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| 标准编号 | GB/T 9790-2021 (GB/T9790-2021) | | 中文名称 | | | 英文名称 | Metallic materials - Vickers and Knoop microhardness tests of metallic and other inorganic coatings | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | H22 | | 字数估计 | 20,296 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 9790-2021
(Vickers and Knoop microhardness test of metal and other inorganic coatings)
ICS 77.040.10
CCSH22
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 9790-1988
金属材料 金属及其他无机覆盖层的
维氏和努氏显微硬度试验
2021-04-30发布
2021-11-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅲ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 原理 2
5 符号和说明 2
6 设备 3
7 影响测量准确度的因素 5
8 试验程序 8
9 结果的不确定度 10
10 试验报告 10
附录A(资料性) 本文件章条编号与ISO 4516:2002章条编号对照 12
附录B(资料性) 本文件与ISO 4516:2002技术性差异及其原因 14
参考文献 16
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
本文件代替GB/T 9790-1988《金属覆盖层及其他有关覆盖层 维氏和努氏显微硬度试验》。与
GB/T 9790-1988相比,除结构调整和编辑性改动外,主要技术内容变化如下:
---更改了范围中的试验力值,增加了测量覆盖层表面显微硬度的规定(见第1章,1988年版的第
1章);
---增加了术语和定义(见第3章);
---更改了原理表述(见第4章,1988年版的第3章);
---增加了硬度值结果表示示例和多个符号内容(见第5章);
---增加了对硬度计计量符合性的规定(见6.1);
---更改了维氏硬度计压头和努氏硬度计压头参数(见6.2.1.1、6.2.1.2,1988年版的5.2.1.1、5.2.1.2);
---更改了对标准硬度块的规定(见6.3,1988年版的5.3);
---更改了试验力选择范围的表达形式,由文字变为表格,增加了硬度值小于100材料选择试验力
指南注释(见7.1,1988年版的6.1);
---更改了振动影响因素的描述(见7.4,1988年版的6.4);
---更改了粗糙度影响因素的描述(见7.5.1,1988年版的6.5.1);
---更改了试样表面倾斜的规定(见7.6.2,1988年版的6.6.2);
---更改了显微镜分辨率影响因素的描述(见7.8,1988年版的6.8);
---增加了覆盖层的微观结构对压痕位置的影响(见7.9);
---增加了测定过程概要的描述(见8.1);
---更改了使用维氏压头时覆盖层厚度的内容(见8.3.1,1988年版的7.2.1);
---更改了试样的制备内容(见8.3.2,1988年版的7.2.2);
---更改了压痕的内容(见8.3.3,1988年版的7.2.3);
---更改了测定覆盖层表面的内容(见8.4,1988年版的7.3);
---更改了光学测量的内容(见8.6,1988年版的7.5);
---更改了两条对角线的长度差规定(见8.7,1988年版的8.6);
---更改了替代试样的内容(见8.8,1988年版7.7);
---增加了结果的不确定度(见第9章)。
