ГОСТ 21318-75 Измерение микротвердости царапанием алмазными наконечниками

ГОСТ 21318-75*

Группа Т59

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР


ИЗМЕРЕНИЕ МИКРОТВЕРДОСТИ ЦАРАПАНИЕМ АЛМАЗНЫМИ НАКОНЕЧНИКАМИ

Measurement of microhardness by scratching with diamond instruments

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 2 декабря 1975 г. N 3751 срок введения установлен с 01.07.76

ПРОВЕРЕН в 1982 г. Постановлением Госстандарта от 08.09.82 N 3537 срок действия продлен до 01.07.93**

_________________

** Ограничение срока действия снято по протоколу Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС N 2, 1993 год). - Примечание "КОДЕКС".

* ПЕРЕИЗДАНИЕ (декабрь 1987 г.) с Изменением N 1, утвержденным в сентябре 1982 г. (ИУС 12-82).

Настоящий стандарт устанавливает метод измерения микротвердости царапанием поверхностного слоя (нанесением канавки) четырехгранной или трехгранной алмазной пирамидой под действием нормальной нагрузки от 0,049 до 1,962 Н (от 0,005 до 0,200 кгс).

Стандарт не распространяется:

на измерения микротвердости алмаза и его производных и на случаи, когда ширину канавки невозможно измерить из-за неопределенности контура ее границы.

1. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ

1.1. Испытание на микротвердость царапанием заключается в нанесении на испытуемую поверхность канавки и измерении ее ширины.

1.2. Число микротвердости определяют делением приложенной к алмазному наконечнику нормальной нагрузки на условную площадь контакта пирамиды с испытуемой поверхностью.

Для четырехгранной пирамиды с квадратным основанием число микротвердости () вычисляют по формуле

, (1)

если выражена в Н (, если выражена в кгс).

Для трехгранной пирамиды с основанием в виде равностороннего треугольника число микротвердости () вычисляют по формуле

, (2)

если выражена в Н (, если выражена в кгс), где - нормальная нагрузка, приложенная к алмазному наконечнику, Н (кгс);

- ширина канавки, мм.

Числа микротвердости, определенные для разных значений и , приведены в обязательном приложении 1.

Примечания

:

1. Индексы и при числе микротвердости отражают форму основания пирамиды и царапание, выполненное ребром пирамиды.

2. Материалы высокой твердости рекомендуется испытывать трехгранной пирамидой.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.3. Число микротвердости по Мартенсу ( или ) определяют числом нормальной нагрузки в кгс, необходимой для получения канавки заданной ширины , равной 5, 10 или 20 мкм.

При царапании ребром четырехгранной пирамиды, ребром или гранью трехгранной пирамиды способ царапания ребром или гранью для трехгранной пирамиды указывают в тексте протокола испытания (см. справочное приложение 2).

1.4. Микротвердость, определенную по формулам (1) и (2), обозначают соответственно и с указанием нагрузки в кгс, например:

- микротвердость, определенная царапанием ребром четырехгранной пирамиды при нагрузке 0,98 Н.

Микротвердость, определенную по п.1.3, обозначают или с указанием ширины канавки в мкм, например:

- микротвердость по Мартенсу, определенная царапанием ребром, ширина канавки 20 мкм.

Примечание. Число микротвердости, полученное при измерениях, указывают перед ее обозначением.

1.3; 1.4. (Введены дополнительно, Изм. N 1).

2. АППАРАТУРА

2.1. Для нанесения канавок царапающей алмазной пирамидой и измерения ширины канавок применяют приборы для измерения микротвердости типа Т3 по ГОСТ 10717-75 или приборы, соответствующие требованиям настоящего стандарта.

2.2. Прибор должен быть снабжен двумя сменными алмазными наконечниками: имеющим форму четырехгранной пирамиды с квадратным основанием - НПМ по ГОСТ 9377-81; имеющим форму трехгранной пирамиды с основанием в виде равностороннего треугольника (рекомендуемое приложение 3).

