TCVN258-3:2007

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 258-3:2007 (ISO 6507-3 : 2005) về Vật liệu kim loại - Thử độ cứng Vickers - Phần 3: Hiệu chuẩn tấm chuẩn TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCVN 258-3:2007 VẬT LIỆU KIM LOẠI - THỬ ĐỘ CỨNG VICKERS -PHẦN 3: HIỆU CHUẨN TẤM CHUẨN Metallic mater i als - Vickers hardness test - Part 3: Calibration of re f erence blocks 1. Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn này qui định phương pháp hiệu chuẩn tấm chuẩn dùng để kiểm định gián tiếp máy thử độ cứng Vickers theo qui định trong TCVN 258-2 : 2007. Phương ph á p này ch ỉ áp dụng cho các vết lõm có đường chéo ³ 0,020 mm. 2. Tài liệu viện dẫn Các tài liệu dưới đây là rất cần thiết đối với việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với tài liệu có ghi năm công bố , áp dụng phiên b ả n được nêu. Đ ố i với tài liệu không có năm công bố , áp d ụng phi ê n bản mới nh ấ t (kể c ả các sửa đổi). TCVN 258 - 1 : 2007 (ISO 6507 - 1 : 2005) Vật liệu kim loại - Thử độ cứng Vickers - Phần 1: Phương pháp thử. TCVN 258 - 2 : 2007 (ISO 6507- 2 : 2005) Vật liệu kim loại - Thử độ cứng Vickers - Ph ầ n 2: Kiểm định và hiệu chuẩn máy thử. ISO 376 : 2004 Metallic materials - Calibration of force-proving i nstruments used for used for the veri f ication of uniaxial testing machines (Vật liệu kim loại - Hiệu chuẩn các dụng cụ thử lực dùng để kiểm định máy thử đ ồ ng trục). ISO 4287 :1997 Geometrical Product Speci f ications (GPS) - Sur f ace texture: Pro f ile method - Terms, def in itions and sur f ace texture parameters (Đặc tính h ì nh học c ủ a s ả n phẩm (GPS). Cấu tr ú c bề mặt - Phương pháp profin - Thuật ngữ , định nghĩa v à thông số cấu tr ú c bề mặt). 3. Chế tạo tấm chuẩn 3.1. Tấm chuẩn phải được ch ế tạo riêng để sử dụng làm tấm chuẩn độ cứng. CHÚ TH Í CH: Phải lưu ý đến sự c ầ n thiết c ủ a việc sử dụng qui trình chế tạo để đạt được sự đồng nhất, ổn định của tổ chức và sự đ ồng đều c ủ a độ cứng b ề mặt. 3.2. Tấm chuẩn kim loại được hiệu chuẩn phải có c hiều d ày không nhỏ hơn 5 mm. 3.3. Tấm chuẩn không được nhiễm từ. Nếu tấm chuẩn bằng thép, người chế tạo phải đảm b ả o ch ắ c chắn là đã được khử từ ở cuối quá tr ì nh chế tạo. 3.4. Dung sai độ ph ẳ ng của b ề mặt thử và mặt đỡ không được vượt quá 0,005 mm. Dung sai độ song song không được vượt quá 0,010 mm trên chi ề u dài 50 mm. 3.5. Bề mặt t hử không được có vết xước gây khó khăn cho việc đo vết l õ m. Nhám bề mặt R a không được lớn hơn 0,00005 mm đối với bề mặt thử và 0,0008 mm đối với b ề mặt đáy. Chiều dài chuẩn đo độ nhám I = 0,80 mm (xem ISO 4287: 1997, 3.1.9). 