本文件使用重新起草法修改采用ISO 4516:2002《金属及其他无机覆盖层 维氏和努氏显微硬度
试验》。
本文件与ISO 4516:2002相比,结构上有较多调整,附录A列出了本文件与ISO 4516:2002的章
条编号对照一览表。
本文件与ISO 4516:2002相比存在技术差异,这些差异涉及的条款已通过在其外侧页边空白位置
的垂直单线(∣)进行了标识,附录B给出了本文件与ISO 4516:2002技术性差异及其原因一览表以供
参考。
本文件做了下列编辑性修改:
---将标准名称修改为《金属材料 金属及其他无机覆盖层的维氏和努氏显微硬度试验》;
---删除了ISO 4516:2002的参考文献。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国钢铁工业协会提出。
本文件由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC183)归口。
本文件起草单位:首钢集团有限公司、国家钢铁及制品质量监督检验中心、深圳万测试验设备有限
公司、冶金工业信息标准研究院。
本文件主要起草人:王萍、温娟、董莉、张晓丽、黄星、侯慧宁、姚成虎、贾惠平、李丹丹。
本文件于1988年首次发布,本次为第一次修订。
金属材料 金属及其他无机覆盖层的
维氏和努氏显微硬度试验
1 范围
本文件规定了金属及其他无机覆盖层的维氏和努氏显微硬度试验的原理、符号和说明、设备、影响
测量准确度的因素、试验程序、结果的不确定度和试验报告。
本文件适用于电沉积覆盖层、自催化覆盖层、喷涂铝的覆盖层和铝阳极氧化膜等多种覆盖层的测
定。测定时试验力一般不大于9.807N(1kgf)。本文件8.3适用于覆盖层截面的显微硬度测定,8.4适
用于覆盖层表面的显微硬度测定。
注1:GB/T 18449的第1部分~第4部分描述了金属材料努氏硬度试验。GB/T 4340的第1部分~第4部分描述
了金属材料维氏硬度试验。GB/T 21838(所有部分)描述了金属材料硬度和材料参数的仪器化压痕试验。
注2:覆盖层试验力通常选用GB/T 4340.1-2009中显微维氏硬度范围内的试验力。但是,由于宜尽可能选择大
的试验力,也可选用GB/T 4340.1-2009中小力值维氏硬度范围内的试验力。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
GB/T 4340.1-2009 金属材料 维氏硬度试验 第1部分:试验方法(ISO 6507-1:2005,MOD)
GB/T 4340.2 金属材料 维氏硬度试验 第2部分:硬度计的检验与校准(GB/T 4340.2-2012,
ISO 6507-2:2005,MOD)
GB/T 4340.4 金属材料 维氏硬度试验 第4部分:硬度值表(GB/T 4340.4-2009,ISO 6507-
4:2005,IDT)
GB/T 6462 金属和氧化物覆盖层 厚度测量 显微镜法(GB/T 6462-2005,ISO 1463:2003,
IDT)
GB/T 18449.1-2009 金属材料 努氏硬度试验 第1部分:试验方法(ISO 4545-1:2005,MOD)
GB/T 18449.2 金属材料 努氏硬度试验 第2部分:硬度计的检验与校准(GB/T 18449.2-
2012,ISO 4545-2:2005,MOD)
GB/T 18449.4 金属材料 努氏硬度试验 第4部分:硬度值表(GB/T 18449.4-2009,ISO
4545-4:2005,IDT)
JJG151 金属维氏硬度计检定规程
JJG1047 金属努氏硬度计检定规程
3 术语和定义
本文件没有需要界定的术语和定义。
7.2 压头速度
如果压头同试样表面接触的速度太大,则获得的硬度值偏低。应选择合适的压头速度,即在这个速
度下,速度的任何降低不会导致硬度值的变化。试验力应能用合适的仪器测量;在加载过程中,试验力
应不超过规定的试验力。大多数仪器的压头下降速度在15μm/s~70μm/s范围内。
要确定所用速度是否正确,应逐渐降低压头速度作重复试验,直至硬度值无明显变化,硬度值无明
