Национальный стандарт РФ ГОСТ Р ИСО 6507-1-2007 "Металлы и сплавы. Измерение твердости по Виккерсу. Часть 1. Метод измерения" (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 ноября 2007 г. N 336-ст)

Metals and alloys. Vickers hardness test. Part 1. Test method

ОКС 17.020
T62.2
ОКСТУ 0008

Дата введения - 1 августа 2008 г.
Введен впервые

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"

Сведения о стандарте

1 Подготовлен Всероссийским научно-исследовательским институтом физико-технических и радиотехнических измерений Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4

2 Внесен Управлением метрологии Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

3 Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 ноября 2007 г. N 336-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 6507-1:2005 "Материалы металлические. Определение твердости по Виккерсу. Часть 1. Метод испытания" (ISO 6507-1:2005 "Metallic materials - Vickers hardness test - Part 1: Test methods).

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2004 (подраздел 3.5)

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации, сведения о которых приведены в дополнительном приложении Е

5 Введен впервые

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на метод измерения твердости металлов и сплавов по шкалам Виккерса, а также тонких поверхностных слоев и покрытий при испытательных нагрузках от 0,09807 до 980,7 Н и длин диагоналей отпечатков от 0,020 до 1,400 мм.

В зависимости от величины нагрузки при измерении твердости по шкалам Виккерса различают три диапазона. Зависимость применяемых групп шкал Виккерса от величины нагрузки приведена в таблице 1.

Таблица 1

Нагрузка F, Н	Обозначение диапазонов шкал твердости	Используемые термины
49,03 и более	HV 5 и выше	Твердость по шкале Виккерса
От 1,961 до 49,03	От HV 0,2 до HV 5	Твердость по шкале Виккерса с малой нагрузкой
От 0,09807 до 1,961	От HV 0,01 до HV 0,2	Микротвердость

Примечание 1 - Для отпечатков с длиной диагонали менее 0,02 мм имеет место значительный рост неопределенности результата измерений.

Примечание 2 - Обычно уменьшение нагрузки при измерениях приводит к росту размаха результатов измерений. Это в большей степени проявляется при измерениях твердости с малой нагрузкой и микротвердости, при которых возрастает роль принципиальных ограничений на точность измерения длины диагоналей отпечатка. При измерениях микротвердости маловероятно, что погрешность определения средней длины диагоналей отпечатка будет меньше чем  0,001 мм (см. [2] - [5]).

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие международные стандарты:

ИСО 6507-2:2005 Материалы металлические. Определение твердости по Виккерсу. Часть 2. Поверка и калибровка испытательных машин

ИСО 6507-3:2005 Материалы металлические. Определение твердости по Виккерсу. Часть 3. Калибровка контрольных образцов

ИСО 6507-4:2005 Материалы металлические. Определение твердости по Виккерсу. Часть 4. Таблицы определения твердости

3 Метод измерения

3.1 При измерении твердости и микротвердости по Виккерсу алмазный наконечник в форме правильной четырехгранной пирамиды с углом между противоположными гранями при вершине вдавливается в поверхность испытуемого образца под действием нагрузки (статической силы) F. Схема приложения нагрузки приведена на рисунке 1. Нагрузку прикладывают перпендикулярно к поверхности испытуемого образца. После снятия нагрузки измеряют длины диагоналей отпечатка и .

Рисунок 1 - Схема приложения нагрузки

Твердость по Виккерсу пропорциональна частному от деления нагрузки на площадь боковой поверхности отпечатка. Площадь боковой поверхности рассчитывают по длинам диагоналей, допуская, что отпечаток имеет форму правильной пирамиды, имеющей в основании квадрат, и с углом при вершине, совпадающим с углом при вершине у наконечника.

4 Определения и обозначения

4.1 На рисунке 1 и в таблице 2 приводятся основные определения и обозначения, используемые при измерении твердости по шкалам Виккерса.

Таблица 2

Обозначение	Определение
	Угол между противоположными гранями на вершине пирамидального наконечника (136°)
F	Нагрузка (статическая сила), используемая при измерении, Н
D	Среднеарифметическое значение двух длин диагоналей и (рисунок 1), мм
HV
Примечание - , где  = ускорение свободного падения 9,80665.

