Измерение микротвердости царапанием алмазными наконечниками

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

СОЮЗА ССР

ИЗМЕРЕНИЕ МИКРОТВЕРДОСТИ

ЦАРАПАНИЕМ АЛМАЗНЫМИ

НАКОНЕЧНИКАМИ

ГОСТ 21318-75

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СТАНДАРТОВ

СОВЕТА МИНИСТРОВ СССР

Москва

РАЗРАБОТАН

Государственным научно-исследовательским институтом машино­ведения (ИМАШ)

Директор института Благонравов А. А.

Руководители темы: Матвеевский Р. №., Беркович L'. С.

Всесоюзным научно-исследовательским институтом по нормализа­ции в машиностроении (ВНИИНМАШ)

Директор института Верченко В. Р.

Руководители темы: Кубарев А. И., Рыньков Р. Н.

Исполнители: Приходько А. П., Аронов И. 3., Максимова !1. Н.

ВНЕСЕН Всесоюзным научно-исследовательским институтом по нормализации в машиностроении {ВНИИНМАШ)

Директор института Верченко В. Р.

ПОДГОТОВЛЕН К УТВЕРЖДЕНИЮ Всесоюзным научно-исследова­тельским институтом по нормализации в машиностроении (ВНИИНМАШ)

Директор института Верченко В. Р.

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государствен­ного комитета стандартов Совета Министров СССР от 2 декабря 1975 г. № 3751

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

И

ГОСТ

21318—75

ЗМЕРЕНИЕ МИКРОТВЕРДОСТИ ЦАРАПАНИЕМ

АЛМАЗНЫМИ НАКОНЕЧНИКАМИ

Measurement of microhardness by scratch

diamond instruments

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 2 декабря 1975 г. № 3751 срок действия установлен

с 01.07.76

до 01.07,81

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.

ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ

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

Микротвердость царапанием следует выражать:

числами микротвердости, получаемыми делением нормальной нагрузки на условную площадь контакта пирамиды с испытуемой поверхностью по формулам:

для четырехгранной пирамиды

3,708 Р .

*2

Издание официальное

*
Перепечатка воспрещена

для трехгранной пирамиды где Р — нормальная нагрузка, Н (кгс);

b — ширина канавки, мм.

Числа микротвердости, вычисленные для разных значений Р и Ь, приведены в приложении 1;

числами нормальной нагрузки, необходимой для получения канавки заданной ширины Ь, равной 5, 10 или 20 мкм при цара­пании ребром и гранью. Значение нагрузки для заданной ширины канавки b условно принимают за число микротвердости по Мар­тенсу и обозначают Н VMnnn Наы с указанием в тексте способа царапания ребром для четырехгранной пирамиды, ребром или гранью для трехгранной пирамиды (справочное приложение 2).

Примечания:

Индексы □₽ и VP при числе микротвердости И отражают форму осно­вания пирамиды и царапание, выполненное ребром пирамиды.

Материалы высокой твердости рекомендуется испытывать трехгранной пирамидой.

АППАРАТУРА

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

Прибор должен быть снабжен двумя сменными алмазны­ми наконечниками: имеющим форму четырехгранной пирамиды с квадратным основанием — НПМ по ГОСТ 9377—74; имеющим форму трехгранной пирамиды с основанием в виде равносторон­него'треугольника (рекомендуемое приложение 3).

Во время испытаний прибор должен обеспечивать соблю­дение следующих условий:

плавное возрастание нагрузки до заданного значения в мбмент погружения алмазной пирамиды в материал до начала процесса царайайия;

сохранение постоянства приложенной нагрузки в течение про­цесса царапания;

допускаемые погрешности нагружения не должны превышать:

,ддя нагрузок 0,1 Н и менее —не более 2% от номинальной;

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

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

Исправность действия и методы поверки прибора перед ис­пытанием—по ГОСТ 10717—75

.ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ

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.

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

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

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

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

ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ И ИЗМЕРЕНИЕ ШИРИНЫ КАНАВКИ

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).

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.

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

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

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.

Ширину канавки b 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).

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

Таблица 1

Числа твердости в Н/мм2 (кгс/мм1)

Ширина канавки Ь, мкм

0

1

2

3

4

0

—

—

—

11355,7(1158,7)

10

1816,9(185,4)

1501,6(153,2)

1261,7(128,7)

1075,1(109,7)

927,0(94,6)

20

454,2(46,4)

412,0(42,0)

375,4 (38,3)

343,5(35,1)

315,4(32,2)

30

201,9(20,6)

189,0(19,3)

177,4(18,1)

166,8(17,0)

157,1(16,0)

Стр. 4 ГОСТ 21318—75

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Обязательное

ЧИСЛА ТВЕРДОСТИ ПРИ ЦАРАПАНИИ АЛМАЗНЫМИ ПИРАМИДАМИ

Числа твердости при испытании на микротвердость царапанием ребром четырехгранной алмазной пирамиды 3,708 Р

