ГОСТ Р 8.904-2015
(ИСО 14577-2:2015)

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственная система обеспечения единства измерений

ИЗМЕРЕНИЕ ТВЕРДОСТИ И ДРУГИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ ПРИ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОМ ИНДЕНТИРОВАНИИ

Часть 2

Поверка и калибровка твердомеров

State system for ensuring the uniformity of measurements. Metallic materials. Instrumented indentation test for hardness and materials parameters. Part 2. Verification and calibration of testing machines

ОКС 17.040.10*

_____________________

* По данным официального сайта Росстандарта ОКС 17.020,

здесь и далее. - Примечание изготовителя базы данных.

Дата введения 2016-10-01

Предисловие

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

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 206 "Эталоны и поверочные схемы", ПК 206.2 "Эталоны и поверочные схемы в области измерений механических величин"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 8 декабря 2015 г. N 2114-ст

4 Настоящий стандарт модифицирован по отношению к международному стандарту ИСО 14577-2:2015* "Материалы металлические. Определение твердости и других параметров материалов методом инструментального индентирования. Часть 2. Поверка и калибровка твердомеров" (ISO 14577-2:2015 "Metallic materials - Instrumented indentation test for hardness and materials parameters - Part 2: Verification and calibration of testing machines", MOD).

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

При этом дополнительные слова (фразы, показатели, их значения), включенные в текст стандарта для учета потребностей экономики Российской Федерации и особенностей российской национальной стандартизации, выделены подчеркиванием сплошной горизонтальной линией.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (подраздел 3.5)

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Под инструментальным индентированием понимается процесс, управляемый специальной испытательной установкой, при котором происходит непрерывное внедрение наконечника (алмазная пирамида Берковича, Виккерса, твердосплавный шарик и т.д.) в испытуемый образец под действием плавно возрастающей нагрузки с последующим ее снятием и регистрацией зависимости перемещения наконечника от нагрузки.

Твердость обычно определяют как сопротивление материала вдавливанию другого, более твердого материала. Результаты, полученные при определении твердости по Роквеллу, Виккерсу и Бринеллю, определяют после снятия испытательной нагрузки. Поэтому влияние упругой деформации материала под воздействием наконечника (индентора) не учитывается.

Настоящий стандарт подготовлен для обеспечения возможности определения твердости и других механических характеристик материала путем совместного измерения нагрузки и перемещения наконечника во время индентирования. Прослеживая полный цикл нагружения и снятия испытательной нагрузки, можно определить значения твердости, эквивалентные значениям, измеренным классическими методами измерения твердости. Также этот метод позволяет определить дополнительные свойства материала, такие как его модуль упругости индентирования и упругопластическую твердость. Эти значения можно вычислить без оптического измерения отпечатка.

Стандарт разработан для обеспечения возможности получения характеристик материалов путем проведения анализа данных после испытаний.

     1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает методику поверки и калибровки твердомеров, предназначенных для измерения твердости по шкалам Мартенса и шкалам индентирования в соответствии с ГОСТ Р 8.748.

В ней описываются метод поэлементной поверки и поверки по эталонным мерам твердости. Устанавливается требование к применению метода поверки по мерам твердости в дополнение к поэлементному методу поверки, а также для периодической контрольной проверки твердомера во время эксплуатации.

Данный стандарт применим также к портативным твердомерам.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 8.748-2011 (ИСО 14577-1:2002) Государственная система обеспечения единства измерений. Металлы и сплавы. Измерение твердости и других характеристик материалов при инструментальном индентировании. Часть 1. Метод испытаний

ГОСТ Р ИСО 6507-1-2007 Металлы и сплавы. Измерение твердости по Виккерсу. Часть 1. Метод измерения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Общие условия

3.1 Подготовка

Твердомер должен быть сконструирован таким образом, чтобы его можно было поверять (калибровать). Перед поверкой (калибровкой) необходимо проверить соблюдение условий, изложенных в 3.2-3.4.

3.2 Твердомер

Твердомер должен быть настроен для эксплуатации в соответствии с требованиями Руководства по эксплуатации и должен быть установлен в условиях окружающей среды, отвечающих требованиям данного стандарта, ГОСТ Р 8.748 и, где применимо, [1]. Твердомер должен быть защищен от вибраций. Для испытаний в микро- и нанодиапазонах твердомер должен быть также защищен от потоков воздуха и колебаний температуры.

Влияние факторов окружающей среды на данные может быть оценено путем выполнения индентирования при малой нагрузке (например, эквивалентной обычной нагрузке при начальном контакте) на эталонной мере твердости и анализа перемещения наконечника с течением времени. Непостоянство нагрузки - это жесткость контакта (получаемая из кривой снятия нагрузки), умноженная на среднее квадратическое отклонение (СКО) измерения перемещения после вычета какого-либо фонового дрейфа в среднем перемещении. Эти неопределенности затем должны быть включены в суммарную стандартную неопределенность измерений, рассчитываемую в соответствии с ГОСТ Р 8.748.

3.3 Наконечник

Для того чтобы получить хорошую повторяемость результатов измерений, держатель наконечника должен быть жестко закреплен в твердомере.

