Prikaz ispitivanja tvrdoće po Vickersu.
Zbog netočnosti rada, nesavršenosti uzorka i sličnog (često puta je kvadrat iskrivljen), mjere se obje dijagonale kvadrata (*d1* i *d2*) i uzima se srednja vrijednost dijagonale *d*.
Uređaj za ispitivanje tvrdoće po Vickersu.
**Tvrdoća po Vickersu** (oznaka: **HV**) je mjera otpornosti što ga neki materijal pruža prodiranju dijamantne četverostrane piramide s vršnim kutom od 136º, opterećene silom *F* (N). Taj je vršni kut odabran prema čeličnoj kuglici promjera *D* (mm), koja se koristi kod ispitivanja tvrdoće po Brinellu, a ostavlja udubljenje promjera *d* = 0,375 *D* (to odgovara prosječnoj vrijednosti donje i gornje granice promjera udubljenja, koje se kreće od 0,25 do 0,5 promjera kuglice *D*, unutar kojih su upotrebljivi rezultati ispitivanja tvrdoće po Brinellu). Udubljenje piramide daje kvadrat na površini uzorka, ali zbog netočnosti rada, nesavršenosti uzorka i sličnog (često puta je kvadrat iskrivljen), mjere se obje dijagonale kvadrata (*d1* i *d2*) i uzima se srednja vrijednost dijagonale *d*. Zbog toga se rezultati ispitivanja tvrdoće po Brinellu i tvrdoće po Vickersu dobro podudaraju do 4500 N/mm2. 

Tvrdoća po Vickersu je razvijena u tvrtci *Vickers Ltd.*, kao zamjena za ispitivanja tvrdoće po Brinellu. Tvrdoća po Vickersu (oznaka: HV) iskazuje se kao naprezanje na površini udubljenja:

*HV = F / A*
gdje je: *A* – površina udubljenja dijamantne četverostrane piramide (mm2), *F* – tlačna sila utiskivanja (N). Površina udubljenja dijamantne četverostrane piramide se može izračunati:

{\displaystyle A={\frac {d^{2}}{2\sin(136^{\circ }/2)}}}
ili približno:

{\displaystyle A\approx {\frac {d^{2}}{1,8544}}}
gdje je *d* - srednja vrijednost dijagonale *d = (d1 + d2)* / 2. Iz toga proizlazi:

{\displaystyle HV={\frac {F}{A}}\approx {\frac {1,8544F}{d^{2}}}}
gdje je: *F* - tlačna sila utiskivanja (N).

Ograničenja
-----------

Ograničenja su za ispitivanja tvrdoće po Vickersu: 

* debljina uzorka treba biti barem 8 puta veća od dubine utisnute dijamantne četverostrane piramide,
* trajanje povećanja sile do konačne vrijednosti iznosi 15 sekundi, a njeno djelovanje traje 30 ili više sekundi,
* sila nije ograničena, a ona je rijetko veća od 1000 N (100 kg), a ponekad je i vrlo mala, svega nekoliko mN.

Zbog toga se nekad ispitivanje tvrdoće po Vickersu označuje oznakom xxxHVyy, kao na primjer 440HV30, ili xxxHVyy/zz, ako se trajanje sile razlikuje (na primjer od 10 s na 15 s, pa je oznaka 440Hv30/20). Vrijednosti znače:

* 440 – vrijednost tvrdoće po Vickersu (4400 N/mm2),
* HV – oznaka tvrdoće po Vickersu,
* 30 – označuje vrijednost sile u kilogramima: 30 kg (294 N).
* 20 - označuje trajanje sile ako se razlikuje od 10 s na 15 s.

Primjeri vrijednosti HV za različite materijale:| Materijal | Vrijednost |
| --- | --- |
| 316L nehrđajući čelik | 140HV30 |
| 347L nehrđajući čelik | 180HV30 |
| Ugljični čelik | 55–120HV5 |
| Željezo | 30–80HV5 |

### Ograničenja ispitivanja vezano za rub uzorka

Kod ispitivanja tvrdoće po Vickersu treba paziti na udaljenost između utisnute četverostrane piramide i ruba uzorka, da se izbjegne utjecaj rubova na tvrdoću uzorku. Najmanje udaljenosti za mjerenje se mogu naći u standardima ISO 6507-1 i ASTM E384.

