Тврдоћа по Викерсу

Уређај за испитивање тврдоће по Викерсу.

Тврдоћа по Викерсу (ознака: ХВ) је мера отпорности коју неки материјал пружа продирању дијамантне четверостране пирамиде с вршним углом од 136º, оптерећене силом Ф (Н).^[1] Тај је вршни угао одабран према челичној куглици пречника D (мм), која се користи код испитивања тврдоће по Бринелу, а оставља удубљење пречника д = 0,375 D (то одговара просечној вредности доње и горње границе пречника удубљења, које се креће од 0,25 до 0,5 пречника куглице D, унутар којих су употребљиви резултати испитивања тврдоће по Бринелу). Удубљење пирамиде даје квадрат на површини узорка, али због нетачности рада, несавршености узорка и сличног (често је квадрат искривљен), мере се обе дијагонале квадрата (д₁ и д₂) и узима се средња вредност дијагонале д. Због тога се резултати испитивања тврдоће по Бринелу и тврдоће по Викерсу добро подударају до 4500 Н/мм².^[2]

Тврдоћа по Викерсу је развијена у предузећу Викерс Лтд., као замена за испитивања тврдоће по Бринелу. Тврдоћа по Викерсу (ознака: ХВ) исказује се као напрезање на површини удубљења:

ХВ = Ф / А

где је: А – површина удубљења дијамантне четверостране пирамиде (мм²), Ф – притисна сила утискивања (Н). Површина удубљења дијамантне четверостране пирамиде се може израчунати:

A={\frac {d^{2}}{2\sin(136^{\circ }/2)}}

или приближно:

A\approx {\frac {d^{2}}{1,8544}}

где је д - средња вредност дијагонале д = (д1 + д2) / 2. Из тога произлази:

HV={\frac {F}{A}}\approx {\frac {1,8544F}{d^{2}}}

где је: Ф - притисна сила утискивања (Н).

Ограничења[уреди | уреди извор]

Ограничења за испитивања тврдоће по Викерсу су: ^[3]

дебљина узорка треба бити барем 8 пута већа од дубине утиснуте дијамантне четворостране пирамиде,
трајање повећања силе до коначне вредности износи 15 секунди, а њено деловање траје 30 или више секунди,
сила није ограничена, а она је ретко већа од 1000 Н (100 кг), а понекад је и врло мала, свега неколико мН.

Због тога се некад испитивање тврдоће по Викерсу означава ознаком xxxХВyy, као на пример 440ХВ30, или xxxХВyy/зз, ако се трајање силе разликује (на пример од 10 с на 15 с, те је ознака 440Хв30/20). Вредности значе:

440 – вредност тврдоће по Викерсу (4400 Н/мм²),
ХВ – ознака тврдоће по Викерсу,
30 – означава врједност силе у килограмима: 30 кг (294 Н).
20 - означава трајање силе ако се разликује од 10 с на 15 с.

Примери вредности ХВ за различите материјале:^[4]
Материјал	Вредност
316Л нерђајући челик	140ХВ30
347Л нерђајући челик	180ХВ30
Угљенични челик	55–120ХВ5
Жељезо	30–80ХВ5

Ограничења испитивања везано за руб узорка[уреди | уреди извор]

Код испитивања тврдоће по Викерсу треба пазити на удаљеност између утиснуте четверостране пирамиде и руба узорка, да се избегне утицај рубова на тврдоћу узорка. Најмање удаљености за мерење се могу наћи у стандардима ИСО 6507-1 и АСТМ Е384.

Стандард	Најмања удаљеност између отисака	Најмања удаљеност од центра отиска до руба узорка
ИСО 6507-1	> 3·д за челик и бакарне легуре и > 6·д за лагане метале	2.5·д челик и бакарне легуре и > 3·д за лагане метале
АСТМ Е384	2.5·д	2.5·д

Предности и недостаци[уреди | уреди извор]

Викерс је својом методом уклонио главне недостатке Бринелове методе, те је применом ове методе могуће мерити и најтврђе материјале. Овдје тврдоћа није зависна од примењене силе. Први недостатак уклоњен је применом најтврђег материјала: дијаманта за утискивач, а други геометријом утискивања. Отисак је врло мален, те не оштећује површину (важно при мерењу тврдоће готових производа). Могуће је мерити и врло танке узорке применом мале силе. Надаље употребом мале силе могуће је мерити тврдоћу појединих кристалних зрна. Викерсова метода једина је примењива у научно - истраживачком раду на подручју материјала.^[5]

Недостатак је што осим финог брушења, потребно је и полирање узорака, као што се то ради у металографској припреми. За мерење величине отиска није довољно помично мерило као код Бринела, већ мерни микроскоп.