显变化时的速度即为所选试验力下正确的压头速度。进行上述试验应当采用与实际硬度测定时相同的
覆盖层材料和试验力。
7.3 试验力的保持时间
试验力宜保持14+1-4s,当试验力的保持时间不在14+1-4s范围内,应在试验报告中注明(见第10章)。
如果试验力的保持时间小于10s,则压痕的大小可能与保持时间有关,硬度值可能偏高。对于一些室温
下呈现明显蠕变的材料,试验力保持时间将更至关重要。较长的试验力保持时间可能对振动更敏感。
7.4 振动
无论试验力大小,试验中出现的振动都是一种严重的误差源,试验力较小时,这种影响更明显。如
果有振动存在,一般获得的硬度值偏低。使用与试验表面硬度相近的标准硬度块进行对比测定(见
6.3),可以测定出这种误差源。为了减小振动的影响,可把试样装在刚性支撑台上。
噪声会导致硬度测量产生误差,导致较低的硬度值。振动源可能有:
a) 风扇;
b) 空调;
c) 公路噪声。
7.5 试样的表面状况
7.5.1 粗糙度
如果试样表面粗糙,则不可能准确地测量出压痕对角线的长度,因此一般都在试样的横截面上测定
显微硬度。试样应进行化学、电解或机械抛光,见GB/T 6462。如果试样表面经过研磨和抛光,也可以
在试样表面上测定,试样表面粗糙度应在报告中说明。
机械抛光时应尽量减少局部发热或加工硬化,否则会使原有硬度值发生改变。由于受金相试样制
备技术的影响,覆盖层总会有一定的加工硬化,应注意尽量减少这种影响。
7.5.2 表面曲率
表面曲率会给硬度测定带来一定的误差,而且这种误差随着曲率半径的减小而增大。凸表面上的
硬度示值比实际值高。
如果维氏硬度试验需要在曲率较大的试样表面上进行,可以通过采用GB/T 4340.1-2009的修正
系数进行修正来消除影响。
努氏硬度值用与试验对象曲率半径相同、硬度值大致相等并已知其硬度值的试样测定而得到的修
正系数进行修正。如果零件是圆柱形的,应把压头的长对角线调整到圆柱的轴线方向。
7.6 试样的放置
7.6.1 试验面的调整
如果压头轴线与试验面不垂直,则测量无效。当垂直误差小于0.5°时,可以获得准确的结果。如果
被测材料是各向同性的,而在同一对角线的两个侧边明显不等时,则表明试验面不垂直于压头的轴线。
7.6.2 表面倾斜
试样应固定,以便在试验过程中不发生移动。为避免压痕变形,被测试样应固定在载物台或夹具
上,使试验面垂直于试验力的作用方向,在整个试验过程中应始终保持这种状态。试验过程中,试验面
的位置变化不应超过0.5μm。
7.7 脆性材料
在加载过程中试样如果产生裂纹,则不能获得有效的硬度值。通常用减小试验力的办法来解决,但
会导致准确度降低。
7.8 显微镜分辨率
通过采用显微镜物镜可以达到8.6所规定的准确度。采用照明系统时,试样的待测面应处于与光
轴成直角的位置,并通过视域光栏来调节照明光束的大小,使反射光束照射整个视场的三分之二以上,
但不超过整个视场。对于非常硬的覆盖层(硬度值大于750HV),物镜的数值孔径应不小于0.85。光
学系统的放大率可用合适的台式千分尺进行核查。
注1:通过使用绿色滤光片,可以在人眼的最大灵敏度范围内进行测量。
注2:当对角线小于10μm时,准确度会显著降低。
7.9 压痕的位置
硬度测量受覆盖层近处其他材料的影响。例如,如果压痕接近基体,而基体又比覆盖层软时,则获
得的硬度值可能偏低。如果材料包含沉淀物或夹杂物,则压痕会在这些材料微观结构的不均匀处产生
变形。如果压痕出现不正常的形状,可能产生这些类型的误差(见8.3.1,8.3.2,8.4)。
注:覆盖层的微观结构影响硬度的测量,有的覆盖层有不同的组织结构,沿覆盖层厚度方向显微硬度值有差异,硬
度测定位置由双方协商确定。
8 试验程序
8.1 概要
按设备说明书使用,试验中应注意第7章提到的因素。在覆盖层的特性(光滑度,厚度等)能够保证
准确读取压痕对角线的条件下,硬度试验可以在覆盖层的横截面上或表面上进行。
8.2 试验力的选择
除因为技术原因另有规定或选择外,均需用7.1规定的试验力。如果由于某些原因,采用了其他的
试验力,则获得的硬度值与采用规定的试验力所获得的硬度值相比可能有明显的差别,但该结果可作为
对比和参考之用。
8.3 覆盖层截面硬度的测定
8.3.1 覆盖层厚度