2.3. Во время испытаний прибор должен обеспечивать соблюдение следующих условий:

плавное возрастание нагрузки до заданного значения в момент погружения алмазной пирамиды в материал до начала процесса царапания;

сохранение постоянства приложенной нагрузки в течение процесса царапания;

допускаемые погрешности нагружения не должны превышать:

для нагрузок 0,1 Н и менее - не более 2% от номинальной;

для нагрузок более 0,1 Н - не более 1% от номинальной.

2.4. Прибор должен быть защищен от возможных вибраций, передаваемых через стены, пол зданий или стол, на котором он установлен.

2.5. Исправность действия и методы поверки прибора перед испытанием - по ГОСТ 10717-75.

3. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ

3.1. Испытуемая поверхность должна быть плоской, свободной от загрязнения на участке нанесения канавок. Шероховатость испытуемой поверхности должна быть не ниже Ra=0,32 мкм по ГОСТ 2789-73.

3.2. При подготовке поверхности необходимо принять меры предосторожности против возможного изменения твердости испытуемой поверхности вследствие нагрева или наклепа в результате механической обработки.

3.3. Испытуемое изделие должно быть установлено на предметном столике прибора так, чтобы в процессе испытания оно не смещалось, не прогибалось и не поворачивалось.

3.4. Поверхность, подлежащая испытанию, должна быть установлена перпендикулярно к оси пирамиды царапающего наконечника.

3.5. Рабочая поверхность алмазной пирамиды и испытуемая поверхность должны быть сухими (без смазки).

4. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЯ И ИЗМЕРЕНИЕ ШИРИНЫ КАНАВКИ

4.1. При испытании поверхности царапанием применяют нагрузки: 0,049; 0,098; 0,196; 0,490; 0,981 и 1,962 Н (0,005; 0,010; 0,020; 0,050; 0,100 и 0,200 кгс).

4.2. При выборе значений нагрузок в случае однородного материала испытуемой поверхности исходят из предполагаемой глубины канавки. Минимальная толщина материала или слоя должна превышать глубину канавки не менее чем в 10 раз.

4.3. На оборотной стороне испытуемого изделия после нанесения канавки не должно быть заметных следов деформации материала.

4.4. Расстояние от оси канавки до края поверхности должно быть не менее двойной ширины канавки. Расстояние между центральными осями нескольких смежных канавок, нанесенных на одну поверхность, должно быть не менее 3 .

4.5. Длина канавки должна быть не менее 0,25 мм. Канавку следует наносить равномерным и непрерывным вращением рукоятки микрометрического винта предметного столика примерно на пол-оборота за 10-12 с.

4.6. Ширину канавки измеряют таким образом, чтобы одна из нитей винтового окулярного микрометра совпала с границами канавки при фокусировке микроскопа на испытуемую поверхность без учета наплывов (см. приложение 4).

4.7. Испытания проводят при температуре окружающей среды плюс 20±5 °С.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Обязательное

ЧИСЛА ТВЕРДОСТИ ПРИ ЦАРАПАНИИ АЛМАЗНЫМИ ПИРАМИДАМИ

Числа твердости при испытании на микротвердость царапанием ребром
четырехгранной алмазной пирамиды при нагрузке 0,049 Н (5 гс)

Таблица 1

Продолжение табл.1

Числа твердости при испытании на микротвердость царапанием ребром
четырехгранной алмазной пирамиды при нагрузке 0,098 Н (10 гс)

Таблица 2

Продолжение табл.2

Числа твердости при испытании на микротвердость царапанием ребром
четырехгранной алмазной пирамиды при нагрузке 0,196 Н (20 гс)

Таблица 3

Продолжение табл.3

Числа твердости при испытании на микротвердость царапанием ребром
четырехгранной алмазной пирамиды при нагрузке 0,490 Н (50 гс)

Таблица 4

Продолжение табл.4

Числа твердости при испытании на микротвердость царапанием ребром
четырехгранной алмазной пирамиды при нагрузке 0,981 Н (100 гс)

Таблица 5

Продолжение табл.5

Числа твердости при испытании на микротвердость царапанием ребром
четырехгранной алмазной пирамиды при нагрузке 1,962 Н (200 гс)

Таблица 6

Продолжение табл.6

Продолжение табл.6

Числа твердости при испытании на микротвердость царапанием ребром
трехгранной алмазной пирамиды при нагрузке 0,049 Н (5 гс)