| Standard | Najmanja udaljenost između otisaka | Najmanja udaljenost od centra otiska do ruba uzorka |
| --- | --- | --- |
| ISO 6507-1 | > 3·d za čelik i bakrene legure i > 6·d za lagane metale | 2.5·d čelik i bakrene legure i > 3·d za lagane metale |
| ASTM E384 | 2.5·d | 2.5·d |
|

Prednosti i nedostaci
---------------------

Vickers je svojom metodom uklonio glavne nedostatke Brinellove metode, pa je primjenom ove metode moguće mjeriti i najtvrđe materijale. Ovdje tvrdoća nije ovisna o primijenjenoj sili. Prvi nedostatak uklonjen je primjenom najtvrđeg materijala: dijamanta za utiskivač, a drugi geometrijom utiskivanja. Otisak je vrlo malen, pa ne oštećuje površinu (važno pri mjerenju tvrdoće gotovih proizvoda).
Moguće je mjeriti i vrlo tanke uzorke primjenom male sile. Nadalje upotrebom male sile moguće je mjeriti tvrdoću pojedinih kristalnih zrna. Vickersova metoda jedina je primjenjiva u znanstveno - istraživačkom radu na području materijala. 

Nedostatak je što osim finog brušenja, potrebno je i poliranje uzoraka, kao što se to radi u metalografskoj pripremi. Za mjerenje veličine otiska nije dovoljno pomično mjerilo kao kod Brinella, već mjerni mikroskop.

### Usporedba raznih postupaka ispitivanja tvrdoće

Postoje razni postupci za ispitivanja tvrdoće, a ponekad i nije moguće sasvim točno usporediti rane postupke, tako da slijedeća tablica daje približne vrijednosti, da bi se vrijednosti mogle usporediti:

| Tvrdoća po Brinellu (10 mm kuglica, 3000 kg sila) | Tvrdoća po Vickersu HV (120 kg) | Tvrdoća po Rockwellu HRC  (120º stožac, 150 kg) | Tvrdoća po Rockwellu HRB (1,5875 mm kuglica, 100 kg) | Leeb HLD |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| 800 | - | 72 | - | 857 |
| 780 | 1220 | 71 | - | 850 |
| 760 | 1170 | 70 | - | 843 |
| 745 | 1114 | 68 | - | 837 |
| 725 | 1060 | 67 | - | 829 |
| 712 | 1021 | 66 | - | 824 |
| 682 | 940 | 65 | - | 812 |
| 668 | 905 | 64 | - | 806 |
| 652 | 867 | 63 | - | 799 |
| 626 | 803 | 62 | - | 787 |
| 614 | 775 | 61 | - | 782 |
| 601 | 746 | 60 | - | 776 |
| 590 | 727 | 59 | - | 770 |
| 576 | 694 | 57 | - | 763 |
| 552 | 649 | 56 | - | 751 |
| 545 | 639 | 55 | - | 748 |
| 529 | 606 | 54 | - | 739 |
| 514 | 587 | 53 | 120 | 731 |
| 502 | 565 | 52 | 119 | 724 |
| 495 | 551 | 51 | 119 | 719 |
| 477 | 534 | 49 | 118 | 709 |
| 461 | 502 | 48 | 117 | 699 |
| 451 | 489 | 47 | 117 | 693 |
| 444 | 474 | 46 | 116 | 688 |
| 427 | 460 | 45 | 115 | 677 |
| 415 | 435 | 44 | 115 | 669 |
| 401 | 423 | 43 | 114 | 660 |
| 388 | 401 | 42 | 114 | 650 |
| 375 | 390 | 41 | 113 | 640 |
| 370 | 385 | 40 | 112 | 635 |
| 362 | 380 | 39 | 111 | 630 |
| 351 | 361 | 38 | 111 | 621 |
| 346 | 352 | 37 | 110 | 617 |
| 341 | 344 | 37 | 110 | 613 |
| 331 | 335 | 36 | 109 | 605 |
| 323 | 320 | 35 | 109 | 599 |
| 311 | 312 | 34 | 108 | 588 |
| 301 | 305 | 33 | 107 | 579 |
| 293 | 291 | 32 | 106 | 572 |
| 285 | 285 | 31 | 105 | 565 |
| 276 | 278 | 30 | 105 | 557 |
| 269 | 272 | 29 | 104 | 550 |
| 261 | 261 | 28 | 103 | 542 |
| 258 | 258 | 27 | 102 | 539 |
| 249 | 250 | 25 | 101 | 530 |
| 245 | 246 | 24 | 100 | 526 |
| 240 | 240 | 23 | 99 | 521 |
| 237 | 235 | 23 | 99 | 518 |
| 229 | 226 | 22 | 98 | 510 |
| 224 | 221 | 21 | 97 | 505 |
| 217 | 217 | 20 | 96 | 497 |
| 211 | 213 | 19 | 95 | 491 |
| 206 | 209 | 18 | 94 | 485 |
| 203 | 201 | 17 | 94 | 482 |
| 200 | 199 | 16 | 93 | 478 |
| 196 | 197 | 15 | 92 | 474 |
| 191 | 190 | 14 | 92 | 468 |
| 187 | 186 | 13 | 91 | 463 |
| 185 | 184 | 12 | 91 | 461 |
| 183 | 183 | 11 | 90 | 459 |
| 180 | 177 | 10 | 89 | 455 |
| 175 | 174 | 9 | 88 | 449 |
| 170 | 191 | 7 | 87 | 443 |
| 167 | 168 | 6 | 87 | 439 |
| 165 | 165 | 5 | 86 | 437 |
| 163 | 162 | 4 | 85 | 434 |
| 160 | 159 | 3 | 84 | 430 |
| 156 | 154 | 2 | 83 | 425 |
| 154 | 152 | 1 | 82 | 423 |
| 152 | 150 | - | 82 | 420 |
| 150 | 149 | - | 81 | 417 |
| 147 | 147 | - | 80 | 413 |
| 145 | 146 | - | 79 | 411 |
| 143 | 144 | - | 79 | 408 |
| 141 | 142 | - | 78 | 405 |
| 140 | 141 | - | 77 | 404 |
| 135 | 135 | - | 75 | 397 |
| 130 | 130 | - | 72 | 390 |
| 114 | 120 | - | 67 | 365 |
| 105 | 110 | - | 62 | 350 |
| 95 | 100 | - | 56 | 331 |
| 90 | 95 | - | 52 | 321 |
| 81 | 85 | - | 41 | 300 |
| 76 | 80 | - | 37 | 287 |
|

