1.      هدف

این استاندارد بین المللی اعمال و کاربرد تست های میکروسنبه ویکرز و ناپ برای تعیین میکروسختی فلزات و دیگر پوشش های غیر آلی را شرح می دهد. این روش در جاهایی که نیروی بارکلی زیر 10 نیوتون باشد کاربرد دارد به طور مثال برای پوشش های الکتریکی، پوشش های اتوکاتالیست(الکترولس)، پوشش های اسپری ای و پوشش های آندیک روی آلومینیوم. برای اندازه گیری نرمال سطح پوشش در 7.4 شرح داده شده و اندازه گیری بخش مقطعی در 7.3 شرح داده شده است.

نکته 1: به طرح کشیده شده در iso 4545، iso 6507-1، iso6507-2 و iso6507-3  توجه شود، که تست سختی ویکرز و ناپ مواد فلزی شرح داده شده است. دیگر استاندارد های بین المللی برای تست سنبه،  در حال حاضر در حال بررسی تأیید ابزار تست میکرو سنبه و برای تأیید بلوک های مرجع با ابزارهای گفته شده در حال گسترش هستند (به عنوان مثال بخش های 1 تا 4 ISO 14577).

نکته 2: معمولا برای اندازه گیری سختی از تست نیروهای پوشش در محدوده میکرو سختی مطابق با استاندارد ISO 6507-1 استفاده می شود. با این حال، از آنجا که بزرگترین نیروی تست ممکن است باید انتخاب شود، نیروهای محدوده نیروی کم و سختی نیز ممکن است مورد استفاده قرار گیرد.

1.       Scope

This International Standard describes the application of the Vickers and Knoop micro indentation tests for determining the microhardness of metallic and other inorganic coatings. This method is applicable where indenter forces generally need to be below 10 N such as for electrodeposited coatings, autocatalytic coatings, sprayed coatings and anodic coatings on aluminium. It is applicable to measurements normal to the coated surface as described in 7.4 and to measurements on cross-sections as described in 7.3.

NOTE 1 Attention is drawn to ISO 4545, ISO 6507-1, ISO 6507-2 and ISO 6507-3, which describe Knoop and Vickers hardness testing of metallic materials. Other International Standards for instrumental indentation testing, the verification of microindentation testing instruments and for the verification of reference blocks to be used with such instruments are currently being developed (e.g. ISO 14577 Parts 1 to 4).

NOTE 2 Usually for hardness measurements of coating test forces in the microhardness range in accordance with ISO 6507-1 are used. However, since the largest possible test force should be selected, test forces of the low force and hardness ranges may also be used.

2.      مراجع قانونی

مدارک قانونی زیر حاوی مقرراتی هستند که به شکل مرجع  در این متن قوانین این استاندارد بین المللی را تشکیل می دهند. برای تاریخ مراجع، اصلاحات بعدی یا تجدید نظر در هر یک از این نشریات اعمال نمی شود. با این حال، بخش های موافقت نامه بر اساس این استاندارد بین المللی تشویق می شود تا امکان استفاده از آخرین نسخه مدارک قانونی ذکر شده در زیر را بررسی کنند. برای مراجع بدون تاریخ، آخرین نسخه مدارک قانونی که به آن اشاره شده است، اعمال می شود. اعضای ISO و IEC ثبت نام استانداردهای معتبر بین المللی را در حال حاضر ثبت می کنند.

Iso1463 پوشش های فلزات و اکسیدی- اندازه گیری ضخامت پوشش-روش میکروسکوپی

Iso6507-1، مواد فلزی-تست سختی ویکرز- بخش یک: روش آزمون

Iso 9002، سیستم کیفی – مدل تضمین کیفیت در تولید، نصب و تعمیر و نگهداری

2.      Normative references

The following normative documents contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of this International Standard. For dated references, subsequent amendments to, or revisions of, any of these publications do not apply. However, parties to agreements based on this International Standard are encouraged to investigate the possibility of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For undated references, the latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC maintain registers of currently valid International Standards.

ISO 1463, Metallic and oxide coatings — Measurement of coating thickness — Microscopical method

ISO 6507-1, Metallic materials — Vickers hardness test — Part 1: Test method

ISO 9002, Quality systems — Model for quality assurance in production, installation and servicing

3.      قاعده کلی

درتست سنبه، به آرامی  یک سنبه عمودی را  روی سطح مورد تست فرود می آورد و آن را برای یک زمان معین تحت بار مشخص شده نگه می دارد (نگاه کنید به 6.2). تحمل نیروی آزمایش اعمال شده در 1٪ از آن مشخص میشود. یک سنبه به داخل پوشش وارد می شود و قطر(ها) ی سنبه در سمت چپ سطح پس از حذف سنبه با استفاده از میکروسکوپ اندازه گیری می شود. سنبه ای که بکار برده می شود سنبه حاصل، شامل دستگاه یا روش بارگیری نیست بلکه ویژگی پوشش است. عددی، به صورت Vickers یا Knoop است به عنوان عدد سختی شناخته می شود، از این اندازه گیری با استفاده از نمادها و نامگذاری ها در بند 4 مشتق می شود.

3.      Principle

A testing instrument slowly lowers an indenter vertically on to the test surface and holds it there for a specified time under a specified load (see 6.2). The tolerance of the applied test force is within 1 % of that specified. An indenter is forced into the coating and the diagonal(s) of the indentation left in the surface after removal of the indenter is measured using a microscope. The indenter is applied such that the resultant indentation does not contain artefacts of the loading apparatus or procedure but rather is characteristic of the coating. A number, known as the Vickers or Knoop hardness number, is derived from this measurement using the symbols and designations given in clause 4.

