Государственная система обеспечения
единства измерений

МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ.
ИЗМЕРЕНИЕ ТВЕРДОСТИ ПО ВИККЕРСУ

Часть 3

Калибровка эталонных мер твердости

ISO 6507-3:2005
Metallic materials - Vickers hardness test - Part 3: Calibration of reference blocks
(MOD)

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 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 на русский язык международного 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 13 декабря 2011 г. № 1070-ст

4 Настоящий стандарт модифицирован по отношению к международному стандарту ИСО 6507-3:2005 «Материалы металлические. Испытание на твердость по Виккерсу. Часть 3. Калибровка контрольных блоков» (ISO 6507-3:2005 «Metallic materials - Vickers hardness test - Part 3: Calibration of reference blocks») путем изменения отдельных фраз (слов, значений показателей, ссылок), которые выделены в тексте курсивом. Пояснения к изменениям в тексте приведены в виде примечаний и выделены путем заключения их в рамки из тонких линий.

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

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «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

СОДЕРЖАНИЕ

Государственная система обеспечения единства измерений

МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ.
ИЗМЕРЕНИЕ ТВЕРДОСТИ ПО ВИККЕРСУ

Часть 3

Калибровка эталонных мер твердости

Дата введения - 2013-05-01

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на метод калибровки эталонных мер твердости, используемых для поверки твердомеров Виккерса по эталонным мерам твердости, в соответствии с ГОСТ Р 8.695 и ГОСТ 8.335.

Данный метод применим только для отпечатков с диагоналями ³ 0,020 мм.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 8.695-2009 (ИСО 6507-2:2005) Государственная система обеспечения единства измерений. Металлы и сплавы. Измерение твердости по Виккерсу. Часть 2. Поверка и калибровка твердомеров (ИСО 6507-2:2005 «Материалы металлические. Определение твердости по Виккерсу. Часть 1. Метод испытания», MOD)

ГОСТ Р ИСО 6507-1-2007 Металлы и сплавы. Измерение твердости по Виккерсу. Часть 1. Метод измерения (ИСО 6507-1:2005, IDТ)

ГОСТ 8.063-2007 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема средств измерений твердости металлов и сплавов по шкалам Виккерса

ГОСТ 8.335-2004 Государственная система обеспечения единства измерений. Меры твердости эталонные. Методика поверки

ГОСТ 2789-73 Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики

ГОСТ 9500-84 Динамометры образцовые переносные. Общие технические требования

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 ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Производство эталонных мер твердости

3.1 Мера твердости (далее - мера) должна быть изготовлена в целях использования в качестве эталонной меры твердости.

Примечание - Необходим технологический процесс производства, который обеспечит требуемые однородность, стабильность структуры и равномерность поверхностной твердости.

3.2 Толщина каждой металлической меры, подлежащей калибровке, должна быть не менее 5 мм.

3.3 Эталонные меры должны быть размагничены. Изготовителю рекомендуется убедиться в том, что меры, выполненные из стали, были размагничены в конце производственного процесса.

3.4 Максимальное отклонение от плоскостности рабочей и опорной поверхностей не должно превышать 0,005 мм. Максимальное отклонение от параллельности на длине 50 мм не должно превышать 0,010 мм.

3.5 На рабочей поверхности не должно быть царапин, препятствующих измерению отпечатков. Шероховатость (ГОСТ 2789) Ra не должна превышать 0,00005 мм для рабочей поверхности и 0,0008 мм - для опорной поверхности. Базовая длина l должна быть равна 0,80 мм.

3.6 С целью убедиться в том, что не была проведена перешлифовка меры, толщина меры во время калибровки должна быть зафиксирована с точностью до 0,01 мм либо на рабочую поверхность должно быть нанесено клеймо [см. 8.1, перечисление е)].

4 Требования к твердомеру

4.1 Помимо выполнения общих требований, предусмотренных в ГОСТ Р 8.695, эталонный твердомер для калибровки эталонных мер должен соответствовать требованиям, приведенным в 4.2 - 4.6.

4.2 Поэлементную калибровку эталонного твердомера необходимо проводить с интервалом, не превышающим 12 мес.

