437110613331335361096053233203510959931131234108588301305331075792932913210657228528531105565276278301055572692722910455026126128103542258258271025392492502510153024524624100526240240239952123723523995182292262298510224221219750521721720964972112131995491206209189448520320117944822001991693478196197159247419119014924681871861391463185184129146118318311904591801771089455175174988449170191787443167168687439165165586437163162485434160159384430156154283425154152182423152150-82420150149-81417147147-80413145146-79411143144-79408141142-78405140141-77404135135-75397130130-72390114120-67365105110-6235095100-563319095-523218185-413007680-37287

Poređenje s Mosovom lestvicom

Poređenje Mosove lestvice s tvrdoćom po Vikersu: mindat.org

Mineral(naziv)Mosova tvrdoćaTvrdoća po Vikersu (HV)kg/mm2Grafit1 – 2VHN10 = 7 – 11Kalaj1,5VHN10 = 7 – 9Bizmut2 – 2,5VHN100 = 16 – 18Zlato2,5VHN10 = 30 – 34Srebro2,5VHN100 = 61 – 65Kalkocit2,5 – 3VHN100 = 84 – 87Bakar2,5 – 3VHN100 = 77 – 99Olovni sjajnik (galenit)2,5VHN100 = 79 – 104 Sfalerit3,5 – 4VHN100 = 208 – 224Hezlevodit4VHN100 = 230 – 254Karolit4,5 – 5,5VHN100 = 507 – 586Getit5 – 5,5VHN100 = 667Hematit5 – 6VHN100 = 1000 – 1100Hromit5,5VHN100 = 1278 – 1456Anatas5,5 – 6VHN100 = 616 – 698Rutil6 – 6,5VHN100 = 894 – 974Pirit6 – 6,5VHN100 = 1505 – 1520Boveit7VHN100 = 858 – 1288 Euklas7,5VHN100 = 1310 Hrom8,5VHN100 = 1875 – 2000

Vidi još Tvrdoća hemijskih elemenata

Reference

Literatura

ASTM E92: Standard method for Vickers hardness of metallic materials (withdrawn and replaced by E384-10e2) ASTM E384: Standard Test Method for Knoop and Vickers Hardness of Materials ISO 6507-1: Metallic materials – Vickers hardness test – Part 1: Test method ISO 6507-2: Metallic materials – Vickers hardness test – Part 2: Verification and calibration of testing machines ISO 6507-3: Metallic materials – Vickers hardness test – Part 3: Calibration of reference blocks ISO 6507-4: Metallic materials – Vickers hardness test – Part 4: Tables of hardness values ISO 18265: Metallic materials – Conversion of Hardness Values

Spoljašnje veze Video on the Vickers hardness test Vickers hardness test Conversion table – Vickers, Brinell, and Rockwell scales

Категорија:Материјали Категорија:Металургија