ГОСТ Р 8.969-2019 Государственная система обеспечения единства измерений. Металлы и сплавы. Определение твердости по шкалам Либа. Часть 1. Метод измерений

    ГОСТ Р 8.969-2019

(ИСО 16859-1:2015)

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственная система обеспечения единства измерений

МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТВЕРДОСТИ ПО ШКАЛАМ ЛИБА

Часть 1

Метод измерений

State system for ensuring the uniformity of measurements. Metals and alloys. Leeb hardness test. Part 1. Test method

ОКС 17.020

Дата введения 2020-03-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений" (ФГУП "ВНИИФТРИ") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии 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 25 июня 2019 г. N 327-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 16859-1:2015* "Металлические материалы. Определение твердости по Либу. Часть 1. Метод измерений" (ISO 16859-1:2015 "Metallic materials - Leeb hardness test - Part 1: Test method", MOD).

В приложении С исключен рисунок С.1, представляющий структуру метрологической цепочки для определения и передачи шкал твердости по шкалам Либа, эти задачи отражены в поверочной схеме. Переработаны пункты С.2.3, С.2.4, С.3, так как в них встречаются операции, противоречащие особенностям российской национальной стандартизации.

В пункте 8 исключен абзац 4, так как содержит рекомендацию, противоречащую особенностям российской национальной стандартизации.

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

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

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". 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 ()

Введение

Метод измерений твердости по шкалам Либа основан на определении отношения скоростей бойка при отскоке от поверхности измеряемого материала к скорости бойка при соударении с поверхностью материала. Данный метод относится к динамическим методам измерений твердости.

Настоящий стандарт подготовлен для обеспечения возможности определения твердости материалов динамическим методом.

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 2789-73 Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики

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 Принцип

_______________

Отношение скорости отскока бойка к скорости удара определяет твердость по шкалам Либа.

Бойки, используемые в методе измерений твердости по шкалам Либа, различаются массой, геометрическими размерами, материалом. На конце бойка находится шариковый наконечник.

4 Символы, сокращения и обозначения

_______________

Примечание - На основе особых соглашений между сторонами могут быть использованы другие значения параметров.

Таблица 1 - Символы, размеры, обозначения и параметры шкал Либа в соответствии с типом датчика

Пример 570 HLD

Для измерений твердости при несовпадении направления скорости падения бойка с направлением силы тяжести будет возникать погрешность в полученном значении твердости. В таких случаях требуется ввести поправку к значению твердости в соответствии с приложением А.

5 Твердомер

5.1 Твердомер, используемый для измерений твердости по шкалам Либа, состоит из датчика (для примера см. приложение D) и электронного блока измерений и индикации для определения твердости по шкалам Либа.

5.2 Боек состоит из шарикового наконечника и держателя наконечника, см. таблицу 1.

Опорное кольцо необходимо регулярно проверять, износ может влиять на показания. В частности, необходимо визуально осматривать нижнюю поверхность опорного кольца. Налет и грязь необходимо удалять.

5.4 Твердомер должен соответствовать требованиям [2] и/или описания типа.

6 Измеряемый образец

6.1 Форма образца

6.1.1 Измерения твердости по шкалам Либа допускается проводить на образцах различной формы при условии, что вектор скорости удара направлен под прямым углом к испытуемой поверхности и опорное кольцо устойчиво расположено на поверхности испытуемого образца.

6.1.2 Твердость образцов с изогнутой поверхностью (вогнутой или выпуклой) допускается измерять при условии, что радиус кривизны в области проведения измерений составляет не менее 50 мм для датчика типа G, или 30 мм для иных датчиков соответственно.

6.1.3 Во всех иных случаях используют специальные опорные кольца, чтобы твердомер стабильно держался на испытуемой поверхности.

6.2 Толщина и масса образца

Толщину и массу образца принимают в расчет при выборе типа датчика в соответствии с таблицей 2.

Примечания

1 Отсутствие подходящей опоры приведет к неверным результатам измерений.

2 Образцы массой меньше минимальной из указанной или образцы достаточной массы с областями меньше минимальной толщины требуют жесткой опоры и/или сцепления с прочным опорным телом. Сцепление - это метод, при котором образец прочно соединяется с гораздо более тяжелой опорой без натягивания или давления на образец. Например, можно притереть специальной смазкой образец к массивному и жесткому объекту. Метод сцепления можно использовать после сопоставления результатов с не сцепленным эталонным образцом достаточной массы и толщины.