Поређење разних поступака испитивања тврдоће[уреди | уреди извор]

Постоје разни поступци за испитивања тврдоће, а понекад и није могуће сасвим тачно упоредити ране поступке, тако да следећа табела даје приближне вредности, да би се вредности могле упоредити:

Тврдоћа по Бринелу (10 мм куглица, 3000 кг сила)	Тврдоћа по Викерсу ХВ (120 кг)	Тврдоћа по Роквелу ХРЦ (120º стожац, 150 кг)	Тврдоћа по Роквелу ХРБ (1,5875 мм куглица, 100 кг)	Либ ХЛД^[6]
800	-	72	-	857
780	1220	71	-	850
760	1170	70	-	843
745	1114	68	-	837
725	1060	67	-	829
712	1021	66	-	824
682	940	65	-	812
668	905	64	-	806
652	867	63	-	799
626	803	62	-	787
614	775	61	-	782
601	746	60	-	776
590	727	59	-	770
576	694	57	-	763
552	649	56	-	751
545	639	55	-	748
529	606	54	-	739
514	587	53	120	731
502	565	52	119	724
495	551	51	119	719
477	534	49	118	709
461	502	48	117	699
451	489	47	117	693
444	474	46	116	688
427	460	45	115	677
415	435	44	115	669
401	423	43	114	660
388	401	42	114	650
375	390	41	113	640
370	385	40	112	635
362	380	39	111	630
351	361	38	111	621
346	352	37	110	617
341	344	37	110	613
331	335	36	109	605
323	320	35	109	599
311	312	34	108	588
301	305	33	107	579
293	291	32	106	572
285	285	31	105	565
276	278	30	105	557
269	272	29	104	550
261	261	28	103	542
258	258	27	102	539
249	250	25	101	530
245	246	24	100	526
240	240	23	99	521
237	235	23	99	518
229	226	22	98	510
224	221	21	97	505
217	217	20	96	497
211	213	19	95	491
206	209	18	94	485
203	201	17	94	482
200	199	16	93	478
196	197	15	92	474
191	190	14	92	468
187	186	13	91	463
185	184	12	91	461
183	183	11	90	459
180	177	10	89	455
175	174	9	88	449
170	191	7	87	443
167	168	6	87	439
165	165	5	86	437
163	162	4	85	434
160	159	3	84	430
156	154	2	83	425
154	152	1	82	423
152	150	-	82	420
150	149	-	81	417
147	147	-	80	413
145	146	-	79	411
143	144	-	79	408
141	142	-	78	405
140	141	-	77	404
135	135	-	75	397
130	130	-	72	390
114	120	-	67	365
105	110	-	62	350
95	100	-	56	331
90	95	-	52	321
81	85	-	41	300
76	80	-	37	287

Поређење с Мосовом лествицом[уреди | уреди извор]

Поређење Мосове лествице с тврдоћом по Викерсу:^[7]

Минерал (назив)	Мосова тврдоћа	Тврдоћа по Викерсу (ХВ) кг/мм²
Графит	1 – 2	ВХН₁₀ = 7 – 11
Калај	1,5	ВХН₁₀ = 7 – 9
Бизмут	2 – 2,5	ВХН₁₀₀ = 16 – 18
Злато	2,5	ВХН₁₀ = 30 – 34
Сребро	2,5	ВХН₁₀₀ = 61 – 65
Калкоцит	2,5 – 3	ВХН₁₀₀ = 84 – 87
Бакар	2,5 – 3	ВХН₁₀₀ = 77 – 99
Оловни сјајник (галенит)	2,5	ВХН₁₀₀ = 79 – 104
Сфалерит	3,5 – 4	ВХН₁₀₀ = 208 – 224
Хезлеводит	4	ВХН₁₀₀ = 230 – 254
Каролит	4,5 – 5,5	ВХН₁₀₀ = 507 – 586
Гетит	5 – 5,5	ВХН₁₀₀ = 667
Хематит	5 – 6	ВХН₁₀₀ = 1000 – 1100
Хромит	5,5	ВХН₁₀₀ = 1278 – 1456
Анатас	5,5 – 6	ВХН₁₀₀ = 616 – 698
Рутил	6 – 6,5	ВХН₁₀₀ = 894 – 974
Пирит	6 – 6,5	ВХН₁₀₀ = 1505 – 1520
Бовеит	7	ВХН₁₀₀ = 858 – 1288
Еуклас	7,5	ВХН₁₀₀ = 1310
Хром	8,5	ВХН₁₀₀ = 1875 – 2000