4. نماد ها و نشانه ها

سختی Vickers و Knoop به ترتیب توسط نمادها HV و HK پیش از مقدار سختی، مشخص میشوند و به دنبال آن:

الف: یک عدد نشان دهنده نیروی تست (نیرو به صورت نیوتون با عامل تناسب 0.102 ضرب میشود) (جدول 1 را ببینید)؛

ب: زمان اعمال شدن نیروی تست به صورت ثانیه، اگر زمان به دیگر شکل مختلف باشد در 6.3 مشخص شده است.

مثال 1: 640 HV 0.1 سختی 640 ویکرز با استفاده از نیروی 0.980 نیوتون اعمال شده برای زمان بین 10 تا 15 ثانیه تعیین شده است.

مثال 2: 640 HK 0.1/20 سختی 640 نوپ با استفاده از نیروی 0.980 نیوتون برای 20 ثانیه اعمال شده تعیین شده است.

4.       Symbols and designations

Vickers and Knoop hardnesses are denoted respectively by the symbols HV and HK preceded by the hardness value and followed by:

a) a number representing the test force (force in newtons multiplied by proportionality factor 0,102) (see Table 1);

b) the application time of test force, in seconds, if different from the time specified in 6.3.

EXAMPLE 1 640 HV 0,1: Vickers hardness of 640 determined using a test force of 0,980 7 N applied for between 10 s and 15 s.

EXAMPLE 2 640 HK 0,1/20: Knoop hardness of 640 determined using a test force of 0,980 7 N applied for 20 s.

سنبه نوپ

سنبه ویکرز

واحد اندازه گیری

نماد

نیروی آزمون: N

آزمون نیرو: N

نیرو:N

F

طول مورب طولانی تر

میانگین ابزار دقیق دو قطر اندازه گیری شده به صورت مجزا

d=d₁+d₂

2

مورب

اندازه گیری: μm

d

مقدار سختی نوپ

(0.102F)/Ak=141,4*106F/d2

مقدار سختی ویکرز

(0.102F)/A_v=189.1*10⁶F/d²

-

HV and HK

منطقه تماس

Mm²

A_v

منطقه برنامه ریزی شده برای سنبه گذاری

-

Mm²

A_K

ضخامت پوشش

ضخامت پوشش

μm

t

انجراف معیار

انحراف معیار

-

s

مقدار اندازه گیری شده

مقدار اندازه گیری شده

-

N

HV = Σ HV/n

HV = Σ HV/n

-

HV

And

HK

ضریب تغییر

V=100s/HV

ضریب تغییر

V=100_s/HV

%

V

5       لوازم (ماشین آلات)

5.1    ابزار تست برای انجام کار در بند 3 توضیح داده شده.

5.2    سنبه

5.2.1 شکل و ابعاد

5.2.1.1 گیره (سنبه) ویکرز

این سنبه تشکیل شده ازیک الماس به شکل یک هرم راست با یک پایه مربع است(شکل 1). زاویه در راس بین دو ضلع مخالف باید 136 ± 0.5 درجه باشد. این زاویه باید با یک زاویه سنج 2 دایره ای با دقت مناسب تایید شود. رابطه بین قطرهای d1 و d2 و عمق سنبه، h، تقریبا 7: 1 است.

چهار وجه باید به طور مساوی به محور دهانه (در عرض 0.5 درجه) تمایل و در یک نقطه تلاقی داشته باشند. هر خط اتصال (جابجایی) بین دو وجه مخالف نباید بیش از 0،5 میکرون باشد. شکل معمولی نقطه در شکل 2 نشان داده شده است، زیرا در شکل زیربا بزرگنمایی بالا ظاهر می شود.

شکل 2

5.  Apparatus

5.1 Testing instrument, to perform the task described in clause 3.

5.2 Indenters

5.2.1 Form and dimensions

5.2.1.1 Vickers indenter

The indenter consists of a diamond in the form of a right pyramid with a square base (see Figure 1). The angle at the vertex between opposite faces shall be 136° ± 0,5°. This angle shall have been verified with a 2-circle goniometer of appropriate accuracy. The relation between the diagonals d1 and d2 and the depth of the indentation, h, is approximately 7:1.

The four faces shall be equally inclined to the axis of the indenter (within 0,5°) and shall meet at a point; any line of junction (offset) between two opposite faces shall not exceed 0,5 μm. The usual shape of the point is shown in Figure 2 as it would appear under high magnification.

5.2.1.2 گیره (سنبه) نوپ

این سنبه از یک الماسه با سرهرمی راست با پایه لوزی شکل تشکیل شده است (شکل 3 را ببینید). زاویه های رأس باید 172.5 درجه ± 0.3 درجه و 130 ± 0.3 درجه باشد. این زاویه ها باید با یک زاویه سنج دو دایره ای که از دقت مناسب برخوردار است تعیین و تایید شود. چهاروجه باید به طور مساوی به محور دهانه (در عرض 0.5 درجه) تمایل داشته باشد و در یک نقطه تلاقی داشته باشند. هر خط اتصال (جابجایی) بین دو وجه مخالف نباید بیش از 0.1میکرون باشد. شکل معمولی نقطه همانطور که در بزرگنمایی زیاد ظاهر می شود، در شکل 4 نشان داده شده است. رابطه بین قطر طولی و عمق سنبه تقریبا  30: 1 است.

