Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 5887-1:2008 qui định phương pháp thử độ cứng Knoop cho vật liệu kim loại, với lực thử từ 0,09607 N đến 19,614 N. Phương pháp này chỉ nên áp dụng cho vết lõm có đường chéo lớn hơn hoặc bằng 0,020 mm. Mời các bạn cùng tham khảo.
TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 5887-1:2008 ISO 4545-1 : 2005 VẬT LIỆU KIM LOẠI - THỬ ĐỘ CỨNG KNOOP - PHẦN 1: PHƯƠNG PHÁP THỬ Metallic materials - Knoop hardness test -Part 1: Test method Lời nói đầu TCVN 5887-1 : 2008 thay TCVN 5887 :1995 (ISO 4545:1993 (E)) TCVN 5887-1 : 2008 hoàn toàn tương đương với ISO 4545-1 : 2005 TCVN 5887-1 : 2008 Ban kỹ thuật tiêu chuẩn Quốc gia TCVN/TC 164 Thử lý kim loại biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học Công nghệ công bố TCVN 5887 Vật liệu kim loại - Thử độ cứng Knoop bao gồm bốn phần sau: TCVN 5887-1 : 2008 (ISO 4545-1 : 2005) - Phần 1: Phương pháp thử; TCVN 5887-2 : 2008 (ISO 4545-2 : 2005) - Phần 2: Kiểm định hiệu chuẩn máy thử; TCVN 5887-3 : 2008 (ISO 4545-3 : 2005) - Phần 3: Hiệu chuẩn chuẩn; TCVN 5887-4 : 2008 (ISO 4545-4 : 2005) - Phần 4: Bằng giá trị độ cứng VẬT LIỆU KIM LOẠI - THỬ ĐỘ CỨNG KNOOP - PHẦN 1: PHƯƠNG PHÁP THỬ Metallic materials - Knoop hardness test -Part 1: Test method Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn qui định phương pháp thử độ cứng Knoop cho vật liệu kim loại, với lực thử từ 0,09607 N đến 19,614 N Phương pháp nên áp dụng cho vết lõm có đường chéo lớn 0,020 mm Tài liệu viện dẫn Các tài liệu cần thiết việc áp dụng tiêu chuẩn Đối với tài liệu có ghi năm cơng bố, áp dụng phiên nêu Đối với tài liệu khơng có năm công bố, áp dụng phiên (bao gồm sửa đổi) TCVN 5887-2: 2008 (ISO 4545-2: 2005), Vật liệu kim loại - Thử độ cứng Knoop - Phần 2: Kiểm định hiệu chuẩn máy thử; TCVN 5887-3 : 2008 (ISO 4545-3: 2005), Vật liệu kim loại - Thử độ cứng Knoop - Phần 3: Hiệu chuẩn chuẩn; TCVN 5887-4 : 2008 (ISO 4545-4: 2005), Vật liệu kim loại - Thử độ cứng Knoop - Phần 4: Bảng giá trị độ cứng Nguyên lý thử Ấn mũi thử kim cương dạng hình tháp có đáy hình thoi với góc mặt đối diện đỉnh 172,5° 130° lên bề mặt mẫu thử, sau đo đường chéo Iớn vết lõm để lại bề mặt mẫu sau bỏ lực thử F (xem Hình Hình 2) Hình - Nguyên lý thử hình dạng mũi thử Hình - Vết lõm thử Knoop Độ cứng Knoop tỉ lệ với thương số lực thử diện tích hình chiếu vết lõm, vết lõm có dạng hình tháp đáy hình thoi góc đỉnh góc đỉnh mũi thử Ký hiệu thuật ngữ viết tắt 4.1 Xem Bảng Hình 1, Hình 4.2 Ví dụ ký hiệu độ cứng Knoop Bảng - Ký hiệu thuật ngữ viết tắt Ký hiệu/ Tên gọi thuật ngữ viết tắt F Lực thử, tính Niutơn d Chiều dài đường chéo