Устаткування, прилади та матеріали

Використовується методика визначення мікротвердості з початку 40-х років ХХ століття. Перший мікротвердомір виготовили радянські вчені М.М. Хрущев, Е.С. Беркович. Метод визначення мікротвердості є стандартизований (ГОСТ 9450-76). Вимірювання мікротвердості проводять на твердомірах типу ПМТ-3. Індентор – алмазна пірамідка. Найчастіше використовують пірамідку Віккерса (див. рис. 5.1, а) (чотирьохгранна алмазна піраміда з квадратовою основою та кутом при вершині 136⁰±30’), але також застосовують індентор Кнупа (див. рис. 5.1, б) (піраміда з ромбічною основою зі співвідношенням діагоналей 7:1 та кутами 172,5⁰ та 130⁰), Берковича (див. рис. 5.1, в) (піраміда з трикутною основою та різними кутами).

а б в

Рисунок 5.1 – Індентори для вимірювання мікротвердості та їх відбитки: а – Віккерса, б - Кнупа, в – Берковича.

 

Вимірювання проводяться з використанням стандартних навантажувачів (див. рис. 5.2, б): 0,049 Н (5 гс), 0,098 Н (10 гс), 0,196 Н (20 гс), 0,49 Н (50 гс), 0,98 Н (100 гс), 1,96 Н (200 гс). Визначення мікротвердості виконують після встановлення величини оптимального навантаження (див. роботу № 4).

 

Будова і принцип дії мікротвердоміра ПМТ-3.

Зовнішній вигляд та принципова схема мікротвердоміру ПМТ-3 наведено на рис.5.2.

 

а б

в

Рисунок 5.2. Зовнішній вигляд (а – вид справа, б – вид зліва) та схема (в) приладу ПМТ-3 для вимірювання мікротвердості: 1 – основа зі штативом; 2 – тубус; 3 – макрометричний гвинт; 4 – мікрометричний гвинт; 5 – окулярний мікрометр; 6 – освітлювач; 7 – об'єктив; 8 – навантажувальний блок; 9 – стрижень для навантажувачів; 10 – індентор; 11 – ручка навантаження; 12 – предметний столик; 13 – регулювальні гвинти; 14 – ручка повороту предметного столика; 15 – центрувальні гвинти; 16 – тарувальний пристрій.

Прилад складається з основи зі штативом 1,на якомузакріплений мікроскоп з тубусом 2, що переміщується вгору і вниз за допомогою макрометричного гвинта 3 і мікрометричного гвинта 4. Ціна поділки барабанчика мікрогвинта дорівнює 0,002 мм. На верхній кінець тубуса надітий окулярний мікрометр 5. Окуляр МОВ–1-15 збільшує в 15 разів.

В нижній частині тубуса монтується вся оптична система мікроскопу з освітлювачем 6 та об’єктивом 7. Освітлювачем є лампочка напругою 6 В, що живиться від електромережі через трансформатор. Прилад забезпечений двома об'єктивами для проглядання мікрошліфа при збільшеннях в 478 і 135 разів.

З тубусом мікроскопу з’єднаний навантажувальний блок 8 (див. рис. 5.3, а). В ньому є стрижень для розміщення навантажувачів 9, внизу якого закріплений тримач з індентором 10. Робоче навантаження створюється навантажувачами (див. рис. 5.3, в), які по одному, або одразу декілька можна одягати на стрижень 9. Піднімання та опускання навантаженого індентора виконується за допомогою ручки 11. Навантаження здійснюється протягом 15-30 с, а потім плавно знімається.

Рисунок 5.3 – Навантажуючий пристрій (а), комплект навантажувачів (б) та пресик (в).

 

Досліджуваний зразок розміщують на предметному столику 12. За допомогою двох гвинтів 13 столик зі зразком переміщується в двох перпендикулярних напрямах, що дозволяє пересувати мікрошліф і вибирати на ньому ділянку, на якій необхідно виміряти мікротвердість. Цю ділянку потрібно розмістити в середині поля зору мікроскопа – точно у вершині кута нерухомої сітки окуляра.

За допомогою ручки 14 столик зі зразком можна повертати таким чином, щоб зразок потрапляв під індентор, чи під окуляр мікроскопу. Перед поворотом столика, потрібно обов’язково пересвідчитися, що індентор піднятий!!!.

В процесі юстування мікротвердоміру необхідно правильно розташувати мікроскоп по відношенню до навантажуючого пристрою. Це виконується за допомогою центрувальних гвинтів 15.

Переваги методики:

- можна визначити твердість окремих структурних складових матеріалу або тонких прошарків;

- геометрична подібність відбитків індентора при будь-яких навантаженнях;

- можливість співставлення результатів з отриманими за іншими методиками;

- висока точність.

 

Недоліки методики:

- високі вимоги до стану поверхні;

- необхідність проведення великої кількості вимірів для усереднення результатів;

- тривалий загальний час проведення досліджень;

- вплив зовнішніх вібрацій;

- можлива зміна будови приповерхневого шару при підготовці до вимірювань.