3.6. Kh ô ng được gia công lại bằng cắt gọt tấm chuẩn, chi ề u dày tại thời đi ể m hiệu chuẩn phải được ghi trên tấm chuẩn ch í nh xác đến 0,01 mm hoặc nhãn hiệu nhận biết phải được gắn trên bề mặt thử [xem 8.1.e)]. 4. Máy hiệu chuẩn 4.1. Ngoài việc đáp ứng các yêu cầu chung qui định trong TCVN 258-2, máy hiệu chuẩn cũng phải đáp ứng các yêu cầu của 4.2 đến 4.7. 4.2. Máy hiệu chuẩn phải được kiểm định trực tiếp trong khoảng thời gian không quá 12 tháng. Kiểm định trực tiếp bao gồm: a) K iểm định lực thử; b) K iểm định mũi thử; c) K iểm định thiết bị đo; d) K iểm định chu trình thử, nếu không th ể th ực hiện thì ít nhất phải kiểm định lực thử. 4.3. Dụng cụ dùng để kiểm định và hiệu chuẩn phải đáp ứng các qui định của ti ê u chuẩn quốc gia . 4.4. Phải đo từng lực thử bằng dụng cụ đo lực (cấp 0,5 hoặc cao hơn theo ISO 376 : 2004), hoặc bằng phương pháp khác có độ chính xác tương đương hoặc cao hơn. Lực thử phải xác định v ớ i sai lệch ± 0,1 % đối với độ cứng lực thử thấp và th ô ng thường, v ớ i sai lệch + 0,5 % đối với độ cứng tế vi. 4.5. Mũi t hử phải đáp ứng các yêu c ầ u sau: a) Bốn mặt của mũi thử kim cương hình tháp đáy vuông phải c ó độ bóng cao, không có khuyết tật bề mặt và độ ph ẳ ng trong khoảng 0 , 0003 mm. b) Góc giữa hai m ặ t đối diện tại đ ỉ nh của mũi thử kim cương h ì nh tháp l à 136 o ± 0 , 1 o . Góc giữa đường trục của mũi thử kim cương h ì nh tháp và trục c ủ a g i á đỡ mũi thử (vuông góc v ớ i b ề mặt đỡ) phải nhỏ h ơn 0,3 o . c) Đ ỉ nh của mũi thử kim cương phải được kiểm tra bằng k í nh hiển vi đo có độ khuếch đại lớn hoặc tốt nhất bằng kính hi ể n v i giao thoa, nếu bốn mặt kh ô ng gặp nhau ở một đi ể m, đường giao nhau giữa các b ề mặt đối diện phải tuân theo c á c giá trị trong Bảng 1. B ảng 1 Khoảng lực thử, F N Chi ề u dà i cho phép l ớ n nhất của đư ờ ng giao nhau, a mm F ³ 49,03 0,001 1,961 £ F <> , 03 0 , 0005 0,09807 £ F <> 0,00025 d) Bốn cạnh được tạo thành bởi các đường giao nhau của các bề mặt vuông góc với trục của mũi tháp kim cương phải có góc bằng 90 o ± 0,2 o (xem Hình 1). Hình 1 - Sự sai lệch cho phép của mặt cắt so với h ì nh vuông 4.6 . Độ phân giải c ủ a thi ế t bị đo phụ thuộc vào k í ch thước của vết lõm nhỏ nhất cần phải đo. Thang đo của thiết bị đo phải đảm bảo đo được đường chéo của vết lõm theo B ả ng 2. Bảng 2 Chi ề u dà i đường chéo d mm Độ phân giải của thiết bị đ o Sai số cho phép l ớ n nhất d £ 0 , 040 0,0001 mm 0,0002 mm 0,040 < d=""> £ 0,200 0,25 % d 0,5 % d d > 0,200 0,0005 mm 0,0001 mm Thiết bị đo phải được kiểm định bằng phép đo trên micromet mặt kính tại ít nhất năm đoạn trên từng khoảng l àm việc. Sai số cho phép lớn nhất kh ô ng được vượt qu á trị số cho trong Bảng 2. 