Skala Vickersa – czym jest i gdzie jest wykorzystywana?

W 1924 roku inżynierowie Smith i Sandland z firmy Vickers Ltd. zaproponowali nową metodę pomiaru twardości materiałów jako odpowiedź na ograniczenia techniki Brinella. Dzięki swojej uniwersalności – wynik nie zależy od wielkości wgłębnika, a pomiar można przeprowadzać na dowolnych materiałach – rozwiązanie to szybko zdobyło uznanie. Metoda Vickersa okazała się wygodniejsza i wszechstronniejsza w porównaniu z innymi systemami oceny twardości.

Czym jest metoda pomiarowa Vickersa?

Jednym z fundamentów wszystkich metod badania twardości jest analiza reakcji materiału na działanie skoncentrowanej siły powodującej trwałe odkształcenie. Metoda Vickersa, wykorzystująca diamentowy wgłębnik w kształcie ostrosłupa o kwadratowej podstawie, umożliwia ocenę twardości praktycznie każdego metalu i posiada najszerszy zakres stosowania spośród wszystkich dostępnych technik. Wynik wyrażany jest w skali Vickersa (HV) – np. 440 HV30, gdzie 440 to twardość, HV odnosi się do metody, a 30 oznacza obciążenie w kGf (czas obciążenia można doprecyzować, np. 440 HV30/20).

Jak przebiega pomiar twardości metodą Vickersa?

W badaniu stosuje się diamentowy wgłębnik – foremny ostrosłup o kącie wierzchołkowym 136°. Twardość wyznacza się jako stosunek przyłożonej siły do powierzchni podstawy odcisku. Kluczowe etapy:

1. Przygotowanie próbki: szlifowanie, usunięcie zgorzeliny i odtłuszczenie.
2. Ustawienie wgłębnika w kontakcie z powierzchnią i osiągnięcie siły badawczej w 2–8 s; utrzymanie obciążenia 10–15 s.
3. Pomiary przekątnych odcisku (0,020–1,400 mm) pod mikroskopem i obliczenie twardości.

Aby zapewnić wiarygodność:

• Minimalna grubość próbki ≥ 1,5 × długość przekątnej odcisku.
• Odstęp od krawędzi i między odciskami:
  • Stale i stopy miedzi: > 2,5 × długość przekątnej,
  • Stopy lekkie (Al, Pb, Sn): > 3 × długość przekątnej.
• Różnica długości przekątnych jednego odcisku ≤ 5 %.
• Powiększenie mikroskopu 25–75 % średnicy pola widzenia.

Gdzie skala Vickersa znajduje zastosowanie?

Metoda Vickersa służy zarówno do charakterystyki materiałów, jak i kontroli jakości produkcji oraz prac rozwojowych. Wyniki twardości można korelować z wytrzymałością na rozciąganie, odpornością na ścieranie czy ciągliwością. Ważne, by odstęp między odciskami wynosił ≥ 3 × długość przekątnej.

Zalety i wady pomiaru metodą Vickersa

Zalety

• Jeden typ wgłębnika niezależnie od materiału.
• Najs szerszy zakres twardości spośród popularnych metod.
• Minimalna ingerencja w strukturę powierzchni.
• Wysoka precyzja, powtarzalność i niezależność wyniku od obciążenia (0,5–50 kGf).

Wady

• Niższa wydajność względem testu Rockwella.
• Trudności przy materiałach o wysokiej chropowatości lub dużych ziarnach.
• Ograniczenia przy pomiarze bardzo cienkich powłok (głębokość odcisku ≤ 0,1 × grubość powłoki).

Zleć pomiar twardości materiałów w ITA. Oferujemy badania stacjonarne i przenośne urządzeniami CISAM-ERNST; sprawdzamy zarówno małe, jak i duże detale oraz trudno dostępne obszary.