شکل 4

5.2.1.2 Knoop indenter

The indenter consists of a diamond tipped right pyramid with a rhomboid base (see Figure 3). The angles at the vertex shall be 172,5° ± 0,3° and 130 ± 0,3°. These angles shall have been verified with a 2-circle goniometer of appropriate accuracy. The four faces shall be equally inclined to the axis of the indenter (within 0,5°) and shall meet at a point; any line of junction (offset) between two opposite faces shall not exceed 1,0 μm. The usual shape of the point as it would appear under high magnification is shown in Figure 4. The relation between the long diagonal and the depth of the indentation is approximately 30:1.

5.2.2 ویژگی های سطحی

سطح سنبه باید صاف و عاری از ترک ها و یا نقایص و نقص های دیگر باشند. الماس باید بصورت دوره ای مورد بررسی قرار گیرد. هر ماده خارجی باید زدوده و پاک شود. اگر سنبه در ترک، شکسته و یا در نصب شل بسته شده باشد باید جایگزین شود.

نکته الماسه را میتوان بوسیله پرس کردن مس یا فولاد با سختی کم یا با حلال های مناسبی که به تجهیزات آسیبی نمیرساند تمیز کرد. میتوان الماسه را با استفاده از اسکن میکروسکوپ الکترونی  یا یک میکروسکوپ چشمی با دیافراگم عددی بیشتر از 0.85 ، آزمایش کرد. ترک ها و دیگر ایراد یا نقایصی که گاهی اتفاق می افتد را می توان با بررسی شکل و تقارن سنبه، شناسایی کرد. تکنیک های تمیز کردن اضافی که، ممکن است، توسط سازنده ارائه می شود.

5.2.2 Surface characteristics

The indenter faces shall be smooth and free from cracks or other imperfections or defects. The diamond shall be examined periodically. Any foreign materials shall be removed. The indenter shall be replaced if it is cracked, chipped or loose in its mounting.

NOTE The diamond can be cleaned by pressing it into copper or steel of low hardness, or by means of a suitable solvent not harmful to the equipment. The diamond can be examined using a scanning electron microscope or an optical microscope with a numerical aperture greater than 0,85. Cracks and other imperfections or defects can sometimes be detected by examining the shape and symmetry of the indentation. Additional cleaning techniques may be provided by the manufacturer.

5.3 بلوک های مرجع سختی (بلوک: قطعه نمونه)

بلوک های آزمایش باید بلافاصله قبل از استفاده پاک شوند، دلیل اینکه اغلب آنها برای جلوگیری از خوردگی در طول ذخیره سازی پوشش داده می شوند.

به منظور بررسی ابزار اندازه گیری سختی و روش اندازه گیری، سختی باید با بلوکی که سختی آن نزدیک به طیف مورد نظر است مقایسه شود. هر بلوک باید از یک ماده که سایز دانه آن در مقایسه با اندازه سنبه، کوچک است، باید ساخته شود و باید یک سختی یکنواخت مشخص را در یک نیروی آزمایش که خاص توسط مقامات کالیبراسیون یا سازنده تست وسایل اندازه گیری تعیین شده است، داشته باشد. در آزمون واقعی باید نیروی تست باید در حدود 25٪ استفاده شودب. در اضافه:

الف: بلوک باید در حدود 5% از سختی نقطه به نقطه واقعی کالیبره شود.

ب: آزمون و پشتیبانی سطوح از بلوک باید به موازات ± 0000 5 میلی متر / میلی متر باشد.

ج: حداکثر انحراف در مسطح بودن نباید بیش از 5 میکرومتر باشد.

د: آزمون زبری سطح Ra نباید از 0.1 میکرومتر تجاوز کند.

ه: بلوک باید توسط سازنده غیر مغناطیس شود و در آن حالت توسط کاربر نگه داشته شود.

فرکانس تایید غیر مستقیم با بلوک های مرجع به تعداد دفعات استفاده بستگی دارد. این طبیعی است به منظور بررسی ابزار قبل از هر سری تایید  اندازه گیری شود. فرکانس تأیید غیرمستقیم نباید بیش از 12 ماه باشد.

5.3 Hardness reference blocks

The test blocks shall be cleaned immediately prior to use because frequently they are coated to prevent corrosion during storage.

To verify the hardness testing instrument and the measurement, the measurement shall be compared with blocks, the hardness of which is close to the range of interest. Each block shall be of a material the grain size of which is small compared with the indentation size and shall have a known uniform hardness measured at a particular test force specified by the calibrating authorities or the testing instrument manufacturer. The test force shall be within25%  of that used in the actual tests. In addition:

a) the block shall be calibrated to be within 5 % of the true hardness point to point;

b) the test and support surfaces of the block shall be parallel to ± 0,000 5 mm/mm;

c) the maximum deviation in flatness shall not exceed 5 μm;

d) the test surface roughness Ra shall not exceed 0,1 μm;

e) the block shall be demagnetized by the manufacturer and maintained in that state by the user.

The frequency of indirect verification with reference blocks will depend on the frequency of use. It is normal to verify the instrument before each series of measurements; the frequency of indirect verification shall not exceed 12 months.

6       عوامل موثر بر دقت اندازه گیری

6.1  نیروی تست

مقدار میکرو سنبه به دست آمده به بزرگی نیروی اعمال شده بستگی دارد تا به مقدار اندازه گیریهای میکرو سختی . (نیروی بیش از 10 N). به دلیل تعدادی از عوامل، از جمله ناهمسانی، نمونه های آزمون باید نشانه گذاری شود که در آن اندازه گیری انجام شده است و منطقه آزمون مرجع باید در گزارش آزمایش ثبت شود (نگاه کنید به بند 8). برای اطمینان از اینکه مقادیر سخت افزاری قابل مقایسه است، باید آزمایش ها با استفاده از نیروی مشابه (در حدود 1٪) و زمان اعمال نیروی تست مانند یک آزمایش  واقعی که مورد استفاده قرار می گیرند انجام شود.