Usporedba s Mohsovom ljestvicom
-------------------------------

Usporedba Mohsove ljestvice s tvrdoćom po Vickersu: 

| Mineral(naziv) | Mohsova tvrdoća | Tvrdoća po Vickersu (HV)kg/mm2 |
| --- | --- | --- |
| Grafit | 1 – 2 | VHN10 = 7 – 11 |
| Kositar | 1,5 | VHN10 = 7 – 9 |
| Bizmut | 2 – 2,5 | VHN100 = 16 – 18 |
| Zlato | 2,5 | VHN10 = 30 – 34 |
| Srebro | 2,5 | VHN100 = 61 – 65 |
| Kalkocit | 2,5 – 3 | VHN100 = 84 – 87 |
| Bakar | 2,5 – 3 | VHN100 = 77 – 99 |
| Olovni sjajnik (galenit) | 2,5 | VHN100 = 79 – 104 |
| Sfalerit | 3,5 – 4 | VHN100 = 208 – 224 |
| Hezlevodit | 4 | VHN100 = 230 – 254 |
| Karolit | 4,5 – 5,5 | VHN100 = 507 – 586 |
| Getit | 5 – 5,5 | VHN100 = 667 |
| Hematit | 5 – 6 | VHN100 = 1000 – 1100 |
| Kromit | 5,5 | VHN100 = 1278 – 1456 |
| Anatas | 5,5 – 6 | VHN100 = 616 – 698 |
| Rutil | 6 – 6,5 | VHN100 = 894 – 974 |
| Pirit | 6 – 6,5 | VHN100 = 1505 – 1520 |
| Boveit | 7 | VHN100 = 858 – 1288 |
| Euklas | 7,5 | VHN100 = 1310 |
| Krom | 8,5 | VHN100 = 1875 – 2000 |

Poveznice
---------

* Tvrdoća kemijskih elemenata

Izvori
------

1. ↑   "Strojarski priručnik", Bojan Kraut, Tehnička knjiga Zagreb 2009.
2. ↑   "Tehnička enciklopedija", glavni urednik Hrvoje Požar, Grafički zavod Hrvatske, 1987.
3. ↑   "Smithells Metals Reference Book", 8th Edition, ch. 22
4. ↑    "Postupci mjerenja tvrdoće", www.vorax.hr/dokumenti/hr, 2011.
5. ↑  H.Pollok, „Umwertung der Skalen" ("Conversion of Scales"), Qualität und Zuverlässigkeit, Ausgabe 4/2008.
6. ↑    mindat.org