Число твердости по Виккерсу HV определяют по формуле

,

(1)

где  = 0,1891 - постоянная;

- нагрузка, используемая при измерении, Н;

- среднеарифметическое значение длин диагоналей и , мм.

4.2 Обозначения чисел твердости Виккерса - HV.

Пример

Примечание - Первоначально нагрузка выражалась в килограммах силы (кгс). В настоящее время испытательную нагрузку принято выражать в ньютонах, однако принятые ранее обозначения шкал твердости Виккерса не меняются. Например, в документах вместо 30 кгс надо использовать 294,2 Н.

5 Твердомеры

5.1 Твердомеры должны обеспечивать предписанные нагрузки или нагрузки из требуемого диапазона по ИСО 6507-2.

5.2 Пирамидальный наконечник в форме правильной четырехгранной пирамиды должен удовлетворять требованиям ИСО 6507-2.

5.3 Измерительное устройство - в соответствии с ИСО 6507-2.

Примечание - Процедура, которую можно использовать для периодического контроля твердомера, изложена в приложении D.

6 Требования к объектам измерений

6.1 Измерения должны проводиться на плоской, гладкой, свободной от посторонних веществ и включений поверхности. Поверхность после окончательной обработки должна обеспечивать точное измерение длины диагоналей отпечатков.

6.2 При подготовке поверхности образца следует исключить, по возможности, изменение его твердости от нагрева или охлаждения.

Отпечатки микротвердости Виккерса имеют небольшую глубину, поэтому подготовку поверхности следует проводить с особой осторожностью. Рекомендуется использовать полировку или электрополировку в зависимости от свойств материала.

6.3 Толщина испытуемого образца или покрытия должна быть в 1,5 раза больше средней длины диагоналей отпечатка (приложение А). Не допускается видимая деформация обратной поверхности испытуемых образцов.

6.4 Для образцов с криволинейной поверхностью в приложении В приведены таблицы поправочных коэффициентов.

6.5 На опорной поверхности образца не должно быть видимых повреждений. Образец во время измерения твердости не должен прогибаться или пружинить. Образец должен лежать на подставке устойчиво, чтобы избежать его смещения при измерении твердости.

7 Измерение твердости

7.1 Измерение твердости можно проводить при температуре окружающей среды от 10 °С до 35 °С. Измерения проводят при температуре (23  5) °С, если температуру можно контролировать.

7.2 Рекомендуется использовать испытательные нагрузки по таблице 3.

Таблица 3

Обозначение шкалы твердости	Номинальное значение нагрузки F, Н	Обозначение шкалы твердости	Номинальное значение нагрузки F, H	Обозначение шкалы твердости	Номинальное значение нагрузки F, Н
HV 5	49,03	HV 0,2	1,961	HV 0,01	0,09807
HV 10	98,07	HV 0,3	2,942	HV 0,015	0,1471
HV 20	196,1	HV 0,5	4,903	HV 0,02	0,1961
HV 30	294,2	HV 1	9,807	HV 0,025	0,2452
HV 50	490,3	HV 2	19,61	HV 0,05	0,4903
HV 100	980,7	HV 3	29,42	HV 0,1	0,9807
Примечание - При необходимости могут использоваться и другие нагрузки, например HV 2,5 (24,52 Н), и нагрузки больше 980,7 Н.

7.3 Испытуемый образец должен размещаться на жесткой опоре. Поверхность опоры должна быть ровной и без следов смазки. Испытуемый образец должен неподвижно лежать на опоре, его перемещение во время измерения недопустимо.

7.4 Во время испытания приводят наконечник в контакт с поверхностью испытуемого образца и увеличивают нагрузку в направлении, перпендикулярном к поверхности, без рывков или вибрации, пока прикладываемая нагрузка не достигнет определенной величины.

Время от начала приложения нагрузки до достижения номинального значения нагрузки должно быть не меньше 2 и не больше 8 с.

Для измерений по Виккерсу с малой нагрузкой и микротвердости это время не должно превышать 10 с.

Для измерений по Виккерсу с малой нагрузкой и микротвердости скорость внедрения наконечника в образец не должна превышать 0,2 мм/с.

Примечание - Для измерения микротвердости наконечник должен входить в контакт с образцом при скорости от 15 до 70 мкм/с.

Время выдержки под нагрузкой должно быть от 10 до 15 с. Для некоторых материалов предусмотрено более длительное время выдержки под нагрузкой, допуск для времени выдержки в таких случаях должен быть  2 с.