برای بدست آوردن دقیقترین مقادیر میکرو سنبه برای پوشش، باید حداکثر نیروی سازگار با ضخامت پوشش استفاده شود (نگاه کنید به شکل 5، 7.3.1، 7.3.2 و 7.4). اگر نیروی آزمون استفاده شده مشابه باشد ممکن است نتایج قابل مقایسه است.

جدول 2 نیروهای آزمایش را لیست می کند.

6 Factors affecting measurement accuracy

6.1 Test force

The micro-indentation value obtained depends on the force applied to a greater extent than with microhardness measurements (forces greater than 10 N). Because of a number of factors, including anisotropy, the test specimens shall be marked to indicate where the measurement has been carried out and the reference test area shall be recorded in the test report (see clause 8). To ensure that comparable hardness values are obtained the tests shall be performed using the same force (within 1 %) and application time of test force as those used in the actual tests.

To obtain the most accurate micro-indentation values for the coating, the maximum forces compatible with the thickness of the coating shall be used (see Figure 5, 7.3.1, 7.3.2 and 7.4). It is possible to obtain comparable

results only if the same test force is used.

Table 2 lists a selection of test forces.

نیروی تست (F) شرایط تست

نیروی تست(F) N

مواد

HV 0.1 or HK 0.1

0.981

پوشش های با سختی بیش از 300 (HV یا HK)

HV 0.05 or HK 0.05

0.490

اکسید کاتدی سخت روی الومینیوم

HV 0.025 or HK 0.025

0.245

موادی با سخت کمتر از 300(HV or HK) مانند فلزات گرانبها و آلیاژهای آنها، و پوششهای نازک به طور کلی

6.2 سرعت نوسان

اگر تماس سنبه با سطح آزمون در سرعت بسیار زیاد به دست آید، مقدار سختی حاصل از آن بسیار پایین خواهد بود. سرعت نوسان باید چنین باشد که هر کاهش سرعت باعث تغییر در مقدار سختی نشود. بار(نیرو) به عنوان تابعی از زمان باید بر روی یک ابزار مناسب اندازه گیری شود. در هیچ زمان در طول فرآیند بارگیری نیروی اعمالی نباید از مقدار مشخص شده تجاوز کند.

سرعت برای اکثر ابزار(اندازه گیری) نباید بیش از 15 میکرومتر بر ثانیه باشد.

برای تعیین اینکه چه سرعتی مناسب است، آزمایشهای تکراری در سرعتهای مختلف باید انجام شود. سرعتی که تغییری در نتیجه وجود نداشته باشد، سرعت مورد استفاده از نیروی انتخاب شده است. این آزمایش ها باید با همان مواد و نیروهای آزمایش انجام شود که برای اندازه گیری سختی روی پوشش استفاده می شود.

6.2 Velocity of indenter

If the indenter is brought into contact with the test surface at too great a velocity, the hardness value obtained will be too low. The velocity of the indenter shall be such that any reduction in velocity will not result in a change in hardness value. The load as a function of time shall be measured on an appropriate instrument. At no time during the loading process shall the load exceed the specified load.

The velocity for most instruments shall not exceed 15 μm/s.

To determine whether the velocity is correct, repetitive tests at gradually decreasing velocities shall be made. The velocity below which there is no variation in the result is the velocity to use with the chosen force. These tests shall be performed with the same materials and test forces that will be used for the hardness measurements on the coating.

6.3 زمان اعمای نیروی تست

به طور عمومی زمان اعمال نیرو بین 10 تا 15 ثانیه است. هنگامی که اعمال نیرو برای کاربردی، زمان آزمایش نیرو بغیر از  10 تا 15 است،  باید زمان تغییر یافته در گزارش آزمایش ثبت شود (بند 8 را ببینید).

اگر نیروی آزمون برای کمتر از 10 ثانیه اعمال شود، سایز سنبه میتواند مستقل از زمان و مقدارسختی زیاد باشد. برای برخی از مواد که در دمای اتاق دارای خزش مجزا از هم هستند، زمان استفاده از آزمایش نیرو، بسیار حیاتی خواهد بود. زمان های طولانی تر می توانند حساسیت بیشتری نسبت به لرزش داشته باشند.

6.3 Application time of test force

The force should normally be applied for 10 s to 15 s. When the force is applied for an application time of test force other than 10 s to 15 s, this shall be stated in the test report (see clause 8).

If the test force is applied for less than 10 s, the size of the indentation can be time-dependent and the hardness values will be high. For some materials which exhibit distinct creep at room temperature, the application time of test force will be more critical. Longer application times can be more sensitive to vibration.

6.4 ارتعاش

ارتعاش نشان دهنده یک منبع جدی خطا است بدون در نظر گرفتن نیروی اعمال شده، یک نیروی بسیار کوچک، اثرات بسیار واضحی  دارد. به طور کلی، اگر میزانی لرزش وجود داشته باشد، مقدار سختی پایین حاصل می شود. این منبع خطا می تواند با اندازه گیری های مقایسه ای بر روی یک نمونه با سختی معلوم و مشخص و تقریبا برابر با سختی سطح آزمون (see 5.3) را تعیین کرد، اثرات ارتعاش را می توان به وسیله انعطاف پذیری مناسب دستگاه از محیط کاهش داد، به عنوان مثال با نصب آن بر روی یک جدول جدا کننده مناسب.