当采用维氏压头时,覆盖层应有足够的厚度,对于软覆盖层,厚度应至少为100μm(HV0.025),对
于硬覆盖层,厚度应至少为80μm(HV0.1)。当试验位置确定且压痕的一条对角线垂直于覆盖层边缘
时,压痕应满足如下要求:
a) 压痕两条对角线的长度应基本相等,其差值应在5%以内;
b) 压痕的四个边应基本相等,其差值应在5%以内。
当采用努氏压头时,对于软覆盖层,厚度应至少为40μm(硬度值小于300HK);对于硬覆盖层,厚
度应至少为25μm(硬度值不小于300HK)。这大约相当于压痕长对角线长度的0.6倍。压痕的对称
性要求,长压痕对角线的一半与另一半差值在10%以内。
注:对于厚度小于25μm较薄覆盖层,如设备配置允许,可以选择 HK0.01或(HV0.001/HK0.001)试验条件,且在
显微镜放大倍数至少400倍以上条件下测量压痕,获得覆盖层硬度。这样得到的硬度值可能不准确,但是能够
反应覆盖层的特性,如覆盖层的耐磨性能。
8.3.2 试样制备
应根据GB/T 6462规定,镶夹、抛光和浸蚀试样。也可以去除样品的一部分,用与原始覆盖层硬度
大致相同的材料,在其上覆盖一层厚度至少为12μm的覆盖层。应尽量减小加工硬化的影响(见7.5.1)。
如可能,应避免在浸蚀表面上试验。
注:对于锌铝等易发生水敏的软金属覆盖层,制样时会遇水氧化、锈蚀发黑,无法清晰观测到覆盖层压痕,建议抛光
时减少用水冲洗,可用酒精代替。
8.3.3 压痕
努氏压痕的长对角线应平行于覆盖层与基体的结合面。努氏压痕两相邻压痕之间的距离及压痕中
心到覆盖层与基体的结合面或试样边缘的间距,对于硬覆盖层,应至少为短对角线长度的2.5倍;对于
软覆盖层,应至少为短对角线长度的3倍。维氏压痕的一条对角线应当与覆盖层与基体的结合面约呈
90°,维氏硬度两个压痕中心之间的距离至少应为压痕两对角线平均长度的5倍;任意压痕中心到覆盖
层与基体的结合面或试样边缘的间距,至少应为压痕对角线长度的3倍。测定层状材料时,应当把结合
面看作决定压痕位置的一个边。
8.4 覆盖层表面硬度的测定
在覆盖层表面上进行硬度测定之前,应当采用GB/T 6462等有关标准测量覆盖层的厚度。所采用
的试验力应当使压痕深度小于覆盖层厚度的十分之一(见图5)。维氏硬度试验时,覆盖层的厚度应至
少为压痕对角线平均长度的1.4倍,努氏硬度试验时,覆盖层的厚度应至少为压痕长对角线长度的0.35
倍。维氏硬度和努氏硬度试验时的最小厚度应为15μm(见图5)。
注:制备表面试样时,初次磨制时使用的砂纸粒度不能太粗,可以选择粒度较细(500#以上)的砂纸进行磨制,磨制
的道次少,力度不能过大,否则会将覆盖层磨掉。
8.5 温度
试验应在23℃±5℃的环境下进行,任何超出此范围的试验温度应在报告中注明。
8.6 光学测量
应在视场中央测量硬度压痕,压痕面积不宜超过整个视场的三分之二。
用测微尺目镜或最好用螺旋测微尺目镜测量压痕,确定示值的测量游标应总是从同一方向移向测
定部位,而且应当总是以其刻线的同一边缘为准读数。也可用测量系统软件中提供的四顶点法、对角线
法等方法测量压痕。
在每次测量前或对光学系统进行了改变放大倍数的调整后,应核查放大倍数。
光学系统的放大倍数应使用误差小于0.2μm的测微尺进行校准,放大倍数的核查应由硬度测量人
员进行。可使用带刻度的目镜或通过网格转化来进行测量。
使用图像分析系统测量压痕时会由于光学对比度的偏差而引起测量误差,因此在测量时应使用合
适的光学条件。
8.7 计算
计算维氏硬度时,压痕对角线的平均长度应为两个分别测量的压痕对角线长度的算术平均值。如
果覆盖层材料是非晶态的或与压痕尺寸相比具有小的晶粒尺寸,两条对角线长度的差小于较长对角线
长度的5%,该硬度测量结果才被认为是有效的。
每一试样在有效测试区域内至少取五个压痕,计算其平均值作为试样的硬度值,计算的变异系数通
常应小于5%,如果得到的变异系数较大,应在试验报告中说明。如需要报告最大值与最小值之间的硬
度值,可在试验报告中说明。
8.8 替代试样
如果生产零部件的几何形状不适......
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