dài, tính milimét c Hằng số mũi thử, liên quan diện tích hình chiếu vết lõm hình vng có cạnh đường chéo lớn Hằng số mũi thử, c tg 2tg , giá trị lý tưởng c = 0,07028 góc mặt đối diện đỉnh mũi thử kim cương hình tháp (xem Hình 1) HK Độ cứng Knoop = số x CHÚ THÍCH: Hằng số = 0,102 = , 9,80665 hệ số chuyển đổi từ kilogam lực 9,80665 sang Niutơn Thiết bị 5.1 Máy thử, có khả tạo lực thử định trước lực thử từ 0,09807 N đến 19,614 N, phù hợp với TCVN 5887-2 5.2 Mũi thử, kim cương có dạng hình tháp đáy hình thoi, qui định TCVN 58872 5.3 Thiết bị đo, qui định TCVN 5887-2 Phần quang thiết bị đo phải có hệ thống chiếu sáng Kohler Xem Phụ lục A TCVN 58873 : 2008 Độ phóng đại cần sử dụng cho đường chéo vết lõm chiếm lớn 25 % nhỏ 75 % trường nhìn Thiết bị đo chiều dài đường chéo với số gia 0,1 m CHÚ THÍCH: Qui trình kiến nghị cho kiểm tra máy thử người sử dụng thực nêu Phụ lục A Mẫu thử 6.1 Phép thử phải tiến hành bề mặt đánh bóng, phải nhẵn phẳng, khơng có vẩy oxit chất bẩn khác, đặc biệt khơng có dầu mỡ, trừ có qui định khác tiêu chuẩn sản phẩm Chất lượng bề mặt phải cho phép xác định xác chiều dài đường chéo vết lõm 6.2 Việc chuẩn bị mẫu phải tiến hành cho hạn chế đến mức thấp thay đổi độ cứng bề mặt, ví dụ nhiệt gia công nguội 6.3 Do chiều sâu vết lõm thử độ cứng Knoop nhỏ nên phải ý đặc biệt chuẩn bị mẫu Nên sử dụng biện pháp đánh bóng học/đánh bóng điện thích hợp với vật liệu đo 6.4 Sau thử mặt mẫu thử biến dạng nhìn thấy 6.5 Đối với mẫu thử có mặt cắt ngang nhỏ có hình dạng khơng bình thường, cần thiết có số cách gá phụ thêm, ví dụ gắn mẫu thử vật liệu dẻo Mẫu thử phải gá đặt thích hợp cho khơng bị dịch chuyển q trình đặt lực thử Qui trình thử 7.1 Thơng thường, phép thử tiến hành nhiệt độ (23 ± 5) °C Nếu phép thử thực khoảng nhiệt độ phải ghi vào báo cáo thử nghiệm 7.2 Lực thử qui định Bảng 7.3 Mẫu thử phải đặt giá đỡ cứng vững Bề mặt giá đỡ phải khơng có tạp chất (vảy, dầu mỡ, chất bẩn khác ) Điều quan trọng mẫu thử phải đặt chắn giá đỡ cho mẫu không bị xê dịch thử 7.4 Tiêu cự kính hiển vi đo phải cho quan sát bề mặt mẫu thử 7.5 Đưa mũi thử tiếp xúc với bề mặt thử tác dụng lực thử theo phương vng góc với bề mặt, mà khơng gây va đập rung động lực tác dụng đạt tới giá trị qui định Vận tốc tiếp cận mũi thử phải khoảng từ 15 m/s đến 70 m/s Thời gian từ lúc bắt đầu đặt lực đạt toàn lực thử không vượt 10 s 7.6 Thời gian trì lực thử phải từ 10 s đến 15 s trừ có qui định khác Đối với số vật liệu đặc biệt, để đạt kết thích hợp cần thời gian trì lực dài hơn; thời gian phải áp dụng với sai số ±2 s Bảng - Lục thử Ký hiệu độ cứng a Giá trị lực thử, F N Tính theo kG a HK 0,01 0,098 