سر و صدای اکوستیک که توسط جداول کنترل نمی شود نیز می تواند به خطاها در اندازه گیری سختی کمک کند و به مقادیر کم منجر شود. نمونه هایی از منابع لرزش ممکن است:

الف) فن های خنک کننده

ب) تهویه مطبوع؛

ج) سر و صدای بزرگراه.

6.4 Vibration

Vibration represents a serious source of error irrespective of the force applied, but the effects are far more evident with small forces. In general, lower hardness values are obtained if vibrations are present. This source of error can be detected by comparative measurements on a specimen of known hardness nearly equal to the hardness of the test surface (see 5.3). The effects of vibration can be reduced by appropriately isolating the instrument from the environment, for example by mounting it on a suitable isolation table.

Acoustic noise which is not controlled by the isolation table can also contribute to errors in the hardness measurement and result in low values. Examples of sources of vibration might be:

a) cooling fans;

b) air conditioners;

c) highway noise.

6.5 شرایط سطحی قطعه نمونه

6.5.1 زبری

اگر سطح مورد آزمون  زبر باشد، ممکن است اندازه گیری دقیق با سنبه مورب، غیر ممکن باشد. این یکی از دلایلی است که چرا اندازه گیری با میکرو سنبه اغلب بر روی مقطع پوشش داده شده انجام می شود. قطعه آزمایشی ممکن است بوسیله محلول شیمیایی، الکتروشیمیایی یا مکانیکی جلا داده شود.

پولیش باید به گونه ای انجام شود که با کمترین تغییر عملیات حرارتی و یا هر گونه عملیات سخت کاری انجام شده در منطقه را تغییر دهد.

به علت زبری سطح پوشش های فلزی اسپری، اندازه گیری های میکرو سنبه ای از این پوشش ها به طور معمول بر روی سطح مقطع انجام میشود. اندازه گیری سطوح ارائه شده در یک شرایط خوب زمین و باید روی زمین مسطح انجام شود. آبکاری سطح باید در گزارش آزمایش مشخص شود (نگاه کنید به بند 8). از آنجایی که پوشش هایی که مستعد سخت کاری هستند، تا حدی تحت تاثیر روش های آماده سازی نمونه های متالوگرافی قرار می گیرند، باید مراقب بود این تاثیر به حداقل برسد.

6.5 Surface condition of the test piece

6.5.1 Roughness

If the test surface is rough, it may be impossible to measure accurately the length of the indentation diagonal. This is one reason why micro-indentation measurements are most often made on the coating cross-section. The test piece may be chemically, electrochemically or mechanically polished.

Polishing shall be carried out in such a way as to minimize local heating or work hardening that would change the measured hardness.

Because of the surface roughness of sprayed metal coatings, micro-indentation measurements of such coatings shall normally be made on the cross-section. Measurements on surfaces supplied in a fine ground condition should be made on the ground surface. The surface finish shall be specified in the test report (see clause 8). Since coatings that are prone to work hardening will always be affected to some extent by metallographic specimen preparation techniques, care shall be taken to minimize this effect.

6.5.2 انحنای سطح

انحنای سطح یک خطای مشخص در تعیین سختی را نشان می دهد که با کاهش شعاع، افزایش می یابد. در سطوح محدب، مقدار سختی بیشتر از مقدار واقعی خوانده میشود. اگر آزمون سختی ویکرز بر روی یک نمونه با سطح بیش از حد منحنی انجام شود، تاثیر انحنا باید با استفاده از عوامل تصحیح کننده مطابق با ISO 6507-1 جبران شود.

مقادیر سختی Knoop را می توان تقریبا با استفاده از یک عامل که با آزمایش نمونه هایی با شعاع مساوی و سختی شناخته شده تقریبا برابر با سختی شی مورد نظر است، تصحیح شود. اگر قطعات استوانه ای باشند، قطر طولی در جهت محور سیلندر قرار داده شود. 8.1 را ببینید.)

6.5.2 Curvature of the surface

Surface curvature introduces a certain error in determining hardness which increases as the radius diminishes. On convex surfaces, higher hardness readings than the actual values can be obtained. If the Vickers hardness test has to be carried out on a sample with an excessively curved surface, the influence of the curvature shall be compensated for by the use of correction factors in accordance with ISO 6507-1.

Knoop hardness values can be corrected approximately by using a factor that is obtained by testing samples with equal radius and known hardness nearly equal to the hardness of the test object. If the parts are cylindrical, the long diagonal is aligned in the direction of the cylinder axis. See 8.1 e(.

6.6 جهت

6.6.1 تنظیم سطح آزمون

اگر سطح آزمون عمود بر محور سنبه نیست، اندازه گیری معتبر نخواهد بود. نتایج دقیق زمانی حاصل می شود که خطا در عمود بودن کمتر از 0.5 درجه باشد. اگر ماده ایزوتروپیک باشد، زمانی که یکی از قطرهای اریب به میزان قابل توجهی طولانی تر از قطر دیگری از همان قطر باشد غیرعمود بودن آن ممکن است وجود داشته باشد.

6.6 Orientation

6.6.1 Alignment of the test surface

If the test surface is not perpendicular to the axis of the indenter, the measurement will not be valid. Accurate results will be obtained when the error in perpendicularity is less than 0,5°. If the material is isotropic, nonperpendicularity can exist when one leg of a diagonal is noticeably longer than the other leg of the same diagonal.

6.6.2 سختی

قطعه آزمایشی باید محکم نگه داشته شود تا جابجایی یا حرکت در طول آزمون رخ ندهد. برای جلوگیری از تخریب سنبه، نمونه مورد بررسی باید بر روی جدول پشتیبانی کننده یا پیوست نصب قرار گیرد تا سطح آزمون عمود بر محور موثر نیروی آزمایش باشد.

