Точность определения микротвердости и тарировка прибора

При определении микротвердости могут возникать погрешности, связанные:

1) с состоянием алмазной пирамиды;

2) неточностью в величине приложенной нагрузки;

3) недостаточно строгой перпендикулярностью плоскости шлифа к оси индентора;

4) дефектами освещения;

5) ошибками измерения диагонали отпечатка.

Дефекты алмазной пирамиды (скол вершины, негладкость граней, выкрашивание ребер и т. д.) приводят к получению неправильных результатов испытания.

Фактическая нагрузка, с которой алмазная пирамида вдавливается в испытуемый металл, может быть несколько больше или меньше номинальной. Это, естественно, обусловливает погрешности при определении числа твердости.

Уменьшение фактической нагрузки по сравнению с номинально принятой может быть связано с потерями на трение в механизме нагружения.

Для прибора ПМТ-3 увеличение фактической нагрузки на алмазную пирамиду может вызываться слишком быстрым опусканием нагружающего механизма.

Если плоскость шлифа не перпендикулярна оси перемещения индентора, то отпечаток получается в виде неправильного квадрата (искажение формы отпечатка в некоторых случаях определяется анизотропией или местной неоднородностью испытуемого металла). Во избежание этой погрешности необходимо тщательно устанавливать шлиф на установочную пластину и впрессовывать в пластилин ручным прессиком.

Разные условия освещения приводят к ошибкам из-за того, что по краям отпечатка у многих металлов и материалов при испытании образуется выступ (валик) из-за возникновения деформированной зоны вокруг отпечатков и видимые размеры контура изменяются с изменением направления освещения.

Для исключения погрешностей при замере микротвердости в результате образования деформированной зоны вокруг отпечатков ГОСТом определены расстояния между отпечатками и от краев образца (рис. 8.9).

Относительно большая погрешность, очевидно, наблюдается при отпечатках малого размера и меньшая ‑ при отпечатках большего размера. При обычных испытаниях на микротвердость рекомендуется, чтобы длина диагонали составляла не менее 5 мкм.

Для уменьшения погрешностей, вызванных указанными выше причинами, рекомендуется измерять длину диагонали одного и того же отпечатка несколько раз и вычислять среднее арифметическое значение (для отпечатков с длиной диагонали больше 10 мкм ‑ три измерения, для отпечатков меньше 10 мкм ‑ шесть измерений).

а

б

в

г

Рис. 8.9. Схема размещения отпечатков микротвердости с обозначением деформированной зоны диаметром D: а ‑ относительно друг друга; б, в ‑ относительно края образца; г ‑ относительно нижней поверхности тонкого образца или покрытия.

Для увеличения точности работы при измерениях микротвердости пользуются эталонными образцами с заранее известной твердостью. На приборе ПМТ-3 для этой цели применяют бруски из монокристаллов каменной соли, обладающие, как показали измерения, хорошей однородностью. Микротвердость каменной соли, по данным этих исследований, не зависит от состояния поверхности (влажность, выветривание и т. д.). По свежесколотой поверхности микротвердость каменной соли составляет 182 МПа/м² (18,7 кг/мм²).

При подборе эталонов микротвердости необходимо руководствоваться следующим:

1) твердость эталона должна быть примерно такой же, как и твердость испытуемых материалов;

2) твердость не должна зависеть от продолжительности испытания, применяемой нагрузки и места на поверхности эталона;

3) новый эталон с такой же твердостью должен быть легко воспроизводим.

Для использования на современных приборах разработаны стандартизированные эталоны

микротвердости.