5. Quy trình hiệu chuẩn Tấm chuẩn phải được hiệu chuẩn trên máy hiệu chuẩn được m ô t ả ở Đi ề u 4, ở nhiệt độ (23 ± 5) o C , sử dụng qui trình chung qui định trong TCVN 258-1. Trong quá tr ì nh hiệu chuẩn sai lệch nhiệt độ không được qu á 1 o C . Th ờ i gian từ khi bắt đầu đặ t lực đến khi đạt tới lực thử toàn bộ và vận tốc tiếp cận c ủ a mũi thử phải theo qui định trong B ả ng 3. Thời gian lực thử phải từ 13 s đến 15 s. Đ ố i với thử độ cứng tế vi, g ia tốc rung động cho phép lớn nhất của m á y hiệu chuẩn là 0 , 005 g n ( g n là gia tốc trọng trư ờ ng chu ẩ n: g n = 9,80665 m / s 2 ). Bảng 3 Khoảng lực thử, F N Th ờ i gian tạo lực thử s Vận tốc tiếp cận c ủ a mũi thử mm/s F <> , 961 £ 10 0,05 đến 0,2 1,961 £ F 49,03 £ 10 0,05 đến 0,2 F ³ 49,03 6 đến 8 0 , 05 đến 1 6. Số lượng vết lõm Tr ê n một tấm chuẩn, phải tạo ra năm vết lõm phân bố đều trên bề mặt thử. Đối với thử độ cứng tế vi và để làm giảm độ kh ô ng đảm đo nên tạo ra nhi ề u hơn 5 vết lõm. Kiến nghị t ạo ra 10, 15 hoặc 25 vết lõm trên 5 vị tr í của tấm chuẩn. 7. Độ đồng đều của độ cứng 7.1. C á c giá trị trung bình cộng c ủ a đường chéo được s ắ p xếp theo thứ tự tăng dần d 1 , d 2 , d 3 , d 4 , d 5 và (1) Độ không đồng đ ề u U của tấm chuẩn trong đi ề u kiện hiệu chuẩn riêng được thể hiện bằng hiệu U = d 5 - d 1 (2) và biểu diễn theo phần trăm của Urel (3) 7.2. Trị số độ không đ ồ ng đều cho phép lớn nhất của tấm chuẩn cho trong Bảng 4. Bảng 4 Độ cứng tấm chuẩn Trị số không đ ồ ng đều cho phép l ớ n nhất U rel , % < hv=""> , 2 HV 0,2 đến < hv=""> HV 5 đến HV 100 £ 225 HV a 4,0 hoặc 0,001 mm b 3 , 0 2,0 > 225 HV 2,0 1 , 0 a Đối v ớ i giá tr ị độ cứng < 150="" hv="" độ="" không="" đảm="" bảo="" đo="" cho="" phép="" lớn="" nhất="" phải="" là="" 8="" %="" hoặc="" 0,001="" mm="" chọn="" số="" nào="" lớn=""> b Chọn số nào lớn h ơ n. 7.3. Cách x á c định độ kh ô ng đảm bảo đo của tấm chuẩn độ cứng cho trong Phụ lục A. 8. Ghi nhãn 8.1. Tr ê n từng tấm chuẩn phải được ghi nhãn với nội dung sau: a) T rị số độ cứng trung bình cộng tính được khi thử hiệu chuẩn, ví dụ 249 HV 30; b) T ên hoặc nh ã n của người cung cấp hoặc ng ư ờ i chế tạo; c) Số lô chế tạo; d) T ên hoặc nhãn của cơ quan hiệu chuẩn; e) C hiều dày của tấm chuẩn hoặc nhãn nhận biết trên bề mặt thử (xem 3 . 