Кіріспе
Қаттылық сынағы
Викерс қаттылық сынағы 1921 жылы Роберт Л. Смит және Джордж Е. Сэндленд Vickers Ltd компаниясында материалдардың қаттылығын өлшеу үшін Бринелл әдісіне балама ретінде әзірленген. Викерс сынағы басқа қаттылық сынақтарына қарағанда қолдануға ыңғайлы, себебі қажетті есептеулер индентердің өлшеміне тәуелсіз, ал индентерді қаттылығына қарамастан барлық материалдар үшін пайдалануға болады. Барлық жалпы қаттылық өлшемдеріндегідей, негізгі принцип – материалдың стандартты күштен пластикалық деформацияға қарсы тұру қабілетін бағалау болып табылады. Викерс сынағы барлық металдар үшін қолданылады және қаттылық сынақтары арасындағы ең кең ауқымды шкалалардың біріне ие. Сынақ нәтижесінде алынған қаттылық бірлігі Викерс пирамидалық саны (HV) немесе алмаз пирамидалық қаттылығы (DPH) деп аталады. Қаттылық санын паскаль бірліктеріне түрлендіруге болады, бірақ оны сол бірліктерде өлшенетін қысыммен шатастырмау керек. Қаттылық саны күшке перпендикуляр емес, ойықтың беткі ауданындағы жүктеме арқылы анықталады, сондықтан ол қысым емес.
Сақтық шаралары
Қаттылық сынақтарын жүргізу кезінде, жұмыста қатайған аймақтардың және жиектің әсерінің өзара әрекеттесуін болдырмау үшін, іздер арасындағы ең аз қашықтық және іздің сынама жиегіне дейінгі қашықтық ескерілуі тиіс. Бұл ең төменгі қашықтықтар ISO 6507-1 және ASTM E384 стандарттары бойынша өзгеше. Стандарт | Іздер арасындағы қашықтық | Із ортасынан сынама жиегіне дейінгі қашықтық --- | --- | --- ISO 6507-1 | болат және мыс қорытпалары үшін > 3·d және жеңіл металдар үшін > 6·d | болат және мыс қорытпалары үшін 2.5·d және жеңіл металдар үшін > 3·d ASTM E384 | 2.5·d | 2.5·d Викерс мәндері әдетте сынақ күшіне тәуелсіз: күш кемінде 200 гф болғанда, олар 500 гф және 50 кгф үшін бірдей болады. Дегенмен, төмен жүктемелі іздер көбінесе қаттылықтың із тереңдігіне тәуелділігін көрсетеді, бұл із өлшемі әсері (ISE) деп аталады. Кішкентай із өлшемдері микроқұрылымға байланысты қаттылық мәндерін көрсетеді. Жұқа сынамалар үшін, субстрат әсерінен тереңдік мәселесі туындауы мүмкін. Жалпы ереже бойынша, сынама қалыңдығы із диаметрінен 2,5 есе артық болуы керек. Балама ретінде, тереңдік келесі формула бойынша есептелуі мүмкін:
Vickers values are generally independent of the test force: they will come out the same for 500 gf and 50 kgf, as long as the force is at least 200 gf. However, lower load indents often display a dependence of hardness on indent depth known as the indentation size effect (ISE). Small indent sizes will also have microstructure dependent hardness values. For thin samples indentation depth can be an issue due to substrate effects. As a rule of thumb the sample thickness should be kept greater than 2.5 times the indent diameter. Alternatively indent depth, , can be calculated according to:
SI бірліктеріне аудару
Викерс қаттылық санын SI бірліктеріне түрлендіру үшін, қаттылық санын килограмм-күшпен шаршы миллиметрге (kgf/mm2) стандартты гравитациямен көбейту қажет, қаттылықты МПа (Н/мм2) алу үшін, ал қаттылықты ГПа алу үшін 1000-ға бөлу керек. Викерс қаттылығын беттік ауданына емес, шегіністің проекциялық ауданына негізделіп SI қаттылығына түрлендіруге болады. Проекциялық аудан, , Викерс индентерінің геометриясы үшін былай анықталады: Бұл қаттылық кейде орташа контактілік аудан немесе Мейер қаттылығы деп аталады, және идеалды жағдайда проекциялық ауданды қолдана отырып анықталған басқа қаттылық сынақтарымен тікелей салыстыруға болады. Өлшенген қаттылыққа әсер ететін түрлі масштаб факторларына байланысты басқа қаттылық сынақтарымен салыстыру кезінде сақтық таныту қажет.
This hardness is sometimes referred to as the mean contact area or Meyer hardness, and ideally can be directly compared with other hardness tests also defined using projected area. Care must be used when comparing other hardness tests due to various size scale factors which can impact the measured hardness.
Тартылу беріктігін бағалау
Егер HV алғашқыда Н/мм2 (МПа) бірліктерімен берілсе, немесе кгф/мм2 бірліктерінен түрлендірілсе, материалдың созу беріктігін (МПа) σu ≈ HV/c ретінде шамалауға болады, мұнда c – материалдың ағымдану беріктігімен, Пуассон коэффициентімен, жұмысты қатайту көрсеткішімен және әдетте 2 мен 4 аралығында өзгеретін геометриялық факторлармен анықталатын тұрақты шама. Яғни, егер HV Н/мм2 (демек, МПа) бірліктерімен берілсе, онда созу беріктігі (МПа) ≈ HV/3. Бұл эмпирикалық заң материалдың жұмысты қатайту қасиеттеріне байланысты өзгереді.
Қолдану
Convair 580 авиалайнеріне арналған қанатты бекіту штифтері мен оймалары ұшақ өндірушісімен 390HV5 Vickers қаттылығы стандартына сәйкес қатайтылуы тиіс болды, мұндағы "5" – бес килопондты білдіреді. Алайда, Partnair 394 рейсімен ұшқан ұшақта бұл штифтердің орнына төмен сапалы бөлшектер қойылғаны анықталды, бұл олардың жылдам тозуына және нәтижесінде ұшақтың жоғалуына алып келді. Апатты тергеушілер зерттеу барысында төмен сапалы штифтердің қаттылығы шамамен 200–230HV5 құрағанын анықтады.