07 0,010 HK 0,02 0,196 0,020 HK 0,025 0,245 0,025 HK 0,05 0,490 0,050 HK 0,1 0,980 0,100 HK 0,2 1,961 0,200 HK 0,3 2,942 0,300 HK 0,5 4,903 0,500 HK 9,807 1,000 HK 19,614 2000 Khơng phải đơn vị Sl 7.7 Trong suốt q trình thử, thiết bị phải bảo vệ tránh va đập rung động 7.8 Khoảng cách nhỏ từ ranh giới vết lõm tới mép mẫu thử không nhỏ lần chiều dài đường chéo ngắn vết lõm 7.9 Khoảng cách nhỏ ranh giới sát hai vết lõm liền kề không nhỏ 2,5 lần chiều dài đường chéo ngắn Đối với vết lõm giáp mối, khoảng cách nhỏ ranh giới hai mũi thử liền kề không nhỏ chiều dài đường chéo dài Nếu hai vết lõm có kích thước khác nhau, khoảng cách nhỏ phải lấy sở chiều dài đường chéo ngắn vết lõm lớn 7.10 Phải đo sử dụng chiều dài đường chéo lớn để tính độ cứng Knoop Đối với toàn phép thử, đường bao vết lõm phải xác định rõ ràng phạm vi trường nhìn kính hiển vi CHÚ THÍCH: Nói chung, giảm lực thử làm tăng phân tán kết phép đo Điều đặc biệt thử độ cứng Knoop với lực thử thấp hạn chế chủ yếu bắt nguồn phép đo đường chéo dài vết lõm Đối với độ cứng Knoop, độ xác xác định chiều dài đường chéo dài tốt ± 0,001 mm Phải sử dụng độ phóng đại cho đường chéo vết lõm chiếm lớn 25 % nhỏ 75 % trường nhìn 7.11 Giá trị độ cứng Knoop phải tính theo cơng thức đưa Bảng 1, sử dụng theo bảng cho TCVN 5887-4 7.12 Nếu nửa đường chéo dài sai khác nhiều 10 % so với nửa phải kiểm tra độ song song mặt phẳng đỡ mặt phẳng đo mẫu cuối điều chỉnh độ thẳng mũi thử hướng tới mẫu thử Kết thử có sai lệch lớn 10 % phải loại bỏ Độ không đảm bảo kết thử Độ không đảm bảo phải đánh giá tổng hợp theo Hướng dẫn thể độ không đảm bảo đo [Guide to the expression of Uncertainty in measurement) (GUM)] [1] Không phụ thuộc loại nguồn độ không đảm bảo, độ cứng có hai khả để xác định độ không đảm bảo - Một khả sở đánh giá tất nguồn độ khơng đảm bảo có liên quan xuất hiệu chuẩn trực tiếp tham khảo hướng dẫn EA [2] - Hai khả khác sở hiệu chuẩn gián tiếp sử dụng độ cứng [viết tắt CRM (vât liệu chuẩn chứng nhận)] (xem [3-5] Thư mục tài liệu tham khảo) Hướng dẫn việc xác định cho Phụ lục B Không phải lúc định lượng tất thành phần gây độ không đảm bảo Trong trường hợp việc đánh giá độ không đảm bảo chuẩn loại A nhận từ việc phân tích thống kê vết lõm lặp lại mẫu thử Cần phải cẩn thận tính độ khơng đảm bảo chuẩn loại A B để thành phần khơng bị tính hai lần (xem Điều GUM: 1993) Báo cáo thử nghiệm Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm thông tin sau: a) viện dẫn tiêu chuẩn này, TCVN 5887-1; b) tất thông tin cần thiết để nhận biết mẫu thử; c) kết thử; d) thao tác không qui định tiêu chuẩn xem không bắt buộc; e) chi tiết việc có