Поэлементная калибровка включает в себя:

a) проверку испытательной нагрузки - испытательной силы;

b) проверку наконечника;

c) проверку измерительного прибора;

d) проверку испытательного цикла или при невозможности проведения по крайней мере проверку зависимости нагрузки от времени.

4.3 Твердомеры, используемые при поверке и калибровке, должны иметь прослеживаемость к национальному эталону.

4.4 Каждое значение прилагаемой нагрузки (силы) должно соответствовать номинальному значению испытательной нагрузки (силы), предусмотренному ГОСТ Р ИСО 6507-1, с допустимым отклонением:

- ±0,1 % - для нагрузки (силы) ³ 1,961 Н;

- ±0,5 % - для нагрузки (силы) < 1,961 Н.

Испытательную нагрузку (силу) измеряют одним из следующих способов:

- с помощью динамометра в соответствии с ГОСТ 9500;

- посредством уравновешивания с использованием эталонных грузов с погрешностью не более ±0,2 % или иным методом, обеспечивающим такую же точность.

4.5 Алмазный наконечник Виккерса должен соответствовать следующим требованиям:

a) все четыре грани алмазной пирамиды должны быть отполированными, без поверхностных дефектов и иметь плоскостность поверхности с погрешностью до 0,0003 мм;

b) угол между противоположными гранями при вершине алмазной пирамиды должен составлять 136 ± 0,1°.

Угол между осью алмазной пирамиды и осью оправки наконечника (перпендикулярно к посадочной плоскости) должен быть менее 0,3°;

c) вершина алмазного наконечника должна быть исследована с помощью измерительного микроскопа с высокой разрешающей способностью или, предпочтительно, с помощью интерференционного микроскопа. Если четыре грани не сходятся в одной точке, значение длины линии перемычки между противоположными гранями должно соответствовать значениям, приведенным в таблице 1;

Таблица 1

d) должно быть подтверждено, что углы четырехугольника, сформированного пересечением граней с плоскостью, перпендикулярной коси алмазной пирамиды, составляют 90° ± 0,2° (рисунок 1).

Рисунок 1 - Допустимые отклонения в квадратных поперечных сечениях алмазной пирамиды

4.6 Требуемое разрешение измерительного устройства зависит от размера наименьшего отпечатка, который предполагается измерять.

Градуировкой шкалы измерительного устройства, выполненной соответствующим образом, должно быть обеспечено проведение измерений длин диагоналей отпечатков согласно требованиям, указанным в таблице 2.

Таблица 2

При поверке измерительного устройства по объект-микрометру измерения проводят как минимум на пяти интервалах для каждого рабочего диапазона.

Значение предельно допустимой погрешности не должно превышать значений, указанных в таблице 2.

5 Процедура калибровки

Меры твердости должны быть калиброваны на эталонном твердомере в соответствии с разделом 4, при температуре (23 ± 5) °С, согласно процедуре, предписанной ГОСТ Р ИСО 6507-1.

Примечание - Во время калибровки тепловой дрейф не должен превышать 1 °С.

Время от первоначального приложения нагрузки (силы) до достижения максимальной испытательной нагрузки, а также скорость опускания наконечника должны соответствовать требованиям, приведенным в таблице 3.

Таблица 3

6 Число отпечатков

На каждой эталонной мере должны быть выполнены пять отпечатков, равномерно распределенных по всей рабочей поверхности.

Примечание - При измерении микротвердости, а также для уменьшения неопределенности измерений необходимо выполнить более пяти отпечатков. Рекомендуется выполнить 10, 15 или 25 отпечатков в пяти различных зонах эталонной меры.

7 Однородность твердости

7.1 Среднее значение средних арифметических значений измеренных диагоналей отпечатков d₁, d₂, ..., d₅, расположенных в порядке возрастания, составляет

                                                  (1)

Неоднородность U меры твердости при определенных условиях калибровки определяют по разности

U = d₅ - d₁                                                              (2)

и выражают в процентах U_rel,

где

(3)

7.2 Предельно допустимое значение неоднородности эталонной меры U_rel приведено в таблице 4.

Таблица 4

Примечание - По сравнению с оригинальным документом в таблице изменены обозначения и введены дополнительные надписи для однозначного и правильного толкования.

7.3 Процедура вычисления неопределенности результата измерений с использованием эталонных мер твердости приведена в приложении А.

