Испытание на твёрдость при малой нагрузке
Испытание на твёрдость при малой нагрузке создаёт малым усилием небольшой, точно измеряемый отпечаток в материале. Так контролёр измеряет твёрдость точечно в узких зонах — например, в зоне термического влияния сварного шва. Высокое значение твёрдости указывает там на стеклянно-твёрдый, склонный к трещинам мартенсит.
Физико-химический механизм действия
При измерении микротвёрдости прибор вдавливает алмазную пирамиду с заданной малой нагрузкой в поверхность. Нагрузка обычно составляет от 1,961 N до 29,42 N. Индентор оставляет крошечный отпечаток в форме пирамиды. Прибор измеряет диагонали этого отпечатка под микроскопом. По площади отпечатка и приложенной нагрузке он вычисляет твёрдость. Из-за малой нагрузки отпечаток остаётся очень плоским и локальным. Метод почти не повреждает деталь и позволяет измерять прямо в узких структурных зонах.
Металлургическая значимость и риски при сварке
Твёрдость в зоне сварки показывает структуру, а значит и риск трещин. При сварке в зоне термического влияния часто образуются твёрдые структуры, такие как мартенсит. Слишком высокая твёрдость — у нелегированных сталей выше 350 HV — означает хрупкий материал и высокую опасность холодных трещин. Также упрочнение в наплавленном металле или в зоне перемешивания указывает на критические скорости охлаждения. Только точечное измерение твёрдости позволяет надёжно выявить такие опасные места. Общее измерение на детали не замечает локальных различий твёрдости.
Практика в мастерской и указания к действию
Для сварных швов подходит измерение микротвёрдости с индентором Виккерса и нагрузками от HV0,5 до HV3. Прибор шлифует и полирует место измерения поперёк сварного шва. Он делает минимум три отпечатка на каждую зону: наплавленный металл, зона термического влияния и основной металл. Время приложения нагрузки он выдерживает постоянным от 10 до 15 секунд. На нелегированных сталях твёрдость выше 350 HV указывает на мартенсит. Тогда сварщик должен увеличить время охлаждения t8/5 — например, за счёт предварительного подогрева или большей погонной энергии. После термообработки он снова проверяет, упала ли твёрдость ниже предельного значения.