7.5 Во время цикла измерения, включающего приложение нагрузки, выдержку под нагрузкой и снятие нагрузки, твердомер должен быть защищен от вибрационных воздействий.

7.6 Расстояние между центром отпечатка и краем образца должно быть не менее 2,5 средних длин диагоналей отпечатка для стали, меди и сплавов меди и не менее трех средних длин диагоналей отпечатка для легких металлов, свинца, олова и их сплавов.

Расстояние между центрами двух смежных отпечатков должно быть не менее трех средних длин диагоналей отпечатка для стали, меди и сплавов меди и не менее шести средних длин диагоналей отпечатка для легких металлов, свинца, олова и их сплавов. Если два смежных отпечатка отличаются по размерам, расстояние должно определяться по средней длине диагонали большего отпечатка.

7.7 Измеряют длины двух диагоналей. Среднеарифметическое значение двух измерений должно быть использовано для вычисления твердости по Виккерсу. Для плоских поверхностей разность между длинами диагоналей не должна превышать 5 % длины меньшей из них. Если разность больше, это должно фиксироваться в протоколе измерений.

Примечание - Увеличение микроскопа должно быть таким, чтобы длина диагонали отпечатка составляла не менее 25 % и не более 75 % ширины рабочего поля.

7.8 При измерении твердости на криволинейных поверхностях необходимо применять таблицы приложения В. В приложении В приведены таблицы для определения чисел твердости по Виккерсу в зависимости от испытательной нагрузки и средней длины диагоналей отпечатка.

8 Оценка неопределенности результатов измерений

Полную оценку неопределенности результатов измерений твердости следует проводить в соответствии с требованиями руководства [6].

Для оценки неопределенности результатов измерений существуют два подхода:

- один подход основывается на оценке неопределенности всех возможных источников, возникающих во время калибровки системы приложения нагрузки, измерительной системы твердомера, параметров алмазной пирамиды. Процедура оценки изложена в [7];

- другой подход основывается на оценке неопределенности с использованием эталонной меры твердости [7]-[10]. Руководство по определению содержится в приложении D.

Примечание - Не всегда можно оценить вклад от разных источников в неопределенность измерений. В этом случае оценку неопределенности по типу А можно выполнить с помощью статистического анализа нескольких отпечатков по эталонной мере твердости. Когда неопределенности, оцененные по типу А и В, складываются, вклады различных источников не учитывают дважды (см. [6], пояснение 4).

Методы оценки неопределенности приводятся в приложении D.

9 Отчет об измерениях

Отчет об измерениях должен содержать следующую информацию:

a) ссылку на настоящий стандарт;

b) все атрибуты, необходимые для идентификации эталонной меры твердости;

c) полученные результаты;

d) все операции, не предусмотренные в настоящем стандарте;

e) подробности измерений или обстоятельства, которые могли повлиять на результат;

f) температуру, при которой проводят измерения, если она вне диапазона, указанного в 7.1.

Примечание 1 - Сравнение чисел твердости HV возможно только для измерений с одной и той же нагрузкой.

Примечание 2 - Не существует метода точного перевода чисел твердости из одной шкалы Виккерса в другую. Следовательно, такого перевода следует избегать, если нет надежной базы для перевода, полученной сравнительными измерениями.

Примечание 3 - Следует заметить, что для анизотропных материалов, полученных холодным прокатом, возможна значительная разница между длинами двух диагоналей отпечатка. В этом случае, по возможности, внедрение наконечника должно быть проведено так, чтобы диагонали составляли около 45° с направлением проката. Технические условия на продукцию должны содержать ограничения на разницу между длиной диагоналей.

Библиография

[1]	ИСО 6507:2005	Материалы металлические. Определение твердости по Виккерсу. Часть 3. Калибровка контрольных образцов
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]		Руководство по выражению неопределенности при измерениях, ИСО, 1995
[7]		ЕА 10-16, Guidelines on the Estimation of Uncertainty in Hardness Measurements, 2001
[8]		Gabauer W., Manual of Codes of Practice for the Determination of Uncertainties in Mechanical Tests on Metallic Materials, The Estimation of Uncertainties in Hardness Measurements, Project, No. SMT4-CT97-2165, UNCERT COP 14: 2000
[9]
[10]