آزمون میکروسختی

آزمون ميکروسختي یا آزمون میکروهاردنس یکی از روش های آزمون های مکانیکی برای آنالیز قطعات است. برای تعریف تست سختی در حالت کلی می توان گفت، تست سختی مقاومت یک ماده جامد در برابر یک فرورونده را نشان می دهد. در این راستا به منظور سنجش سختی فلزات، دو مقیاس ماکرو و میکرو در نظر گرفته می شود. سختی سنجی ماکرو، سختی کلی جسم را نشان می دهد اما تست میکروسختی به منظور اندازه گیری سختی فازهای موجود در یک ساختار، سختی پوشش های فلزی، سختی نقاط مختلف در سطح یا عمق و سختی ورق های نازک کاربرد دارد.

روش های میکروسختی سنجی

ازمون میکروسختی به دو روش سختی ویکرز و سختی نوپ انجام می شود. تفاوت روش های ازمون میکروهاردنس به نوع فرورونده و نیروی وارده بر نمونه برمی گردد که این عوامل بر حسب جنس نمونه انتخاب می شوند.

دستگاه میکروسختی سنجی ویکرز

آزمون میکروسختی ویکرز

دستگاه ميکروسختي سنجي به روش ویکرز فرورونده ای الماسه ای دارد که شکل آن به صورت هرم مربع القاعده با زاویه راس 136 درجه و قطرهای d₁ و d₂ است. فرورونده با نیرویی معین به سطح نیرو وارد کرده و در آن نفوذ می کند. اثر نیروی وارده به صورت مربع مستطیل روی سطح باقی می ماند. عدد سختی طبق فرمول زیر به دست می آید:

عدد سختی=F/A

که در آن، F نیروی وارده و بر حسب کیلوگرم نیرو (Kgf) و A سطح اثر بر حسب میلی متر مربع (mm²) است. عدد میکروسختی ویکرز طبق این فرمول (HV) به دست می آید. سطح اثر فرورونده دستگاه میکرو سختی سنجی ، با توجه به قطرهای اثر فرورونده و روابط هندسی موجود محاسبه می شود. لازم به ذکر است برای مقایسه مقادیر میکروسختی ، حتما باید مقدار نیرو گزارش شود چراکه برای مثال عدد سختی 0.3HV با 0.5HV با هم قابل مقایسه نیستند زیرا مقدار نیروی اعمالی در این دو مورد متفاوت است.

اثر ایجاد شده روی سطح در تست میکروسختی ویکرز

آزمون میکروسختی نوپ

ميكرو سختي سنجي به روش نوپ به عنوان روش جایگزین آزمون ویکرز اما در محدوده میکرو در نظر گرفته می شود. این روش برای جلوگیری از ایجاد ترک در مواد شکننده مانند سرامیک ها استفاده می شود. دستگاه میکروسختی سنجی به روش نوپ ، فرورونده ای هرمی شکل با زاویه راس های 30 و 172 درجه دارد.

سطح اثر ایجاد شده در آزمون میکروسختی نوپ

اثر ایجاد شده توسط آن به صورتی است که قطر بزرگ آن، 7 برابر قطر کوچک و 30 برابر عمق اثر است. اثر به جای مانده توسط این فرورونده به شکل لوزی است. قطر اثر ایجاد شده توسط ایندنتور دستگاه تست میکروسختی نوپ نسبت به دستگاه ویکرز حدود 3 برابر بزرگتر است و این موضوع باعث می شود ابعاد آن با دقت بیشتری اندازه گیری شود.

کاربرد آزمون ميکرو سختي به روش نوپ در سنجش سختی ساختارهای میکروسکوپیک و یا مواردی که یکی از ابعاد ناحیه مورد آزمایش بزرگتر از بعد دیگر باشد (مانند پوشش دهی نازک با فازهای کشیده شده) بیشتر مطرح است.

دستگاه آزمون میکروسختی

تفاوت تست های میکروسختی ویکرز و نوپ

• نیروی اعمالی و نتایج تست های میکروسختی ویکرز و نوپ شبیه به هم است و تفاوت این دو روش در این است که، اعداد سختی حاصل از آزمون میکرو هاردنس نوپ ، 20 تا 25 واحد نسبت به اعداد سختی ویکرز برای یک ماده یکسان بزرگتر است.