при нагрузке 0,049 Н (5 гс), вычисленные по формуле Н^р— —

Продолжение

Числа твердости в Н/мм2 (кгс/мм1)

Ширина канавки Ь, мкм

5

в

7

8

9

0

7267,7(741,6)

5047,0(515,0)

3708,0(378,4)

2838,9(289,7)

2243,1 (228,9)

10

807,5(82,4)

709,7(72,4)

628,7(64,1)

560,7(57,2)

503,3(51,4)

20

290,7(29,7)

268,7(27,4)

249,2(25,4)

231,7(23,6)

216,0(22,0)

30

148,3(15,1)

140,2(14,3)

132,7(13,5)

125,8(12,8)

119,4 (12,2)

Зак. 173

Числа твердости в Н/мм1 (кгс/мм1)

Ширана канавки мкм

0

і

2

3

4

0

—

—

—

22711,5(2317,5)

10

3637,5(370,8)

3006,2(306,4)

2526,0(257,5)

2152,3(219,4)

1855,8(189,2)

20

909,3 (92,7)

824,8(84,1)

751,5(76,6)

687,6(70,1)

631,5(64,4)

30

404,1(41,2)

378,5(38,6)

355,2(36,2)

334,0(34,0)

314,6(32,1)

40

227,3(23,2)

216,3(22,1)

206,2(21,0)

196,7(20,1)

187,8(19,2)

50

145,5(14,8)

139,8(14,3)

134,5(13,7)

129,4(13,2)

124,7(12,7)

П родолжение

Числа

твердости в Н/мм1 (кгс/мм1)

Ширина канавки Ь, мкм

5

6

7

8

9

0

14550,1(1483,2)

10104,3(1030,0)

7423,5(756,7)

5683,6(579,4)

4490,8 (457,8)

10

1616,6(164,8)

1420,9(144,8)

1258,6(128,3)

1122,6(114,4)

1007,6(102,7)

20

582,0(59,3)

538,0(54,9)

498,9(50,9)

463,9(47,3)

432,5(44,1)

30

296,9(30,3)

280,6 (28,6)

265,7(27,1)

251,9(25,7)

239,1 (24,4)

40

179,6(18,3)

171,8(17,5)

164,8(16,8)

157,8(16,1)

151,5(15,4)

50

120,2(12,3)

115,9(11,8)

111,9(11,4)

108,1(11,0)

104,4(10,7)

Числа твердости при испытании на йикротверддсть царапанием ребром четырехгранно! алмазно! пирамиды ,, 3,708 Р

при нагрузке 0,098 Н {10 гс), вычисленные по формуле паР— —
Таблица 2

ГОСТ 21318—75 Стр.

Таблица 3

W

Ширина канавки 6, UKM

' ' Числа

твердости в Н/мма (кгс/мма)

0

J ... . 1 >

L 2 ’

,з . ’ ;

4

0

—»

—

—

—«

10

7267,7(741,6)

6006,3(612,9)

5047,0 (515,0)

4300,4(438,8)

3708,0(378,4)

20

1816,9 (185,4)

1648,0(1681)

1501,6(153,2)

1373,8(140,2)

*1261,7(128,8) '

30

807,5(82,4)

756,2(77,2)

709,7(72,4)

667,3(68,1)

“ 628,7(64,2)* '

40

454,2(46,3)

432,3(44,1)

412,0(42,0)

393,0(40,1)

375,4(38,3)

50

290,7(29,7)

279,4 (28,5)

268,7(27,4)

258,7(26,4)

249,2(25,4)

60

201,9(20,6)

195,3(19,9)

189,0(19,3)

183,1(18,7)

177,4(18,1)

Стр. 6 ГОСТ 21318—75

Числа твердости при испытании; на микротвердость царапанием ребром четырехгранной алмазной пирамиды — ' ' з 5 ■ . sjos р

, при нагрузкеО, 196 Н {20тс), вычисленные по формуле/7-~—

Продолжение

Шяряна канавки btыкм

Числа твердости в Н/мм* (кгс/мм9)

5

6

т

в

9

0

29070,7(2966,4)

20188,0(2060,0)

14832,0(1513,5)

11355,7(1158,8)

8972,4(915)

10

3230,1(329,6)

2838,9(289,7)

2514,7(256,6)

2243,I(228,9)

2013,2(205,4)

20

1162,8(118,7)

1075,1 (109,7)

996,9(101,7)

927,0(94,6)

864,1 (88,2)

30

593,3(60,5)

560,7(57,2)

530,8(54,2)

503,3(51,4)

477,8(48,8)

40

358,9(36,6)

343,4(35,0)

329,0(33,6)

315,4(32,2)

302,7(30,9)

50

240,2(24,5)

231,7(23,6)

223,7(22