Pomiar twardości materiałów metodą Knoopa

Metoda Knoopa

Pomiar twardości metodą Knoopa został opracowany jako alternatywa dla metody Vickersa w przypadku badań cienkich warstw, cienkich folii oraz kruchych materiałów. Przewagę daję kształt wgłębnika: diament w kształcie piramidy z romboidalną podstawą, o wzdłużnym kącie krawędzi 172,5° i poprzecznym kącie krawędzi 130°. Ponadto odcisk w metodzie Knoopa ma mniejszą głębokość, co sprawdza się w szczególności w badaniu cienkich folii. Twardość oblicza się, podobnie jak w metodzie Vickersa, na podstawie długości przekątnych odcisku. Metoda Knoopa opisana jest w normach ISO 4545, ASTM E92 oraz ASTM E384.

Przygotowanie próbek do badania metodą Knoopa

Ze względu na optyczny pomiar przekątnych odcisku oraz niski zakres obciążeń badawczych (od 1 gf do 2 kgf) wytyczne co do przygotowania badanej powierzchni są takie same jak w przypadku metody Vickersa. Badane powierzchnie powinny być wypolerowane (mikrotwardość) lub przynajmniej przeszlifowane na drobnoziarnistym papierze (makrotwardość). Należy również zadbać o płaskorównoległość badanej próbki – w przeciwnym przypadku odcisk na próbce będzie nierówny, co uniemożliwi poprawny odczyt długości przekątnych odcisku. Zaleca się również stosowanie uchwytów lub imadeł, zwłaszcza w przypadku małych detali, aby zapewnić stabilność próbki w trakcie pomiaru. Należy również zadbać o stanowisko wolne od wibracji, które mogą wpłynąć na procedurę pomiaru.

Zastosowanie

Ponieważ odcisk wykonany wgłębnikiem Knoopa jest raczej długi, wąski i mniej głęboki w porównaniu z szerszymi wgłębieniami Vickersa, metoda Knoopa nadaje się przede wszystkim do badania bardzo cienkich warstw (np. folii aluminiowej), a także twardych i kruchych materiałów, takich jak szkło i ceramika. Głębszy odcisk wykonany wgłębnikiem Vickersa może powodować w tych materiałach pęknięcia wokół krawędzi odcisku, czego można uniknąć dzięki płytszym odciskom w metodzie Knoopa. Poniższa tabela przedstawia przykładowe zastosowanie metody Knoopa w zależności od obciążenia badawczego.