книги / Оптическое материаловедение

Результаты экспериментов

61

В методе Виккерса индентором служит алмазная пирамида с углом при вершине 136°. Значение твердости определяют по размеру отпечатка на поверхности измеряемого образца, образовавшегося при вдавливании индентора при нагрузке Р = Fg, Н (F – нагрузка на приборе в граммах). Твердость HV, Па (на приборе измеряется в кгс/мм2) определяют по формуле

где l (d на приборе) – средний размер диагоналей отпечатка, мм

(рис. 8.1),

l l1 l2 2 .

Рис. 8.1. Отпечаток при измерении твердости по методу Виккерса

Стандартный метод Виккерса имеет две модификации: определение твердости HV при нагрузках от 50 до 600 Н и микротвердости Hμ при нагрузках от 0,1 до 10 Н. Для исследования стекол обычно используют измерение микротвердости Hμ, так как при больших нагрузках в углах отпечатка возникают трещины, неизбежно приводящие к разрушению образца.

63

где Е – модуль Юнга стекла (табл. 8.1).

Таблица 8.1 Модуль Юнга для различных материалов

Описание установки и метода измерений

Устройство микротвердомера HVS-1000 показано на рис. 8.3 – 8.6.

65

Рис. 8.3. Внешний вид микротвердомера HVS-1000: 1 – микрометр; 2 – осветитель; 3 – поворотная турель;

4 – XY-координатный рабочий стол; 5 – микровинты перемещения; 6 – подъемный маховик; 7 – ЖК-монитор

Рис. 8.4. Поворотная турель 1 – объектив с увеличением ×10; 2 – объектив

с увеличением ×40; 3 – индентор

66

Рис. 8.5. ЖК-монитор

На экране монитора отображаются: F – нагрузка (г);

Т – время выдержки под нагрузкой (с);

d1, d2 – длины диагоналей отпечатка l или длина трещины b (мкм);

HV – величина твердости по Виккерсу HV; 40Х – увеличение измерительного объектива.

Клавиши монитора имеют следующее назначение: а) клавиша [HV/HK]: используется для выбора;

б) клавиша времени выдержки [DURN]: при последовательном нажатии можно установить время выдержки под нагрузкой в диапазоне от 5 до 99 с;

в) клавиша сброса [RESET]: при нажатии обнуляются показания микрометра, устанавливается минимальное время выдержки под нагрузкой (10 с) и отменяется автоматическая печать результатов измерений;

г) клавиша обнуления микрометра [CLEAR]: при нажатии обнуляются показания микрометра;

д) клавиша данных печати [PRINT]: при нажатии автоматически распечатываются результаты измерения;

е) клавиша нагружения [LOAD]: при нажатии начинается автоматическое нагружение.

Микрометр (рис. 8.6) используется для измерения длины диагонали отпечатка. Микрометр имеет две подвижные параллельные линии, которые в начале измерения должны накладываться друг на друга. Чтобы измерить диагональ отпечатка,

67

Выполнение работы

Особые указания

Перед проведением измерений необходимо включить микротвердомер HVS-1000 и прогреть его в течение 20 мин.

Внимательно прочитайте порядок выполнения работы.

Будьте предельно осторожны при повороте турели, чтобы не отколоть кончик алмазной пирамиды.

Задание 1. Измерение твердости стекла

1.Протрите поверхности XY-координатного стола и стеклянного образца чистой тряпочкой для удаления пыли и различных загрязнений.

2.Положите образец стекла на XY-координатный стол и, наблюдая в окуляр при увеличении объектива ×10, выберите участок, в пределах которого будут производиться измерения. На выбранном участке не должно быть царапин, трещин и микросколов.

3.Поверните турель микротвердомера для наблюдения поверхности при увеличении объектива ×40 и, вращая подъемный маховик 6 (см. рис. 8.3), настройте резкое изображение поверхности стекла.

4.Поворотом турели микротвердомера установите индентор над выбранным участком стекла для нанесения отпечатков.

5.На микротвердомере HVS-1000 установите нагрузку 200 г (рис. 8.8, а) и, нажимая клавишу [DURN], установите время выдержки под нагрузкой Т = 10 с (рис. 8.8, б).

6.При нажатии клавиши [LOAD] произойдет автоматическое нагружение. При этом на экране монитора последовательно будут отражаться этапы этого автоматического нагружения (рис. 8.8, в, г). Дождитесь, когда экран монитора вернется к первоначальному виду.

7.Поворотом микровинтов 5 переместите образец на 0,3 мм по каждой координатной оси и повторите нагружение по п. 6.

69