Измерение механических свойств методом инструментального индентирования в соответствии с ГОСТ Р 8.748-2011 (ISO 14577-1:2015)

На базе сканирующего нанотвердомера «НаноСкан» реализован метод определения твердости, основанный на измерении и анализе зависимости нагрузки от глубины внедрения алмазного индентора при вдавливании в поверхность материала (инструментальное индентирование). Данный метод лежит в основе международного стандарта на измерение твердости ISO 14577-1:2015.

Типичная для этого метода экспериментальная кривая в виде графика зависимости нагрузки (P) от глубины вдавливания (h),а также отсканированное изображение отпечатка представлены на рисунке. Кривая состоит из двух частей, соответствующих процессу нагружения и разгрузки.

Наноиндентирование. Кривая нагружения. Методика расчета модуля упругости и твердости
Общий вид кривой нагружения и схема контакта с обозначениями величин, используемых в методике расчета модуля упругости и твердости.

В рамках данного метода твердость H образца определяется уравнением:

Индентирование. Уравнение определения твердости H образца

Здесь Ас – это площадь проекции отпечатка при максимальном значении приложенной нагрузки Pmax.
Значение приведенного модуля упругости рассчитывается следующим образом:

Индентирование. Значение модуля упругсти

Здесь константа ß зависит от формы индентора, а жесткость контакта S определяется по углу наклона касательной к кривой разгружения в точке Pmax.

Наноиндентирование. Жесткость контакта

Площадь контакта при максимальной нагрузке Ас определяется геометрией индентора и глубиной контакта hc и описывается так называемой функций формы иглы. Ас = f (hc)

 

Наноиндентирование. Отпечаток на поверхности стали