 این موقعیت در طول کل آزمون باید حفظ شود. موقعیت آزمون سطح نباید بیش از 0.5 میکرومتر در طول آزمون تغییر کند.

6.6.2 Rigidity

The test piece shall be held firmly so that displacement or movement does not occur during the test. To avoid distorting the indentation the specimen to be examined shall be positioned on the supporting table or in the mounting attachment so that the test surface is perpendicular to the effective axis of the test force. This position shall be maintained during the entire test. The position of the test surface shall not change by more than 0,5 μm during the test.

6.7 مواد شکننده

اگر ترکی در طول سنبه رخ دهد، مقدارسختی درستی به دست نمی آید. این مشکل ممکن است با استفاده از کاهش نیروی تست کاهش یابد، که متعاقبا با کاهش دقت همراه است.

6.7 Brittle materials

If cracks occur during indentation, valid hardness numbers are not obtained. This difficulty may be overcome by using a reduced test force, with a subsequent reduction in accuracy.

6.8 رزولوشن میکروسکوپ

دقت اندازه گیری همانطور که در 7.6 مشخص شده است که باید با استفاده از از یک شی خشک ، دیاف عددی که با ایجاد سنبه برای پر کردن زمینه  دید، سازگار باشد. با استفاده از سیستم روشنایی، نمونه باید در زاویه ای مستقیم به محور نوری قرار گیرد. اندازه دیافراگم نور باید با استفاده از دیافراگم روشنایی تنظیم شود تا انعکاس نور بین دو سوم و کل دیاف هدف پر شود اما فراتر از آن نمی رود. برای پوشش های بسیار سخت (سختی> 750 HV) باید ابعاد هدف W 0.85 مورد استفاده قرار گیرد.

نکته 1: با استفاده از فیلتر سبز،میتوان اندازه گیری را در محدوده حداکثر حساسیت چشم انجام داد.

بزرگنمایی سیستم بصری باید با یک میکرومتر استیج مناسب کالیبره شود.

نکته 2: زمانی که قطر کمتر از 10 میکرون باشد کاهش شدید دقت اتفاق می افتد.

6.8 Microscopic resolution

The measuring accuracy as specified in 7.6 shall be achieved by using a dry objective the numerical aperture of which is consistent with causing the indentation to fill the field of view. Using the illuminating system, the specimen shall be positioned at right angles to the optical axis. The size of the illumination aperture shall be adjusted by means of the

illuminator diaphragm until the reflected light fills between two thirds and the whole of the objective aperture but does not extend beyond it. For very hard coatings (hardness > 750 HV) objective apertures W 0,85 shall be used.

NOTE 1 By using a green filter, the measurement can be carried out within the range of the eye's maximum sensitivity.

The magnification of the optical system shall be calibrated with a suitable stage micrometer.

NOTE 2 A significant reduction in accuracy occurs when the diagonal is less than 10 μm.

6.9 موقعیت سنبه

اندازه گیری سختی می تواند توسط مجاورت با مواد غیر از پوشش تحت تأثیر قرار گیرد؛ به عنوان مثال، اگر سنبه نزدیک به بستر باشد و بستر نرمتر از پوشش باشد، مقدار سختی به دست آمده می تواند بسیار کم باشد. در صورتی که مواد حاوی رسوبات و یا اینکلوژن ها باشند، می توان در اثر انحراف در این ناهماهنگی ها در ریزساختار، سنبه ها را تغییر داد. این نوع خطا می تواند توسط سنبه هایی که دارای شکل معمولی نیست نشان داده شود (به ترتیب 7.3.1، 7.3.2 و 7.4).

6.9 Location of indentation

Hardness measurements can be affected by the proximity of materials other than the coating; e.g., if the indentation is close to the substrate, and the substrate is softer than the coating, the hardness measurements obtained can be too low. If the material contains precipitates or inclusions then the indentation can be distorted near those inhomogeneities in the microstructure. This type of error can be indicated by the indentation not having its normal shape (see 7.3.1, 7.3.2 and 7.4).

7 روش اندازه گیری

7.1 عمومی

با توجه به عوامل ذکر شده در بند 6، از هر وسیله با توجه به دستورالعمل سازنده استفاده کنید.

آزمون سختی را می توان بر روی یک برش مقطعی از پوشش یا روی خود سطح ارائه داد، در صورتی که ویژگی های پوشش (صافی، ضخامت، و غیره) اجازه می دهد مقادیر دقیق از قطر (ها) سنبه خوانده شود.

7 Measuring procedure

7.1 General

Use each instrument in accordance with the manufacturer's instructions, observing the factors referred to in clause 6.

The hardness test can be carried out on a cross-section of the coating, or on the surface itself, provided that the characteristics of the coating (smoothness, thickness, etc.) permit accurate readings of the diagonal(s) of the indentation.

7.2 انتخاب نیروی تست

به غیر از مواردی که به دلایل فنی مشخص شده یا تصمیم گرفته شده است، از نیروی آزمایش مناسب پیشنهاد شده در 6.1 استفاده شود.

اگر برای بعضی دلایل نیروی تست پیشنهاد شده استفاده نمیشود، مقدار سختی بدست آمده می توانند بطور قابل توجهی از آنچه که در صورت استفاده از نیروی تست پیشنهادی بدست می آید، متفاوت باشد. نتایج، با این حال، ممکن است برای هدف مقایسه یا کنترلی باشد.

7.2 Selection of test force

Unless otherwise specified or decided upon for technical reasons, use the appropriate test force suggested in 6.1.