6); f) N ăm hiệu chuẩn, nếu không được chỉ ra trên số lô chế tạo. 8.2. Bất kỳ nhãn nào đặt ở mặt bên của tấm chuẩn thì phải đặt th ẳ ng đứng hướng về bề mặt thử là m ặ t trên. 8.3. Mỗi t ấ m chuẩn phải kèm theo tài liệu bao gồm ít nhất các thông tin sau: a) V iện dẫn tiêu chuẩn này, TCVN 258-3 : 2007; b) K ý hiệu để nhận biết tấm chuẩn; c) N gày tháng năm hiệu chuẩn; d) T rị số độ cứng trung bình cộng và trị số đ ặ c trưng cho độ không đ ồ ng đều c ủ a tấm chuẩn; e) T hông tin v ề vị tr í của vết lõm chuẩn, cùng với chiều dà i trung bình đường chéo vết lõm đo được. 9. Hiệu lực Tấm chu ẩ n độ cứng chỉ có hiệu lực đ ố i với thang đo được hiệu chuẩn. Hiệu lực hiệu chuẩn được giới hạn trong thời gian 5 n ă m. C ần lưu ý đến thực tế rằng đối với hợp kim nh ô m và hợp kim đồng, hiệu lực hiệu chuẩn được giảm xuống 2-3 năm. PHỤ LỤC A (tham khảo) ĐỘ KHÔNG ĐẢM BẢO CỦA GIÁ TRỊ ĐỘ CỨNG TRUNG BÌNH CỦA TẤM CHUẨN ĐỘ CỨNG Sơ đồ dẫn xuất chuẩn đo lường cần để xác định và phân chia các thang độ cứng theo H ì nh D.1 trong TCVN 258-1 : 2007. A.1 . Kiểm định trực tiếp máy hiệu chuẩn độ cứng A.1.1 . Hiệu chuẩn lực thử Xem TCVN 258-2 : 2007 , Phụ lục C . A.1.2 . Hiệu chuẩn dụng cụ đo quang học Xem TCVN 258-2 : 2007, Phụ lục C . A.1.3 . Kiểm định mũi thử Xem TCVN 258-2 : 2007, Phụ lục C . A.1.4 . Kiểm định chu trình thử Xem TCVN 257-2 : 2007, Phụ lục C . A.2 . Hiệu chuẩn gián tiếp máy hiệu chuẩn độ cứng CHÚ THÍCH: Trong Phụ lục này, ch ỉ số CRM (Mẫu chuẩn được chứng nhận) có ngh ĩ a l à , theo định nghĩa của tiêu chu ẩ n thử độ cứng là "Tấm ch uẩn độ cứng". Bằng cách kiểm định gián tiếp với tấm chuẩn đầu về độ cứng toàn bộ chức năng của máy hiệu chuẩn độ cứng được kiểm tra và xác định được độ lặp lại như là sai số của máy hiệu chuẩn độ cứng so với giá trị độ cứng thực. Độ kh ô ng đ ả m b ả o đo hiệu chuẩn gián tiếp của máy hiệu chuẩn độ cứng tính theo công thức (A.1) Trong đó: U CRM-P là độ không đ ả m b ả o hiệu chuẩn của tấm chuẩn đầu về độ cứng theo chứng ch ỉ hiệu chuẩn đối với k = 1; U x CRM -1 l à độ lặp lại c ủ a máy hiệu chuẩn độ c ứ ng; U CRM-D là sự thay đổi độ cứng của tấm chuẩn đ ầu về độ cứng so với lần hiệu chuẩn gần nhất; U ms l à độ không đảm b ả o đo chuẩn ứng với độ ph â n giải của dụng cụ đo quan g học . VÍ DỤ: Tấm chuẩn đ ầ u v ề độ cứng 400.1 HV 30 Độ không đảm b ả o đo của tấm chuẩn độ cứng sơ cấp (k = 1) U CRM -1 = ± 2,5 HV Sai lệch t heo th ờ i gian của tấm chuẩn độ cứng sơ cấp U CMR - D = 0 Độ phân giải của dụng cụ đo độ sâu d m s = 0 , 1 m m Bảng A.1 - Kết quả kiểm định gián tiếp S ố vết lõm Đường chéo vết lõm đo được d mm G i á trị đ ộ cứng đo được H HV a 1 0 , 3734 m ax 399,0 min 2 0,3730 399 , 9 3 0,3725 m i n 400,9 max 4 0,372 8 400,3 5 0,3729 400,3 Giá trị trung bình 0 , 37292 400,1 Sai lệch tiêu chuẩn S x CRM -1 0,00033 0,70 Độ không đ ả m bảo đo ti ê u chuẩn U x CRM- 1 0,00017 0 ,3 6 a HV: Đ ộ cứng Vi c kers (A.2) (t = 1,14 khi n = 5) Bảng A.2 - Thành phần của