ảnh hưởng đến kết thử; f) nhiệt độ thử, khoảng qui định 7.1 Khơng có phương pháp chung để chuyển đổi xác giá trị độ cứng Knoop sang thang độ cứng khác sang giới hạn bền kéo Do nên tránh chuyển đổi này, trừ có sở đáng tin cậy để chuyển đổi nhận phép thử so sánh CHÚ THÍCH: Chỉ so sánh xác trị số độ cứng lực thử PHỤ LỤC A (tham khảo) QUI TRÌNH KIỂM TRA ĐỊNH KỲ MÁY THỬ DO NGƯỜI SỬ DỤNG THỰC HIỆN Tiến hành kiểm tra máy thử ngày máy sử dụng, mức độ cứng xấp xỉ phạm vi thang đo sử dụng Trước tiến hành kiểm tra, hệ thống đo phải kiểm định gián tiếp (đối với phạm vi/thang đo mức độ cứng) vết lõm chuẩn chuẩn độ cứng, hiệu chuẩn phù hợp với TCVN 5887-3 Kích thước đo phải phù hợp với giá trị chứng nhận khoảng lớn 0,5 % 0,4 m Nếu hệ thống đo khơng đạt phép thử này, cần phải có hành động thích hợp Việc kiểm tra bao gồm tạo vết lõm chuẩn độ cứng, hiệu chuẩn phù hợp với TCVN 5887-3 Nếu khác độ cứng trung bình đo độ cứng chuẩn hiệu chuẩn nằm giới hạn sai số cho phép 5.8 TCVN 5887-2: 2008 máy thử coi thỏa mãn yêu cầu Nếu tiến hành kiểm định gián tiếp Hồ sơ kết phải lưu giữ theo chu kỳ sử dụng để đo khả tái sản xuất giám sát sai lệch máy thử PHỤ LỤC B (tham khảo) ĐỘ KHÔNG ĐẢM BẢO CỦA GIÁ TRỊ ĐỘ CỨNG ĐO ĐƯỢC B.1 Yêu cầu chung Cách xác định độ không đảm bảo phụ lục xem xét độ khơng đảm bảo liên quan đến tồn việc tiến hành đo máy thử độ cứng chuần độ cứng (sau viết tắt CRM) Độ không đảm bảo hoạt động phản ánh kết tổng hợp độ không đảm bảo riêng lẻ (kiểm định gián tiếp) Đối với cách tiếp cận điều quan trọng phận máy thử hoạt động khoảng dung sai Đây yêu cầu cần thiết để qui trình áp dụng lâu năm sau kiểm định trực tiếp đạt yêu cầu Hình B.1 trình bày cấu trúc bốn mức sơ đồ chuỗi đo cần thiết để xác định phân chia thang độ cứng Chuỗi bắt đầu mức quốc tế, sử dụng định nghĩa thang độ cứng khác để tiến hành so sánh Máy chuẩn đầu độ cứng mức quốc gia “tạo ra” chuẩn độ cứng đầu để hiệu chuẩn mức phòng thử nghiệm Đương nhiên việc hiệu chuẩn kiểm định trực tiếp máy thử cần thực độ xác cao Hình B.1 - Cấu trúc chuỗi đo để xác định phân chia thang độ cứng B.2 Qui trình chung Qui trình tính độ khơng đảm bảo tổng hợp uI theo phương phép bậc hai tổng (RSS) từ nguồn độ không đảm bảo khác cho Bảng B.1 Độ không đảm bảo mở rộng, U, nhận từ uI cách nhân với hệ số bao quát (tầm hoạt động) k = Bảng B.1 bao gồm tất ký hiệu sử dụng tên gọi chúng B.3 Độ lệch máy thử Độ lệch, b, máy thử độ cứng (cũng gọi sai số) xác định từ khác - giá trị trung bình năm vết lõm hiệu chuẩn máy thử độ cứng, - giá trị hiệu chuẩn chuẩn độ cứng thực theo cách khác để xác định độ không đảm bảo B.4 Qui trình tính độ khơng đảm bảo: giá