Випробування твердості при малому навантаженні
Випробування твердості при малому навантаженні створює малу, точно вимірювану вдавленість у матеріалі за допомогою невеликої сили. Так вимірювач визначає твердість точково у вузьких зонах – наприклад, у зоні термічного впливу зварного шва. Високий показник твердості вказує там на склоподібний, схильний до тріщин мартенсит.
Фізико-хімічний механізм дії
Під час вимірювання твердості за малої навантаги дослідник вдавлює алмазну піраміду з визначеним, низьким зусиллям у поверхню. Зусилля зазвичай становить від 1,961 N до 29,42 N. Індентор залишає крихітний пірамідальний відбиток. Дослідник вимірює діагоналі цього відбитка під мікроскопом. За площею відбитка та прикладеним зусиллям він обчислює твердість. Через мале зусилля відбиток залишається дуже плоским і локально обмеженим. Метод майже не пошкоджує деталь і дозволяє вимірювання безпосередньо у вузьких зонах структури.
Металургійне значення та ризики при зварюванні
Твердість у зоні зварного шва показує структуру і, отже, ризик тріщин. Під час зварювання в зоні термічного впливу часто утворюються тверді структури, як-от мартенсит. Занадто висока твердість – для нелегованих сталей понад 350 HV – означає крихкий матеріал і високу небезпеку холодних тріщин. Також зміцнення у шві або в зоні перемішування вказують на критичні швидкості охолодження. Лише точкове вимірювання твердості дозволяє надійно виявити такі небезпечні місця. Загальне вимірювання на деталі не помічає локальних відмінностей твердості.
Практика в майстерні та вказівки до дій
Для зварних швів підходить вимірювання твердості за малої навантаги з індентором Віккерса та зусиллями від HV0,5 до HV3. Дослідник шліфує та полірує місце вимірювання поперек зварного шва. Він ставить щонайменше три відбитки на кожну зону: шов, зона термічного впливу та основний метал. Зусилля він витримує постійно 10 до 15 секунд. На нелегованих сталях твердість понад 350 HV вказує на мартенсит. Тоді зварник мусить подовжити час охолодження t8/5 – наприклад, попереднім підігрівом або більшою погонною енергією. Після термічної обробки він перевіряє знову, чи твердість впала нижче граничного значення.