If for some reason these suggested test forces are not used, the hardness values obtained can differ markedly

from those that would have been obtained if the suggested test forces had been used. The results, however, may be of value for comparative or control purposes.

7.3 اندازه گیری بر برش مقطعی

7.3.1 ضخامت پوشش

زمانی که از سنبه ویکرزاستفاده میشود، ضخامت پوشش در نقطه اندازه گیری باید به اندازه کافی بزرگ باشد تا سنبه هنگامی که سطح به درستی تراز شده و نیز زمانی که یک قطر در زاویه مستقیم با لبه پوشش باشد با شرایط زیر منطبق باشد (به بند 6.6.1 مراجعه شود). هنگام استفاده از سنبه ویکرز ضخامت پوشش باید حداقل 100 میکرومتر (HV 0،025) برای پوشش های نرم و 80 میکرومتر (HV 0،1) برای پوشش های سخت باشد.

دراضافه:

الف: دو قطر باید طولی معادل 5% قطر داخلی داشته باشند،

ب: چهارلبه سنبه ها باید طولی معادل 5% قطر داخلی داشته باشد.

زمانی که سنبه نوپ استفاده میشود ضخامت پوشش نقطه اندازه گیری باید حداقل 40 میکرومتر برای پوشش نرم (<300HK) و حداقل 25 میکرون برای پوشش سخت (>300HK) پوشش داشته باشد. این تقریبا 0.6 برابر با طول درازی قطر است. تقارن سنبه باید چنین باشد که نیمی از قطر طولی آن باید در حدود 20 درصد از نیمه دیگر باشد.

7.3 Measurements on cross-sections

7.3.1 Coating thickness

When the Vickers indenter is used, the thickness of the coating at the point of measurement shall be sufficiently great to give indentations that conform to the following conditions when the surface is correctly aligned (see 6.6.1), and when one diagonal is at right angles to the edge of the coating. When the Vickers indenter is used, the thickness of the coating shall be at least 100 μm (HV 0,025) for soft coatings and 80 μm (HV 0,1) for hard coatings.

In addition:

a) the two diagonals shall be of equal length to within 5 %;

b) the four edges of the indentation shall be of equal length to within 5 %.

When the Knoop indenter is used the thickness of the coating at the point of measurement shall be at least 40 μm for soft coatings (< 300 HK) and at least 25 μm for hard coatings (> 300 HK). This is approximately equivalent to 0,6 times the length of the long diagonal. The symmetry of the indentation shall be such that half the length of the long diagonal shall be within 20 % of the other half.

7.3.2 آماده سازی نمونه تست

قطعه آزمایشی باید مطابق با استاندارد ISO 1463 نصب، جلا و اتچ شود. همچنین ممکن است بخشی از نمونه را حذف کرده و آن را با ضخامت حداقل 12 میکرومتر با ماده ای تقریبا با همان سختی پوشش اصلی پوشش داده شود. اطمینان حاصل کنید که کار سخت کاری حداقل مقدار باشد(به 6.5.1 مراجعه کنید). در صورت امکان از اتچ کردن سطح جلوگیری شود.

7.3.2 Test piece preparation

The test piece shall be mounted, polished and etched in accordance with ISO 1463. It is also possible to remove a part of the sample and coat it to a thickness of at least 12 μm with a material having approximately the same hardness as the original coating. Ensure that work hardening is minimal (see 6.5.1). If possible avoid testing etched surfaces.

7.3.3 سنبه

در مورد سنبه نوپ، طول قطر باید به موازات بستر پوشش باشد. فضای سنبه نوپ روی پوشش سخت باید 2.5 برابر قطر کوتاه از بستر یا مربوط به بستر یا دیگر سنبه باشد و سه برابر قطر کوتاه پوشش نرم باشد. در مورد سنبه ویکرز  یکی از قطر ها باید تقریبا 90 درجه با سطح پوشش سطح مشترک داشته باشد.

فاصله مرکز سنبه از مرکز دندانی دیگر باید حداقل پنج برابر طول قطر اندازه گیری شده باشد. هنگام تست مواد لمینیت برای تعیین فاصله سمبه، یک پیوند سطحی بعنوان یک لبه باید درنظر گرفته شود. به 7.3.1 مراجعه کنید.

7.3.3 Indentation

In the case of the Knoop indentation, the long diagonal shall be parallel to the coating substrate. The spacing of the Knoop indentations on hard coatings shall be 2,5 times the short diagonal from a substrate or interface, or from another indentation, and three times the short diagonal for soft coatings. In the case of the Vickers indentation, one of the diagonals shall be approximately 90° to the coating substrate interface. The distance of the indentation centre from another indentation centre shall be at least five times the length of the measured diagonal. For determining indentation spacing when testing laminated materials, a bond surface shall be considered as an edge. See 7.3.1.

7.4 اندازه گیری پوشش سطح نرمال

قبل از انجام تست سختی نرمال سطح، ضخامت پوشش باید مطابق با روش شرح داده شد در ISO 1463 اندازه گرفته شود.

نیروی اعمال شده باید به گونه ای باشد که عمق سنبه کمتر از یک دهم ضخامت پوشش باشد (شکل 5 را ببینید).

ضخامت پوشش ها باید حداقل 1.4 برابر متوسط طول قطرها برای آزمون ویکرز و حداقل 0.35 برابر طول مورب طولانی تر برای آزمون Knoop باشد. حداقل ضخامت 15 میکرون برای ویکرز و Knoop است.(نگاه کنید به شکل 5).

7.4 Measurements normal to the coating surface

Before carrying out a hardness test normal to the surface, the thickness of the coating shall be measured in accordance with the method described in ISO 1463.