độ không đảm b ả o đo Đại lượng X i Giá trị qui định x i Độ không đ ả m b ả o đ o tiêu chu ẩ n u ( x i ) Kiểu phân bố Hệ số độ nhạy c i Nguồn cung cấp độ không đảm b ả o đo, u i (H) U CRM-1 400,1 HV 30 2,5 HV Tấm chuẩn thường 1,0 2,5 HV U xC RM-1 0 HV 0 , 36 HV Tấm chu ẩ n thường 1 , 0 0 , 36 HV U m s 0 HV 0,1 m m = 0,0001 mm Hình chữ nhật 2146 , 0 a 0,06 HV U CRM- D 0 HV 0 HV H ì nh tam giác 1 , 0 0 HV Độ không đ ả m bảo đo tổng hợp U CM 2 , 53 HV HV: Độ cứng Vickers a Độ nhạy t í nh theo c = ∂ H /∂ d = 2 ( HV / d) (A.3) khi H = 400 , 1 HV , d = 0 , 37292 mm A . 3 . Độ không đảm bảo đo của tấm chuẩn độ cứng Độ không đảm b ả o đo của tấm chuẩn độ cứng tính theo công thức: U CRM = (A . 4) Trong đó: U CRM l à độ không đảm bảo hiệu chuẩn của t ấ m chuẩn độ cứng; U x CRM -2 là sai lệch tiêu chuẩn đo sự phân bố độ cứng không đồng nhất của tấm chuẩn độ cứng; U CM xem công thức (A.1). B ả ng A.3 - Xác định độ không đ ồ ng nhất của tấm chuẩn độ cứng Số vết lõm Đường chéo vết lõm đo được d mm G i á trị đ ộ cứng đ o được H CRM HV a 1 0 , 3736 m ax 398 , 6 min 2 0,3731 399,6 3 0.3723 m i n 401 , 4 max 4 0,3725 400,9 5 0 , 3731 399,6 Giá trị trung b ì nh 0,37292 400,0 Sai số ti ê u chuẩn S x CM R- 2 0,00052 1 , 12 a HV: Độ c ứ ng V i cker s . Độ kh ô ng đảm b ả o đo t iê u chuẩn của CMR: (A.5) khi t = 1,14 và n = 5: U xCRM-2 = 0,58 HV B ả ng A.4 - Độ không đ ả m bảo đ o c ủ a tấm chuẩn độ cứng Độ cứng của tấm chu ẩ n độ cứng H CRM HV a Độ không đ ồ ng nh ấ t c ủ a t ấ m chu ẩ n độ cứng U x CRM- 2 HV Độ không đ ả m b ả o đo c ủ a máy hi ệ u chu ẩ n độ c ứ ng s ơ cấp U CM HV Độ không đ ả m bảo hiệu chu ẩ n m ở rộng c ủ a tấm chuẩn độ cứng U CRM HV 400,1 0,57 2 , 53 5 , 18 a HV: Độ cứng Vickers. v ớ i (A.6) THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] SAWLA. A. Uncertainty of measurement in the veri f ication and ca l ibration of f orce m ea suring systems of testing machines , Proceedings of the Asia-Pacific symposium on m eas u rement of force; mass and torque (APMF), Tsukuba, Japan , November 2000. [2] WEHRSTEDT, A., PATKOVS Z KY, I . News in the field of standardization about veri f ication and calibration of materials testing machines , May 2001, EMPA Academy, 2001. [3] GABAUER. W . Manual of codes of practice for the de t ermination of uncertainties in mechan i cal tests on metallic materials , The estimation of uncertainties in hardness measurements , Project, No . STM4- CT97- 2165, UNCERT COP 14: 2000. [4] POLZ I N, T., and SCHWENK, D. Method for Uncerta i nty Determ i naticn of Hardness Testing; PC file for Determination, Materialpru f ung 44, (2002), 3, pp. 64-71.