Таблица 2 - Требования к массе и толщине измеряемого образца

6.3 Подготовка поверхности

Рабочая поверхность должна быть тщательно подготовлена во избежание любых изменений твердости, вызванных нагреванием во время шлифовки или упрочнением во время механической обработки. Рекомендуется обработать на станке и отполировать рабочую поверхность, как указано в таблице 3. Любые покрытия, накипь, загрязнения или какие-либо другие неровности поверхности должны быть полностью устранены. На поверхности не должно быть никаких смазочных материалов.

7 Проведение измерений

7.1 Ежедневную проверку твердомера в соответствии с приложением В проводят перед первым измерением для каждой используемой шкалы.

7.2 Измерения проводят при температуре воздуха в диапазоне от 10°С до 35°С. В случае колебаний температуры, влияющих на результаты измерений, допускается проводить измерения в более узком диапазоне температур - (23±5)°С.

Примечание - Температура испытуемого материала и температура твердомера могут повлиять на полученные результаты. Температура при проведении измерений может сказаться на измерении твердости.

7.3 Окружающие магнитные поля в диапазоне частот, составляющих несколько килогерц, при проведении измерений должны быть исключены, они могут повлиять на результат измерений.

7.4 Образец и датчик не допускается перемещать во время испытаний. На опорной поверхности не должно быть каких-либо загрязнений (накипи, смазочных материалов, грязи и т.п.).

7.5 Должно быть исключено влияние вибрации и относительных колебаний образца или датчика во время измерений.

7.7 Расстояние между центрами двух смежных отпечатков должно быть не менее трех диаметров отпечатка. В таблице 4 приведены типичные диаметры отпечатка при различных уровнях твердости для разных типов датчиков.

Примечание - На практике данное требование выполняется, когда расстояние от края до края двух смежных отпечатков равно по меньшей мере двум диаметрам наибольшего отпечатка.

Таблица 4 - Примеры типичных размеров отпечатков на стали различной твердости

7.8 Датчик должен быть расположен перпендикулярно к поверхности испытуемого образца.

Перед испытанием необходимо проверить установку и настройки прибора в соответствии с инструкцией производителя. Отклонения направления падения бойка, превышающие 5° от направления силы тяжести, приводят к ошибкам измерений. При измерениях в направлениях, отличных от направления силы тяжести, необходимо корректировать полученные значения (см. 4.2 и приложение А).

_______________

8 Неопределенность измерений твердости

На неопределенность измерений твердости по шкалам Либа влияют источники двух категорий, зависящие:

- от твердомера, работающего по принципу Либа (включая неопределенность поэлементной калибровки прибора), а также от калибровки эталонных мер твердости;

- от метода испытания и различных условий испытаний.

Примечания

1 Оценка неопределенности измерения может быть проведена в соответствии с [7].

2 Иногда невозможно количественно оценить каждый аспект, способствующий неопределенности измерений. Однако получить приблизительную оценку неопределенности можно из статистического анализа многочисленных измерений на образце.

Пример оценки неопределенности измерений твердости по Либу приведен в приложении С.

9 Протокол измерений

Протокол измерений должен содержать как минимум следующую информацию:

a) ссылка на настоящий стандарт;

b) идентификационные данные испытуемого образца;

c) характеристики твердомера (тип датчика);

d) результат измерений и количество лежащих в его основе единичных показаний;

e) любые существенные подробности испытания, не определенные данным стандартом или имеющие место быть в силу определенных причин, например способ сцепления, точка испытания на образце, направление удара по отношению к силе тяжести;

f) любые события или особенности, которые могли повлиять на измерение;

g) температура при измерениях, если она не лежит в диапазоне от 10°С до 35°С.

10 Перевод в другие шкалы твердости или значения предела прочности

Не существует общепринятого процесса точного перевода значений твердости по шкалам Либа в значения по другим шкалам твердости. Таким образом, необходимо избегать подобных переводов, за исключением случаев, когда с помощью сравнительных измерений получены надежные данные для перевода.

