Norma ASTM E384 dotycząca metody badania twardości materiałów metodą mikrowgłębień, opracowana przez Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM), opisuje metodę badania twardości materiałów metodą mikrowgłębień. Metoda ta obejmuje badania mikrowgłębień wykonywane za pomocą twardościomierzy Knoopa i Vickersa przy siłach od 9,8 x 10⁻³ do 9,8 N (1 do 1000 gf).
Niniejsza metoda badawcza obejmuje analizę potencjalnych źródeł błędów, które mogą wystąpić podczas badania mikrowgnieceń, oraz w jaki sposób czynniki te wpływają na czułość, odchylenie, powtarzalność i odtwarzalność wyników badania.
Informacje dotyczące wymagań dotyczących bezpośredniej weryfikacji i kalibracji maszyny wytrzymałościowej oraz wymagań dotyczących produkcji i kalibracji bloków referencyjnych do pomiaru twardości Vickersa i Knoopa zawarto w normie „ASTM E92 Standardowe metody badań twardości Vickersa i twardości Knoopa materiałów metalowych”.
W tej metodzie badawczej twardość określa się na podstawie utworzenia bardzo małego wgłębienia przy użyciu stosunkowo niewielkiej siły w porównaniu z tradycyjnymi metodami wciskania. Wgłębnik Knoopa lub Vickersa, wykonany z diamentu o określonej geometrii, jest dociskany do powierzchni próbki badawczej z siłą od 1 do 1000 gf za pomocą maszyny wytrzymałościowej specjalnie zaprojektowanej do tego typu prac.
Wielkość wgłębienia mierzy się za pomocą mikroskopu świetlnego wyposażonego w soczewkę filarową lub innego urządzenia pomiarowego. Liczbę twardości Knoopa uzyskuje się, dzieląc siłę nacisku przez rzutowaną powierzchnię wgłębienia. Liczbę twardości Vickersa uzyskuje się, dzieląc siłę nacisku przez powierzchnię wgłębienia.
Po usunięciu wgłębnika po cyklu obciążenia zakłada się, że nie występuje odkształcenie sprężyste, co oznacza, że wgłębnik zachowuje swój kształt po usunięciu siły, ale nie zawsze jest to prawdą. W teście Knoopa przyjmuje się, że stosunek długiej przekątnej odcisku do krótkiej przekątnej jest taki sam jak w przypadku wgłębnika, ale nie zawsze jest to prawdą ze względu na odkształcenie sprężyste.
Badania twardości okazały się bardzo przydatne w ocenie materiałów, kontroli jakości procesów produkcyjnych oraz pracach badawczo-rozwojowych. Choć twardość ma charakter eksperymentalny, może być powiązana z wytrzymałością na rozciąganie wielu metali i stopów, a także jest wskaźnikiem skrawalności, odporności na zużycie, udarności i ciągliwości.
Badania mikroindentacji służą do oceny i pomiaru zmian twardości zachodzących na niewielkiej odległości. Zmiany te mogą być celowe i wynikać z lokalnych procesów hartowania powierzchni, takich jak śrutowanie, ciągnienie na zimno, hartowanie płomieniowe, hartowanie indukcyjne lub nawęglanie, azotowanie lub węgloazotowanie. Mogą być również niezamierzone i wynikać z takich problemów, jak nawęglanie, lokalne zmiękczenie w trakcie eksploatacji lub segregacja składu/mikrostruktury. Niskie siły nacisku umożliwiają również badanie twardości materiałów zbyt cienkich lub zbyt małych do badania makroindentacji. Badania mikroindentacji umożliwiają badanie twardości określonych faz lub składników oraz obszarów lub nachyleń, które są zbyt małe, aby można je było ocenić za pomocą badań makroindentacji.
Ponieważ testy twardości metodą mikrowciskania ujawniają różnice w twardości typowe dla większości materiałów, pojedyncza wartość testu może nie odzwierciedlać twardości w stanie surowym. Do określenia twardości w stanie surowym można użyć testów Vickersa przy 1000 gf, ale tak jak w przypadku każdego testu twardości, zaleca się wykonanie serii wcisków i obliczenie średniej oraz odchylenia standardowego w razie potrzeby lub w zależności od potrzeb.
Badanie twardości metodą mikrowgnieceń jest zazwyczaj przeprowadzane w celu pomiaru zmian twardości na małych odległościach. Do określenia tych różnic wymagane jest bardzo małe fizyczne wgniecenie. Urządzenia pomiarowe, które wytwarzają wgniecenia przy bardzo niskich siłach nacisku, muszą być starannie skonstruowane, aby precyzyjnie przykładać siły pomiarowe dokładnie w zamierzonym miejscu, oraz posiadać wysokiej jakości układ optyczny, umożliwiający precyzyjny pomiar przekątnych małych wgnieceń. Siły pomiarowe w górnym zakresie zdefiniowanego tutaj zakresu sił można wykorzystać do oceny twardości w stanie nasypowym.
Zasadniczo, odcisk Vickersa jest bardziej odpowiedni do określania właściwości objętościowych (przeciętnych), ponieważ twardość Vickersa nie zmienia się wraz z siłą nacisku w zakresie od 25 do 1000 gf, ponieważ geometria odcisku jest stała w funkcji głębokości odcisku. Jednakże odcisk Knoopa nie jest geometrycznie jednorodny w zależności od głębokości, a twardość Knoopa zmienia się w całym zdefiniowanym tutaj zakresie siły (i poza nim), szczególnie przy najwyższej sile nacisku wynoszącej 200 gf.
Główne powody, dla których norma ASTM E384 jest ważna, to:
Krótko mówiąc, norma ASTM E384 jest niezbędna, gdy do celów inżynieryjnych, produkcyjnych lub badawczych potrzebne są dokładne i spójne pomiary mikrotwardości.
Nasza organizacja, która od lat wspiera firmy z wszystkich sektorów, oferując szeroki zakres usług testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, dysponuje silnym zespołem pracowników, którzy uważnie śledzą światowe osiągnięcia nauki i technologii oraz stale się rozwijają. W tym kontekście świadczymy również usługi testowe zgodnie z normą ASTM E384 dotyczącą metody badania twardości materiałów metodą mikrowgnieceń.
Możesz poprosić nas o wypełnienie formularza, aby umówić się na spotkanie, uzyskać bardziej szczegółowe informacje lub poprosić o ocenę.