Види још[уреди | уреди извор]

Тврдоћа хемијских елемената

Референце[уреди | уреди извор]

^ Р.L. Смитх & Г.Е. Сандланд, "Ан Аццурате Метход оф Детермининг тхе Харднесс оф Металс, wитх Партицулар Референце то Тхосе оф а Хигх Дегрее оф Харднесс," Процеедингс оф тхе Институтион оф Мецханицал Енгинеерс, Вол. I, 1922, пп. 623–641.
^ "Стројарски приручник", Бојан Краут, Техничка књига Загреб 2009.
^ "Техничка енциклопедија", главни уредник Хрвоје Пожар, Графички завод Хрватске, 1987.
^ "Смитхеллс Металс Референце Боок", 8тх Едитион, цх. 22
^ [1] "Поступци мјерења тврдоће", www.вораx.хр/документи/хр, 2011.
^ Х.Поллок, „Умwертунг дер Скален“ (“Цонверсион оф Сцалес”), Qуалитäт унд Зуверлäссигкеит, Аусгабе 4/2008.
^ [2] миндат.орг

Литература[уреди | уреди извор]

Меyерс анд Цхаwла (1999). „Сецтион 3.8”. Мецханицал Бехавиор оф Материалс. Прентице Халл, Инц.
АСТМ Е92: Стандард метход фор Вицкерс харднесс оф металлиц материалс (wитхдраwн анд реплацед бy Е384-10е2)
АСТМ Е384: Стандард Тест Метход фор Кнооп анд Вицкерс Харднесс оф Материалс
ИСО 6507-1: Металлиц материалс – Вицкерс харднесс тест – Парт 1: Тест метход
ИСО 6507-2: Металлиц материалс – Вицкерс харднесс тест – Парт 2: Верифицатион анд цалибратион оф тестинг мацхинес
ИСО 6507-3: Металлиц материалс – Вицкерс харднесс тест – Парт 3: Цалибратион оф референце блоцкс
ИСО 6507-4: Металлиц материалс – Вицкерс харднесс тест – Парт 4: Таблес оф харднесс валуес
ИСО 18265: Металлиц материалс – Цонверсион оф Харднесс Валуес

Спољашње везе[уреди | уреди извор]

Видео он тхе Вицкерс харднесс тест
Вицкерс харднесс тест
Цонверсион табле – Вицкерс, Бринелл, анд Роцкwелл сцалес

[1] Р.L. Смитх & Г.Е. Сандланд, "Ан Аццурате Метход оф Детермининг тхе Харднесс оф Металс, wитх Партицулар Референце то Тхосе оф а Хигх Дегрее оф Харднесс," Процеедингс оф тхе Институтион оф Мецханицал Енгинеерс, Вол. I, 1922, пп. 623–641.

[2] "Стројарски приручник", Бојан Краут, Техничка књига Загреб 2009.

[3] "Техничка енциклопедија", главни уредник Хрвоје Пожар, Графички завод Хрватске, 1987.

[4] "Смитхеллс Металс Референце Боок", 8тх Едитион, цх. 22

[5] [1] "Поступци мјерења тврдоће", www.вораx.хр/документи/хр, 2011.

[6] Х.Поллок, „Умwертунг дер Скален“ (“Цонверсион оф Сцалес”), Qуалитäт унд Зуверлäссигкеит, Аусгабе 4/2008.

[7] [2] миндат.орг

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]