Держатель наконечника должен быть сконструирован таким образом, чтобы его вклад в общую податливость был минимальным (приложение А). Для корректных измерений твердости при глубинах внедрения меньше 6 мкм необходимо определять функцию площади поверхности или площади поперечного сечения наконечника (приложение В).

3.4 Приложение испытательной нагрузки

Приложение и снятие нагрузки должно производиться без ударов или вибраций, которые могут значительно повлиять на результаты измерений. Должна быть возможной проверка устройства приложения нагрузки, выдержки и снятия испытательной нагрузки.

3.5 Проверка работоспособности твердомера

Проверка работоспособности твердомера проводится по эталонным мерам твердости, например проверку можно проводить согласно приложению С.

     4 Поэлементная поверка и калибровка твердомера

4.1 Общие положения

4.1.1 Поэлементная поверка и калибровка должна выполняться при постоянной температуре эксплуатации (23±5)°С. Для определения достоверности калибровочных значений как функции температуры поэлементную калибровку следует проводить в подходящих точках этого диапазона. При необходимости могут быть определены поправочная функция калибровки или набор калибровочных значений, достоверных при определенных значениях рабочей температуры.

4.1.2 Средства измерений, используемые для поэлементной поверки, должны быть поверены. Средства измерений, используемые для поэлементной калибровки, должны иметь прослеживаемость к национальным эталонам.

4.1.3 Поэлементная поверка (калибровка) включает:

а) подтверждение соответствия прикладываемой и снятой нагрузки требованиям 4.2 (определение отклонения прикладываемых нагрузок от номинальных);

б) подтверждение соответствия показаний устройства для измерения перемещения наконечника требованиям 4.3 (определение отклонений измеряемых перемещений от номинальных);

в) подтверждение соответствия значения податливости твердомера требованиям 4.4 (определение податливости твердомера);

г) подтверждение соответствия геометрических параметров наконечника требованиям 4.5 (определение геометрических параметров наконечника);

д) подтверждение соответствия функции площади наконечника требованиям 4.6, если глубина индентирования менее 6 мкм;

е) определение временных интервалов цикла измерений.

4.2 Подтверждение соответствия приложенной и снятой нагрузки

4.2.1 Нагрузка должна измеряться следующими методами, например:

- посредством устройства для измерения нагрузки класса 1 или выше по стандарту [2];

- посредством уравновешивания нагрузкой, определенной с погрешностью ±0,2%, прилагаемой с помощью поверенных (калиброванных) грузов;

- посредством электронных весов с точностью измерений 0,1% максимальной испытательной нагрузки или 10 мкН для нанодиапазона.

4.2.2 Каждый используемый диапазон нагрузок должен быть проверен (измерен) во всем диапазоне нагрузок как при приложении, так и при снятии испытательной нагрузки. Должно быть проверено (измерено) минимум 16 значений нагрузок, равномерно распределенных в диапазоне приложения нагрузки, т.е. 16 значений нагрузок во время приложения силы и 16 значений нагрузок во время снятия силы. Эта процедура должна повторяться не менее трех раз, после этого вычисляется среднее арифметическое значение нагрузки из трех результатов измерений для каждой точки при нагружении и разгружении.

При проверке соответствия прикладываемой и снимаемой нагрузки разность между максимальным и минимальным значениями измеренной нагрузки не должна превышать половину предела допустимого отклонения, указанного в таблице 1.

Для каждой серии из трех измерений нагрузки разность между средним из измеренных значений испытательной нагрузки и номинальной нагрузкой должна находиться в пределах допустимых отклонений, указанных в таблице 1.

4.2.3 Если нагрузка, прикладываемая или снимаемая нагружающим устройством твердомера, не удовлетворяет требованиям таблицы 1, то твердомер считается непригодным к эксплуатации.

Таблица 1 - Допустимые отклонения значений испытательной нагрузки

4.3 Подтверждение соответствия устройства измерения перемещения наконечника в твердомере

4.3.1 Требуемое разрешение системы для измерения перемещения наконечника зависит от значения наименьшей измеряемой глубины индентирования. Для микродиапазона оно составляет 0,2 мкм; для макродиапазона 2 мкм.

Шкала прибора для измерения перемещения должна быть отградуирована таким образом, чтобы позволяла проводить измерения глубины индентирования с разрешением, указанным в таблице 2.

4.3.2 Каждый измеряемый диапазон перемещений должен быть проверен с помощью подходящего метода и соответствующей измерительной системы. Устройство должно быть проверено минимум в 16 точках в каждом направлении, равномерно распределенных в проверяемом диапазоне перемещений. Эта процедура должна повторяться три раза. Для каждой точки вычисляется среднее арифметическое значение из трех измеренных перемещений.

Для измерения относительного перемещения наконечника рекомендуются следующие измерительные системы: лазерный интерферометр, индуктивный датчик, емкостный датчик и пьезодатчик.

Для каждой серии из трех измерений разность между средним значением перемещения и номинальным должна находиться в пределах допустимого отклонения, указанного в таблице 2.

Таблица 2 - Разрешение и пределы допустимых отклонений устройства для измерения перемещения наконечника