trị đo độ cứng B.4.1 Qui trình khơng có độ lệch (phương pháp 1) Phương pháp (viết tắt M1) phương pháp đơn giản sử dụng mà khơng có xem xét sai số hệ thống máy thử độ cứng Trong M1, giới hạn sai số, nghĩa phạm vi máy thử phép sai khác so với tiêu chuẩn viện dẫn sử dụng để xác định nguồn uE độ không đảm bảo Ở khơng có hiệu chỉnh giá trị độ cứng thể sai số Qui trình để xác định U giải thích Bảng B.1 (xem [1] [2] Thư mục tài liệu tham khảo) (B.1) kết đo cho X x U (B.2) B.4.2 Qui trình có độ lệch (phương pháp 2) Cũng cách lựa chọn M1, phương pháp (viết tắt M2) sử dụng, điều tương quan với dẫn sơ đồ kiểm soát M2 dẫn tới giá trị độ không đảm bảo nhỏ Sai số b (bước 10) thể tác động mang tính hệ thống.Trong GUM khuyến nghị sử dụng hiệu chỉnh để bù cho tác động mang tính hệ thống Đó sở M2 Sai số khơng tham gia vào việc tính độ khơng đảm bảo, tất giá trị độ cứng xác định cần phải hiệu chỉnh theo b Ucorr phải tăng thêm b Qui trình xác định U corr giải thích Bảng B.1 (xem [4] [5] Thư mục tài liệu tham khảo) U corr k u CRM u 2H u 2x u 2ms u 2b (B.3) kết đo cho X corr ( x b ) U corr (B.4) X ucorr x (U corr b) (B.5) phụ thuộc vào việc sai lệch (sai số) b phần giá trị trung bình độ khơng đảm bảo B.5 Thể kết đo Đối với việc thể kết đo, phải dẫn phương pháp sử dụng Nói chung, nên sử dụng phương pháp [Công thức B.2] (xem thêm Bảng B.1, bước 12) kết đo Bảng B.1 - Xác định độ không đảm bảo mở rộng tương ứng với phương pháp M1 M2 Bước M1 Nguồn độ không đảm bảo Độ không đảm bảo chuẩn tương ứng với sai số cho phép lớn Ký hiệu Công thức Tài liệu/Chứng Sai số cho phép uE,2r theo TCVN 5887-2, liên quan đến d uE X CRM từ chứng nhận hiệu chuẩn Xem thích M1 M2 M1 M2 M1 Độ không đảm bảo chuẩn độ cứng trung bình CRM (tính tốn chi tiết, xem Bảng B.4 TCVN 5887-3: 2008) Giá trị trung bình ( H ) độ lệch chuẩn (sH) đo CRM Độ không đảm bảo chuẩn máy thử độ cứng đo CRM M1 M2 Giá tri trung bình ( x ) sai lệch chuẩn (sx) thử mẫu thử chứng nhận hiệu chuẩn CRM X CRM Xem Chú thích Hi tương ứng với Điều TCVN 5887-2:2008 Khi tính giá trị sH, lấy giá trị sH1 sH2 lớn H sH uH M2 UCRM, X CRM tương ứng với uCRM uH t.s H n t = 1,14 n = x n=5 sx Đo lần mẫu thử Xem Chú thích Nếu n = 1, sx = Chứng nhận phải nêu rõ độ không đảm bảo áp dụng Ví dụ [ ] = HV1 cho giá trị đọc cụ thể không áp dụng cho tồn mẫu thử M1 Độ khơng đảm bảo chuẩn đo mẫu thử t = 1,14 n = ux M2 M2 M2 Độ không đảm bảo chuẩn tương ứng với khả phân giải hệ thống đo chiều dài ums Sai lệch máy thử độ cứng so với giá trị hiệu chuẩn b Độ lệch chuẩn sai lệch b M2 10 M2 11 Độ không đảm bảo chuẩn việc xác định b Chỉ xác định sau loạt đo lần thứ hai Xác định độ không đảm bảo mở rộng M1 12 M1 Kết đo ms = 0,000 mm H = 410,0 HK d = 0,186 mm sb ub Bước Xem Chú thích Bước nm = số lượng lần đo Bước t = 1,84 nm = Xem Chú thích U X Bước đến bước k=2 Bước bước 11 13 M2 14 M2 15 M2 Xác định độ không đảm bảo mở rộng hiệu chỉnh Ucorr Kết đo với giá trị trung bình hiệu chỉnh X corr Kết đo với độ không đảm bảo hiệu chỉnh X ucorr Bước đến bước bước 10 k=2 Bước 5, bước 13 Bước 5, bước 13 CHÚ THÍCH 1: Hệ số 2,8 rút từ việc xác định độ không đảm bảo chuẩn có phân bố hình chữ nhật CHÚ THÍCH 2: Khi cần thiết, phải xem xét thay đổi độ cứng CRM CHÚ THÍCH 3: Nếu lần đo CRM mẫu thử phải thay kính cần xem xét ảnh hưởng liên quan CHÚ THÍCH 4: Nếu 0,8 uE,2r < b < 1< uE,2r, cần xem xét mối quan hệ giá trị độ cứng CRM mẫu thử CHÚ THÍCH 5: Khi nm = 2, khơng có ảnh hưởng thay đổi dài hạn b độ không đảm bảo u b cần tăng số lần đo nm ứng dụng tới hạn THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] BIPM, IEC, IFCC, ISO, IUPAC, IUPAP, OIML Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement, (GUM), 19931) (Hướng dẫn biểu diễn độ không đảm bảo đo (GUM) 1993) [2] EA 10-16, Guidelines on the Estimation of Uncertainty in Hardness Measurements, 2001 (Nguyên tắc ước lượng độ không đảm bảo phép đo độ cứng) [3] GABAUER, W, Manual of codes of practice for the determination of uncertainties in mechanical tests on metallic materials The estimation of uncertalnties in hardness measurements, Project, No SMT4- CT97- 2165, UNCERT COP 14: 2000 (Quy tắc thực hành tay để xác định độ không đảm bảo phép thử học vật liệu kim loại, ước lượng độ không đảm bảo phép đo độ cứng) [4] GABAUER W., BINDER O., Abschatzung der Messunsicherheit in der Harteprufung unter Verwendung der indirekten Kalibriermethode, DVM Werkstoffprufung, Tagungsband 2000, S pp 255-261 [5] POLZIN T and SCHWENK D., Estimation of Uncertainty of Hardness Testing; PC file for determination, Materialprufung , 3, 2002 (44), pp 64- 71 (Sự ước lượng độ không đảm bảo phép thử độ cứng) 1) Đã chỉnh sửa tái lại: 1995 ... mức quốc tế, sử dụng định nghĩa thang độ cứng khác để tiến hành so sánh Máy chuẩn đầu độ cứng mức quốc gia “tạo ra” chuẩn độ cứng đầu để hiệu chuẩn mức phòng thử nghiệm Đương nhiên việc hiệu chuẩn. .. kiểm tra bao gồm tạo vết lõm chuẩn độ cứng, hiệu chuẩn phù hợp với TCVN 5887-3 Nếu khác độ cứng trung bình đo độ cứng chuẩn hiệu chuẩn nằm giới hạn sai số cho phép 5.8 TCVN 5887-2: 2008 máy thử... bao gồm thông tin sau: a) viện dẫn tiêu chuẩn này, TCVN 5887-1; b) tất thông tin cần thiết để nhận biết mẫu thử; c) kết thử; d) thao tác không qui định tiêu chuẩn xem không bắt buộc; e) chi tiết