Pomiar twardości przy małym obciążeniu

Fizykochemiczny mechanizm działania

Podczas badania twardości przy małym obciążeniu badający wciska w powierzchnię piramidkę diamentową z określoną, małą siłą. Siła wynosi typowo między 1,961 N a 29,42 N. Wgłębnik pozostawia maleńki, piramidalny odcisk. Badający mierzy przekątne tego odcisku pod mikroskopem. Z powierzchni odcisku i działania siły badawczej oblicza twardość. Dzięki małej sile odcisk pozostaje bardzo płaski i ograniczony lokalnie. Metoda prawie nie uszkadza elementu i pozwala na pomiary bezpośrednio w wąskich strefach struktury.

Znaczenie metalurgiczne i ryzyka przy spawaniu

Twardość w strefie spoiny pokazuje strukturę, a tym samym ryzyko pęknięć. Przy spawaniu w strefie wpływu ciepła często powstają twarde struktury, takie jak martenzyt. Zbyt wysoka twardość – w stalach niestopowych powyżej 350 HV – oznacza kruchy materiał i wysokie ryzyko pęknięć zimnych. Także utwardzenia w spoiwie lub w strefie zmieszania wskazują na krytyczne prędkości chłodzenia. Tylko precyzyjny pomiar twardości pozwala pewnie wykryć takie miejsca zagrożenia. Pomiar ogólny na elemencie pomija lokalne różnice twardości.

Praktyka warsztatowa i instrukcje postępowania

Do spoin nadaje się badanie twardości przy małym obciążeniu z wgłębnikiem Vickersa i siłami badawczymi od HV0,5 do HV3. Badający szlifuje i poleruje miejsce pomiaru poprzecznie do spoiny. Wykonuje co najmniej trzy odciski na strefę: spoiwo, strefę wpływu ciepła i materiał podstawowy. Działanie siły badawczej utrzymuje stałe przez 10 do 15 sekund. W stalach niestopowych twardość powyżej 350 HV wskazuje na martenzyt. Wtedy spawacz musi wydłużyć czas chłodzenia t8/5 – na przykład przez podgrzewanie wstępne lub wyższą energię liniową. Po obróbce cieplnej sprawdza ponownie, czy twardość spadła poniżej wartości granicznej.