The applied force shall be such that the depth of indentation is less than one tenth of the thickness of the coating (see Figure 5).

The thickness of the coatings shall be at least 1,4 times the average length of the diagonals for the Vickers test,

and at least 0,35 times the length of the longer diagonal for the Knoop test. The minimum thickness shall be 15 μm for Vickers and Knoop (see Figure 5).

7.5 دما

آزمون باید در دمای 23 ± 5 درجه سانتیگراد انجام شود. هر دمایی خارج از رنج تعیین شده باید در تست ریپورت ثبت شود.

7.5 Temperature

The test shall be carried out at 23 °C ± 5 °C. Any temperature outside this range shall be stated in the test report (see clause 8).

7.7 محاسبات

برای محاسبه سختی ویکرز، متوسط طول قطر، d، باید  متوسط طول دو قطر سنبه به طور مستقل اندازه گیری و محاسبه شود.

اگر مواد پوشش بی نظم یا دارای ذره ای با سایزی که در مقایسه با سایز سنبه کوچک باشد باید زمانی که در طول دو قطر تفاوتی کمتر از 5% از قطر طولانی تر داشته باشد مقدار سختی اندازه گیری شده معتبر در نظر گرفته شود.

برای مقدار سختی بدست آمده حداقل باید 5 سنبه برای هر نمونه با یک محل مرجع روی سطح مشخص شده تعریف شده باشد و مقدار سختی از متوسط مقدار سختی های اندازه گیری شده محاسبه میشود.

ضریب تغییرات به طور معمول انتظار می رود که کمتر از 5٪ باشد، اما اگر مقدار بیشتری بدست آید، باید در گزارش آزمایش گزارش شود. محدوده بین تفاوت حداکثر و حداقل عدد خوانده شده تعریف می شود و ممکن است در گزارش آزمون مشخص شود (نگاه کنید به بند 8).

7.7 Calculation

For calculating Vickers hardness, the average length of the diagonal, d, shall be the arithmetic mean of the length of two independently measured diagonals of the indentation. If the coating material is amorphous or has a grain size that is small compared with the indentation size, the hardness measurement shall be considered valid when the difference in the length of the two diagonals is less than 5 % of the longer diagonal.

The hardness value shall be obtained by taking at least five indentations for each specimen within a defined reference area on the significant surface and then calculating the mean hardness value for this group of measurements.

The coefficient of variation is normally expected to be less than 5 %, but if a larger value is obtained, it shall be

reported in the test report. The range is defined as the difference between the maximum and minimum readings and may be specified in the test report (see clause 8).

7.8 کوپن های آزمون

کوپن های آزمون ممکن است هنگامی که با یک مدرک معتبر مشخص شده اند استفاده شوند. کوپن های تست ممکن است در جایی که اگر قطعات تولیدی از هندسه ای باشند که برای آزمایش سختی مناسب نباشند مورد استفاده قرار گیرد. این جایگزینی معتبر است با توجه به اینکه نمونه ها با استفاده از فرآیند تولید یا نزدیک ترین معادل آن تهیه می شوند. در مورد قطعات آبکاری شده، کوپن های آزمون ممکن است به عنوان یک ابزار مفید برای کنترل الکترولیت باشد، به ویژه در مورد پوشش هایی نظیر طلا که سختی آن نسبت به ترکیب محلول آبکاری و همه متغیرهای آبکاری حساس است.

شرایط آبکاری برای کوپنهای آزمون، مانند چگالی جریانی، دما، ترکیب و مخلوط محلول باید تا حد ممکن نزدیک به موارد مورد استفاده در قطعات تولیدی برای فرآیند آبکاری تحت آزمایش نگه داشته شود.

7.8 Test coupons

Test coupons may be used when specified by an appropriate document. Test coupons may be used if the production parts are of such geometry that they are not suitable for hardness testing. This substitution is valid provided that the specimens are prepared using the production process or its closest equivalent. In the case of plated parts, the test coupons may serve as a useful tool for electrolyte control, particularly in the case of coatings such as gold for which the hardness is sensitive to the composition of the plating solution and to all the electroplating variables.

The electroplating conditions for test coupons, such as current density, temperature, agitation and solution composition, shall be kept as close as possible to those used on production parts for the electroplating process

under test.

8 گزارش تست

8.1 ملزومات

نتیجه تست میکروهاردنس (سختی) باید مطابق با ISO9002 گزارش داده شود و باید شامل:

الف: یک مرجع استاندارد ملی مثل ISO 4516

ب: مقدار میکرو سختی بدست آمده  با استفاده از نمادهای مناسب تعیین شود

پ: محل اندازه گیری ( برش مقطعی، یا  سطح نرمال) و محل مرجع

ت: زبری سطح

ث: انحنای سطح

ج: مقدار دمای اندازه گیری، اگر متفاوت با بند 7.5 باشد

چ: ضریب تغیرات

ح: ضخامت پوشش

خ: تاریخ اندازه گیری

د: نام اپراتور

ذ: زمان اعمال نیرو(اگر بغیر از 10تا15 ثانیه باشد).

8 Test report

8.1 Requirements

The microhardness test results shall be reported in accordance with ISO 9002 and shall include:

a) reference to this International Standard, i.e. ISO 4516;

b) the microhardness values obtained using appropriate symbols and designation (see clause 4);

c) location of the measurement (e.g., on a cross-section or normal to the surface) and reference area;

d) surface roughness;

e) the curvature of the surface;

f) the temperature of the measurement, if different from that specified in 7.5;

g) coefficient of variation;

h) coating thickness;

i) date of the measurement;

j) the name of the operator;

k) application time of test force (if it is other than 10 s to 15 s).