Если необходимо сопоставить данное значение твердости по Либу со значением, полученным иным методом измерений, перевод одного значения твердости в другое или в предел прочности может быть осуществлен с помощью надежной базы данных, полученной из сравнительных измерений. Переводы влекут за собой погрешности, которые необходимо принимать во внимание. Данная ситуация описана в [8].

Стандарт [9] описывает перевод значений твердости по Либу в значения по другим шкалам твердости для групп стали. Также существуют исследования зависимости между твердостью Либа и твердостью Виккерса [10].

Приложение A

(обязательное)

Таблицы поправочных коэффициентов для использования в измерениях при направлении удара, отличном от направления силы тяжести

Примечания

1 При любых углах, не приведенных в таблице, пользователь может интерполировать, чтобы получить поправочное значение.

2 Таблицы, приведенные в приложении A, изначально защищены авторским правом ProceqSA 1985. Таблицы перепечатаны в данном документе с разрешения ProceqSA.

Приложение B

(обязательное)

Процедура периодической проверки твердомеров пользователем

Работу каждого твердомера проверяют перед каждым использованием приблизительно во всех направлениях и приблизительно на каждом уровне твердости, который будет использоваться.

Периодическая проверка функционирования твердомера состоит из нанесения как минимум трех отпечатков на эталонной мере твердости. Эталонная мера твердости должна быть поверена в соответствии со своей методикой поверки или откалибрована в соответствии со своей методикой калибровки или [12]. Эталонную меру твердости выбирают таким образом, чтобы твердость эталонной меры была близка к ожидаемому результату измерений, см. таблицу B.1. Эталонную меру располагают на прочной опоре. Отпечатки наносят равномерно по всей испытуемой поверхности. Твердомер можно использовать, если он удовлетворяет требованиям описания типа или [2] (если твердомер используется вне сферы государственного регулирования).

Для дальнейшего мониторинга работы твердомера записи о данных испытаниях сохраняют.

Таблица B.1 - Типичные диапазоны чисел твердости эталонных мер твердости по Либу

Приложение C

(справочное)

Неопределенность измерений твердости по Либу

C.1 Общие требования

Представленный в настоящем приложении подход к определению неопределенностей измерений принимает во внимание только неопределенности, связанные с общими рабочими характеристиками твердомера Либа, определяемые по эталонным мерам твердости. Указанные неопределенности измерений отражают совокупный эффект всех составляющих неопределенности. В этой связи важно, чтобы все компоненты прибора по отдельности удовлетворяли допускам. Настоящий подход рекомендуется применять максимум в течение одного года после успешного проведения поэлементной поверки.

C.2 Процедура расчета расширенной неопределенности измерений твердости по Лейбу*

C.2.1 Общая информация

Примечание - Данный подход к расчету неопределенности измерений не учитывает дрейфа показаний твердомера после калибровки, так как он допускает, что подобные изменения будут незначительны по своей величине. В связи с этим большая часть данного анализа может быть проведена сразу же после калибровки твердомера, а результаты могут быть занесены в сертификат калибровки.

C.2.2 Метод расчета расширенной неопределенности измерений

Расширенную неопределенность измерений твердости рассчитывают по формуле

Результат измерений представлен в виде

то при использовании твердомера нужно принимать во внимание соотношение между значением эталонной меры твердости и значением твердости измеряемого образца. При необходимости нужно учитывать изменение твердости эталонной меры твердости.

Приложение D

(справочное)

Твердомеры Либа

Как правило, датчик состоит из пружин и спускового механизма с индукционными катушками и свободно движущимся бойком (см. рисунки D.1 и D.2).

1 - кнопка пуска; 2 - пружина для взвода бойка; 3 - загрузочная труба; 4 - сигнальный кабель между индикационным блоком и катушкой; 5 - малое опорное кольцо; 6 - большое опорное кольцо; 7 - испытуемый образец; 8 - шариковый наконечник; 9 - катушка; 10 - боек; 11 - захватывающее устройство; 12 - направляющая труба; 13 - ударная пружина

Рисунок D.1 - Схематическое изображение типичного бойка до приведения в действие (пружина взведена)

1 - постоянный магнит (N - северный полюс, S - южный полюс); 2 - боек; 3 - наконечник; 4 - индукционная катушка

Рисунок D.2 - Схематическое изображение типичного бойка

Библиография