Измерение твердости по микро-Виккерсу: предоставление точных решений для испытаний тонких материалов и прецизионных компонентов

Поскольку промышленные продукты быстро развиваются в сторону миниатюризации, точности и функциональности, размеры материалов становятся все более тонкими, а применение технологий обработки поверхности становится все более распространенным. Традиционных макро-методов определения твердости больше недостаточно для удовлетворения требований оценки твердости тонких материалов, поверхностных покрытий и микро-областей. Микро-Твердость по Виккерсу, с его техническими характеристиками низкой нагрузки, высокой точностью и небольшими отпечатками, стала критически важным решением в этой специализированной области испытаний.

Точная характеристика свойств тонкого-слоя

Для слоев,-модифицированных на поверхности, таких как покрытия физического осаждения из паровой фазы (PVD), покрытия химического осаждения из паровой фазы (CVD), гальванические слои, покрытия термического напыления, а также науглероженные или азотированные упрочняющие слои, толщина часто колеблется от нескольких микрометров до нескольких сотен микрометров. Глубина отпечатка при обычном испытании на твердость может проникнуть сквозь все покрытие, в результате чего материал подложки будет влиять на результаты испытания. При измерении твердости по микро-Виккерсу применяется чрезвычайно малое испытательное усилие (обычно менее 1 кгс), в результате чего глубина вдавливания составляет всего лишь одну-седьмую длины диагонали, что точно отражает присущие покрытию характеристики твердости.

Включение микро-анализа твердости

При исследовании материалов и анализе отказов часто необходимо определить распределение твердости в определенных микроскопических областях, таких как различные зоны сварного шва (основной металл, зона термического-воздействия, зона плавления), различные фазовые составы в металлической матрице или градиентные изменения глубины закаленного слоя после термообработки. Система измерения твердости микро-Виккерса оснащена прецизионным столиком и оптической системой с большим-увеличением, что позволяет точно позиционировать и измерять эти мельчайшие участки, тем самым предоставляя важные данные для исследования корреляции между микроструктурой и механическими свойствами.

Почти-не-метод разрушающего контроля

Благодаря небольшому испытательному усилию и небольшому углублению микро-определение твердости по Виккерсу вызывает минимальное повреждение поверхности образца. Эта характеристика делает его особенно подходящим для тестирования готовых деталей, прецизионных компонентов и образцов дорогих или не-возобновляемых материалов; после испытания на твердость образцы все еще можно использовать в обычном режиме или подвергнуть дальнейшему анализу.

1. Подготовка образца. После резки и установки образца испытуемая поверхность шлифуется и полируется, чтобы поверхность стала плоской,-без царапин и искажений-. Для образцов с покрытием часто изготавливают поперечные-срезы, чтобы точно определить твердость самого покрытия.

2. Вдавливание при низкой-нагрузке. Поместите образец на испытательную платформу, выберите подходящую испытательную силу (обычно от 10 гс до 1 кгс) и вбейте алмазный индентор Виккерса вертикально в поверхность образца, поддерживая нагрузку в течение определенного времени (обычно 10–15 секунд).

3. Оптическое измерение. После разгрузки вмятина наблюдается с помощью оптической системы с большим-увеличением (обычно 400x или выше), а длины двух диагоналей измеряются автоматически или вручную.

4. Численный расчет: система автоматически рассчитывает значение твердости по Виккерсу (HV) на основе испытательной силы и средней длины диагоналей и при необходимости может маркировать испытательную силу и время выдержки (например, «450HV0,2» означает твердость по Виккерсу 450, измеренную при испытательной силе 200 гс).

Высокая точность и повторяемость. Благодаря использованию алмазного индентора и прецизионного механизма измерения силы в сочетании с системой измерения изображений с высоким-разрешением точность измерений соответствует требованиям международных стандартов, таких как ASTM E384 и ISO 6507.

Широкая совместимость с материалами: подходит для различных типов материалов, включая металлы, керамику, стекло, полимеры и композиты, на него не влияют различия в модуле упругости материалов.

Возможности измерения микро-площадей и тонких-слоев: возможность выполнять точечные измерения на участках диаметром до десятков микрометров, четко характеризуя распределение твердости тонких слоев, покрытий и микроструктур.

Надежная отслеживаемость данных: данные испытаний могут храниться в цифровом виде, что облегчает создание кривых градиента твердости, статистический анализ процесса управления (SPC) и отчеты о качестве.

По мере того, как электронные изделия становятся более легкими, тонкими и пригодными для ношения, а также с широкомасштабным-применением новых технологий, таких как транспортные средства на новой энергии и аддитивное производство, спрос на контроль качества тонких материалов, сложных структурных компонентов и функциональных покрытий продолжает расти. Область применения микро-твердости по Виккерсу, одного из основных методов оценки микроскопических механических свойств, постоянно расширяется. В то же время широкое внедрение автоматизированного измерения вмятин, полностью автоматизированного сканирования платформ и систем управления данными превратило измерение микро-твердости из трудоемких-ручных операций в эффективные, стандартизированные интеллектуальные процессы тестирования.

Вопрос 1. Какие испытательные силы обычно используются при измерении твердости по микро-Виккерсу?

Испытательное усилие при определении микротвердости обычно не превышает 1 кгс (9,8 Н). В зависимости от материала и толщины образца распространенные варианты включают 10 гс, 25 гс, 50 ​​гс, 100 гс, 200 гс, 500 гс и 1000 гс. Для тонких пленок и покрытий обычно выбираются низкие нагрузки — 100 гс или менее.

Вопрос 2. Может ли микро-тестирование твердости по Виккерсу точно оценить твердость покрытия?

Да, при условии, что используется хорошо-подготовленный-образец поперечного сечения и выбрано достаточно низкое испытательное усилие, обеспечивающее глубину вдавливания, не превышающую одну-десятую часть толщины покрытия. Измеряя углубление в области покрытия, можно получить значение твердости покрытия, на которое не влияет подложка.

Вопрос 3. В чем разница между измерением твердости по микро-Виккерсу и обычным испытанием на твердость по Виккерсу?

Принципы тестирования идентичны; Основное различие заключается в диапазоне испытательных усилий. Обычное испытание на твердость по Виккерсу обычно использует испытательные усилия в диапазоне от 1 до 100 кгс и подходит для металлических материалов макроскопических-размеров. Напротив, при измерении твердости по микро-Виккерсу используются испытательные силы менее 1 кгс, и оно специально разработано для испытаний на твердость тонких срезов, покрытий и микро-областей.

Микро-Твердость по Виккерсу – это точный и надежный метод контроля качества тонких материалов, прецизионных покрытий и микроскопических участков. С продолжающейся миниатюризацией продуктов и постоянным развитием технологий обработки поверхности его роль в современных промышленных системах качества будет становиться все более заметной.

Если вам нужен профессиональный план испытаний на микро-твердость, адаптированный к вашим тонким материалам или образцам покрытий, свяжитесь с нами для получения дополнительной технической поддержки и рекомендаций по выбору оборудования.