Vickers - nejvšestrannější metoda měření tvrdosti a mikrotvrdosti

Kompletní popis této metody je obsažen v normě ČSN EN ISO 6507-1.

Metoda je založena na proniknutí zkušebního tělesa, indentoru, do zkoumaného materiálu a následném zjištění velikosti vtisku. Indentorem v tomto případě je diamantový pravidelný čtyřboký jehlan s vrcholovým úhlem 136°. Do výpočtového vzorce se dosazují délky dvou úhlopříček útvaru, který vtiskem na povrchu vznikne. Tím zjistíme hloubku vtisku a požadovanou výslednou tvrdost.

Vickersova zkouška se označuje HV (angl. Hardness Vickers), je poměrně univerzální a lze ji použít pro tvrdé i měkké materiály. Její nespornou výhodou je, že výsledná hodnota tvrdosti se neliší v závislosti na použité zatěžovací síle, tedy v případě měření homogenního materiálu. Při zkoušce tvrdosti vrstev je třeba, aby maximální hloubka vtisku nepřesáhla 1/10 tloušťky zkoušené vrstvy. V takovémto případě se volí zatížení od 10 gf, ve speciálních případech i od 0,1 gf.

Video: Měření tvrdosti Vickers ISO 6507

Je možné měřit až tisíce bodů na jednom vzorku

Měření dle Vickerse se často také používá pro vícebodová měření na jednom vzorku. Tato metoda se používá v kombinaci s motorizovaným stolem v osách X-Y-Z.

Existují různé druhy vzorků a taktéž požadavků na měření tvrdosti. Kromě klasického měření v jednom bodě nás může zajímat tzv. plošná tvrdost. Základem jsou stovky, někdy i tisíce vpichů rozmístěných v pravidelných rozestupech tak, aby jeden vpich neovlivňoval druhý. Takto dostaneme velké množství dat, které bývá zpracováno do podoby 2D / 3D grafů tvrdosti, eventuálně jako barevná škála tvrdosti, kterou lze zobrazit přímo na měřeném vzorku. Tím dostáváme naprosto jasnou a komplexní představu o tvrdosti zkoušeného vzorku.

Vnitřní struktura materiálu

Zajímavým měřením, které je v dnešní době nezbytné pro celou řadu odvětví průmyslu, je měření vnitřních vlastností materiálu. Touto problematikou se podrobně zabývá metalografie.

Povrchovou úpravou materiálu (např. kalení, nitridace nebo chromování) vznikají ve struktuře materiálu vrstvy s odlišnou tvrdostí. Měřit hloubku těchto vrstev umíme v řezu materiálem díky automatickým tvrdoměrům Vickers. Hloubka vrstvy se měří několika body, které jsou rozmístěny většinou ve schématu ZIG-ZAG, jejichž osa směřuje kolmo od povrchu vzorku. Tyto body musí být co nejblíže, a přitom v dostatečné vzdálenosti od sebe, aby se jednotlivé vpichy vzájemně neovlivňovaly. Výpočet z naměřených dat je prováděn metodami CHD (angl. Case Hardness Depth), Eht, Rht,
nebo Nht.

Automatické tvrdoměry Vickers dnes již tyto operace zvládají poměrně rychle a uživatelské nastavení je velmi snadné.

Související normy
EN ISO 2639, EN 10328 a ISO 3754, DIN 50190/3

Kontrola svarů ISO 14271

Dalším uplatněním pro měření tvrdosti dle Vickerse s motorizovaným stolem je měření svarů materiálů dle normy ISO 14271. Pro tuto zkoušku se používá zatížení 1,961 N a 9,807 N. Zkouška tvrdosti musí být provedena na zkušebním vzorku s příčným řezem přes svar. Tloušťka zkušebního kusu musí být nejméně 1,5 násobek úhlopříčky vtisku tvrdosti.

Umístění vtisků musí být v základním materiálu, tepelně ovlivněné oblasti svaru a svarové čočce. Přesný postup a měřené body popisuje výše zmíněná norma.
 

Pomocí softwaru IMPRESSIONS je možné nastavit jednotlivé body velice jednoduše z přednastavených vzorů, které splňují požadavky normy a k nastavení je třeba zlomek času oproti manuálním verzím tvrdoměrů.