تفاوت شکل اثر ایجاد شده در دو تست نوپ و ویکرز در دستگاه میکروسختی سنجی

• تفاوت دیگر این دو روش در موارد کاربردی برای نمونه های مختلف است. ازمون ميکرو سختي نوپ اغلب برای مواد ترد و سخت که به فرورونده با قابلیت نفوذ بالاتر نیاز دارند، استفاده می شود. هم چنین برای اندازه گیری سختی نمونه هایی مانند ورق های بسیار نازک، فلزهایی مانند طلا و نقره باید از نیروی کمی استفاده شود که مقدار نفوذ حداقل 0.1 ضخامت لایه باشد که این ویژگی را تست میکروسختی نوپ دارد.

کاربرد تست میکروسختی  

همانطور که پیش تر نیز به آن اشاره شد، این تست برای به دست آوردن سختی ناحیه ای بسیار کوچک، اندازه گیری سختی یک پوشش گالوانیزه ، به دست آوردن سختی یک فاز میکروسکوپی یا سختی سنجی یک چرخ دنده نازک کاربرد دارد. برخی کاربرد های دیگر به صورت زیر هستند:

• آزمون ميکروسختي برای ارزیابی سختی مواد بسیار نازک مانند فویل یا سیم بسیار نازک که به دیگر روش های سختی قابل اندازه گیری نیست، استفاده می شود.

بررسی نتایج حاصل از آزمون میکروسختی ویکرز

• به منظور نظارت بر فرآیندهای کربن دهی یا نیتروژن دهی و یا دیگر عملیات بهینه سازی، اندازه گیری سختی توسط رسم نمودار سختی در یک برش از سطح موردنظر انجام می شود.
• سختی لبه یک قطعه برای تشخیص شرایطی مانند کربن زدایی و غیره، توسط ازمون میکرو هاردنس اندازه گیری می شود.
• تست میکروسختی برای سنجش سختی لایه های سطحی مانند لایه های پوششی اندودکاری شده و یا پوشش های چندلایه نیز کاربرد دارد.

• با استفاده از دستگاه میکروسختی سنجی و یک سیستم اپتیک در بزرگنمایی های بالا، ریزساختار فلزات قابل مشاهده است و با استفاده از آن می توان سختی فازهای موجود در آنالیز ریزساختاری را ارزیابی کرد.

  

  دستگاه آزمون میکروهاردنس به روش ویکرز مدل QIV-1000Z

  آزمون میکرو سختی در این زمینه می تواند بسیار کمک کننده باشد چرا که بسیاری از فازهای موجود در ساختارهای متالورژیکی از لحاظ رنگ و شکل به هم شبیه بوده و تنها راه تمایز آن ها از یکدیگر استفاده از تست میکروسختی است. برای این منظور باید اثر ایجاد شده روی سطح در این نمونه ها، قطری در محدوده میکرون داشته باشد چون ابعاد فازهای موجود در محدوده چند میکرون یا چند ده میکرون است. در نتیجه برای بررسی فازهای یک نمونه توسط آزمون ميکروهاردنس باید سطح اثر را به گونه ای تنظیم کرد که در داخل فاز مورد نظر قرار گرفته و نیروی مناسبی توسط دستگاه وارد شود.

هزینه آزمون میکروسختی

هزینه آزمون میکروسختی به تعداد نمونه های مورد نظر کاربر، نیروی وارده بر سطح و آماده سازی نمونه هایی مانند پوشش ها بستگی دارد. هم چنین هر چه دستگاه مورد استفاده مدرن تر بوده و تجهیزاتی با دقت و کیفیت بالاتری داشته باشد، هزینه آزمون میکروسختی نیز افزایش می یابد.

دستگاه میکروسختی سنجی نوپ

برای مثال هرچه لنزهای مورد استفاده در دستگاه ميکروسختي سنجي دقیق تر بوده و رزولوشن بالاتری را ایجاد کنند، باعث می شود هزینه مربوط به دستگاه و درنتیجه هزینه آزمون میکروسختی نیز افزایش یابد.

خدمات آزمون میکروسختی

خدمات آزمون میکروسختی در کنار دیگر تست های سختی سنجی مانند آزمون نانوسختی ، در بسیاری از مراکز و موسسات تحقیقاتی انجام می شود. امروزه در برخی صنایع نیز خدمات آزمون میکروسختی ارائه می شوند. برای دریافت خدمات آزمون میکروسختی کافیست به یکی از مراکز ارائه دهنده این خدمت مراجعه کرده و با تحویل نمونه های مورد نظر خود و با روش مدنظر و مناسب نمونه تان، این تست را انجام داده و نتایج آن را دریافت کنید.