Таблица 7

Продолжение табл.7

Числа твердости при испытании на микротвердость царапанием ребром
трехгранной алмазной пирамиды при нагрузке 0,098 Н (10 гс)

Таблица 8

Продолжение табл.8

Числа твердости при испытании на микротвердость царапанием ребром
трехгранной алмазной пирамиды при нагрузке 0,196 Н (20 гс)

Таблица 9

Продолжение табл. 9

Числа твердости при испытании на микротвердость царапанием ребром
трехгранной алмазной пирамиды при нагрузке 0,490 Н (50 гс)

Таблица 10

Продолжение табл.10

Числа твердости при испытании на микротвердость царапанием ребром
трехгранной алмазной пирамиды при нагрузке 0,981 Н (100 гс)

Таблица 11

Продолжение табл.11

Числа твердости при испытании на микротвердость царапанием ребром
трехгранной алмазной пирамиды при нагрузке 1,962 Н (200 гс)

Таблица 12

Продолжение табл.12

Продолжение табл.12

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное

ПРИМЕРЫ ВЫЧИСЛЕНИЯ МИКРОТВЕРДОСТИ ЦАРАПАНИЕМ ПО МАРТЕНСУ

( или )

Было нанесено 7-8 канавок при нагрузке 0,049; 0,098; 0,196; 0,392; 0,588; 0,784; 0,981 и 1,078 Н (5, 10, 20, 40, 60, 80, 100 и 110 гс) и найдена ширина канавок* (см. таблицу) для двух материалов (образцов) при царапании ребром трехгранной пирамиды.

________________

* Средняя величина нескольких измерений ширины канавок, нанесенных при одинаковой нагрузке.

Из кривых, построенных по данным таблицы, видно, что абсциссы точек пересечения кривой 1 для канавки шириной 5; 10 и 20 мкм будут 0,137; 0,294 и 0,677 Н (14; 30 и 69 гс), а для кривой 2 - 0,196; 0,431 и 1,020 Н (20; 44 и 104 гс).

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Рекомендуемое

АЛМАЗНЫЙ НАКОНЕЧНИК С РАБОЧЕЙ ЧАСТЬЮ В ВИДЕ ТРЕХГРАННОЙ ПИРАМИДЫ

1. Угол между гранью и ребром - 142°.

2. Угол между ребрами в плоскости грани пирамиды - 115°20'.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

3. Технические требования, правила приемки и методы испытания - по ГОСТ 9377-84 для типа НПМ.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Рекомендуемое

ПРОЦЕСС ЦАРАПАНИЯ АЛМАЗНЫМ НАКОНЕЧНИКОМ

При измерении микротвердости царапанием на приборах для испытания на микротвердость ПМТ-5 и ПМТ-3 необходимо, чтобы перемещение столика прибора с изделием было направлено вдоль оси упругих пластин механизма нагружения (черт.1).

Схема расположения механизма нагружения
для измерения микротвердости царапанием

1 - упругие пластины; 2 - груз; 3 - алмазная пирамида; 4 - изделие.

Черт.1

Четырехгранная пирамида в процессе царапания ребром

1 - ребро пирамиды; 2 - наплыв; - глубина канавки; - ширина канавки.

Черт.2

Механизм образования канавок на испытуемой поверхности при царапании ребром состоит в пластическом деформировании материала преимущественно сдвигом в сторону (черт.2) и смещением его в направлении от оси к краям канавки; при этом сопротивление царапанию связывается с прочностью материала, которая считается тем большей, чем меньше ширина (глубина) канавки.

При царапании гранью механизм образования канавок в начале процесса также состоит в пластическом деформировании, однако со сдвигом вперед. В последующем, вследствие подрезания материала ребрами, на концах фронта сдвига создаются благоприятные условия для отделения сдвигаемого материала вверх - появляется стружка с дроблением и диспергированием.

Контроль правильности установки алмазного наконечника проводят, измеряя несимметричность линии дна канавки, разделяющей ее ширину пополам (см. черт.2). Отклонение от симметрии опускается не более 0,05 .

(Измененная редакция, Изм. N 1).

Текст документа сверен по:

М.: Издательство стандартов, 1988