8 Маркировка

8.1 На каждую меру твердости должны быть нанесены следующие данные:

a) среднее арифметическое значение твердости, измеренное при калибровке, например, 249 HV 30;

b) наименование или клеймо поставщика или изготовителя;

c) серийный номер;

d) клеймо калибровочной лаборатории;

e) толщина меры или клеймо на рабочей поверхности (см. 3.6);

f) год калибровки.

8.2 Любая маркировка, нанесенная на боковую поверхность меры, должна быть направлена в сторону рабочей поверхности.

8.3 Каждая мера твердости должна быть поставлена со свидетельством, содержащим, как минимум, следующую информацию:

a) ссылку на настоящий стандарт;

b) идентификационные данные;

c) дату калибровки;

d) среднее арифметическое значение твердости и значение неопределенности.

9 Использование при калибровке твердомеров

При калибровке твердомеров мера твердости используется только для испытательной нагрузки (силы), по которой она была калибрована, и при условии соответствия требованиям раздела 3.

Примечание - Использование меры после калибровки должно быть ограничено сроком в пять лет, а для алюминиевых и медных сплавов - должна быть сокращена до двух-трех лет.

Приложение А
(справочное)

Неопределенность результатов измерений эталонных мер твердости

Поверочная схема передачи шкал твердости Виккерса рабочим средствам измерений, принятая в Российской Федерации, изложена в ГОСТ 8.063.

А.1 Поэлементная калибровка национального эталонного твердомера

Поэлементную калибровку национального эталона, включающую в себя:

- калибровку испытательной нагрузки - испытательной силы;

- калибровку наконечника;

- проверку измерительного прибора;

- калибровку испытательного цикла,

проводят в соответствии с ГОСТ Р 8.695 (приложение В).

А.2 Калибровка эталонного твердомера по мерам твердости

При калибровке по эталонным мерам твердости проверяют функционирование всех элементов эталонного твердомера в совокупности, а также определяют отклонение значения твердости эталонного твердомера от истинного значения твердости и неоднородность измерений.

Неопределенность измерений и_см при косвенной калибровке эталонного твердомера вычисляют по формуле

                                  (A.1)

где u_CRM-1 - неопределенность калибровки эталонной меры твердости в соответствии со свидетельством о калибровке при коэффициенте расширения k = 1;

u_xCRM-1 - стандартное отклонение эталонного твердомера, обусловленное неоднородностью результатов измерений по эталонной мере;

u_crm-d - изменение значения твердости эталонной меры с момента ее последней калибровки вследствие дрейфа;

u_ms - неопределенность измерений, обусловленная разрешением эталонного твердомера.

Пример

Эталонная мера твердости:                                                                       400,1 HV 30

Неопределенность измерений по эталонной мере твердости (k = 1)  u_crm = ± 2,5 HV

Временной дрейф эталонной меры                                                             u_crm-d = 0

Разрешение измерительного прибора                                                         ms = 0,1 μ т

Вычисление стандартной неопределенности результата измерений твердомера и комбинированной неопределенности результата измерений твердомера по пяти измерениям на мере твердости приводятся в таблицах А.1 и А.2.

Таблица А.1 - Результаты косвенной калибровки твердомера

(t = 1,14 коэффициент Стьюдента для п = 5).

Таблица А.2 - Бюджет неопределенности измерений

A.3 Неопределенность результатов измерений по эталонной мере твердости

Неопределенность результата измерений по эталонным мерам твердости вычисляют по формуле

                                               (А.4)

где u_CRM - неопределенность калибровки мер твердости;

u_xCRM-2 - стандартное отклонение, обусловленное неоднородностью распределения твердости по мере;

u_см - см. формулу (А.1).

В таблицах А.3 и А.4 приводятся результаты вычисления стандартной неопределенности эталонной меры вследствие ее неоднородности и вычисления расширенной неопределенности эталонной меры.

Таблица А.3 - Определение неоднородности эталонной меры твердости

Стандартная неопределенность результата измерений по эталонной мере вследствие ее неоднородности:

                                                    (A.5)

(t = 1,14 для n = 5):

u_xCRM-2 = 0,58 HV.

Таблица А.4 - Расширенная неопределенность результатов измерений по эталонной мере твердости

 

при

(A.6)