T-SZS 4018-2020 貴金屬飾品硬度測試方法 顯微維氏硬度法_第1頁
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文檔簡介

T/SZS

4018—

1 范圍的不確定度及實驗報告。本標準適用于貴金屬飾品維氏硬度的測定。2 規范性引用文件凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T

4340.1 金屬材料

維氏硬度試驗

第1部分:試驗方法GB/T

4340.2 金屬材料

維氏硬度試驗

第2部分:硬度計的檢驗與校準GB/T

4340.3 金屬材料

維氏硬度試驗

第3部分:標準硬度塊的標定GB/T

4340.4 金屬材料

維氏硬度試驗

第4部分:硬度值表GB/T

13298 金屬顯微組織檢驗方法3 術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1同類試驗面

surface具有相同材料組分、相同加工狀態(包括表面處理狀態)的試驗面。3.2焦深法 depth

of

field

method利用光學成像系統的焦深,計算得到清晰視野的曲面高度,再根據三角關系得到曲面半徑的方法。4 原理4.1 按

GB/T

3

章執行。4.2平均曲率半徑(參見附錄

C5 試驗設備T/SZS

4018—5.1顯微維氏硬度計:硬度計應符合

GB/T

4340.2

規定,能施加的試驗力范圍應為

0.09807

kgf(0.01N~0.2N);

壓頭應是具有正方形基面的金剛石錐體,并符合

GB/T

的規定;壓痕測量裝置應符合

GB/T

4340.2

的相應的要求。5.2 夾具:平口夾具,薄片夾具,細絲夾具等。5.3 熱鑲機。5.4 冷鑲模具:可用硬橡膠、聚四氟乙烯塑料、紙盒等。5.5 5.6 無水乙醇或丙酮。6 6.1 制備試樣時,應使熱或冷加工等因素對試樣表面硬度的影響減至最小。6.2 對于小截面或外形不規則的貴金屬飾品試樣,應將試樣進行鑲嵌或使用專用夾具試臺進行試驗,試樣鑲嵌操作按照

GB/T

13298

中的規定執行,并保證與壓頭接觸的試驗面平坦光滑,表面質量應能保證壓痕對角線長度的測量精度。6.3 試樣或試驗層厚度至少應為壓痕對角線長度的

1.5

倍。對于不可進行加工的試樣,應控制試驗力的大小,避免試驗后試樣背面出現可見變形壓痕。6.4 /化學拋光工藝。7 試驗步驟7.1 在試驗前或在更換壓頭后,應用標準維氏硬度塊進行校驗,以判別壓痕形狀和硬度測定值是否正確,而且開機測試的第一個點通常不計,僅供參考,從第二點開始有效。7.2 清潔試臺,保證上面無其他污染物,并調至水平。將試樣穩固地放在剛性支撐臺上,以保證在試驗過程中試樣不發生位移。7.3 清潔試驗接觸的表面,保證無外來污染物,尤其不應有油脂,可用無水乙醇或丙酮對表面進行清洗擦拭。7.4 對于在曲面試樣上進行試驗,在樣品穩固放置后,應移動試臺選擇曲面相對水平線的最高點進行測試,以保證壓頭能垂直于試驗面施加試驗力。7.5 為準確選擇最高點進行測試,首先移動載物臺對齊測試點范圍,調焦至有視野變清晰,持續觀察物鏡處于最大工作距離時,視野范圍的中心或中心線為最清晰像,此處即為測試位置的最高點位置。7.6 水平移動載物臺,觀察并記錄測試位置的粗糙程度與清晰像的形狀和尺寸,然后調回至最高點進行測試。

T/SZS

4018—

7.7在曲面上測試的結果,應使用附錄A表A.1~表進行修正。8試驗要求8.1 試驗溫度在下進行。8.2 試驗力應在0.09807

kgf(0.01N)到1.961

范圍內,推薦試驗力為0.9807

和1.961kgf(0.2N)。8.3 使壓頭與試樣表面接觸,施加試驗力的過程不應有沖擊和振動,直至將試驗力施加至規定值。從加力開始至全部試驗力施加完畢的施加應在2s~8s之間,壓頭下降速度應在15μm/s~70μm/s之間。試驗力保持時間為。對于純度高而軟的試樣,試驗力保持時間可以延長,直至試樣不再發2s和振動。8.4 在同類試驗面上進行三次硬度測定,計算算術平均值。8.5 HV

應為壓痕對角線長度的倍,對于維氏硬度小于HV

40的貴金屬飾品至少應為壓痕對角線長度的3倍。兩相鄰壓痕中心之間的距離,對于貴金屬合金、維氏硬度不小于HV

40的貴金屬飾品至少應為壓痕對角線長度的3倍,對于維氏硬度小于

40的貴金屬飾品至少應為壓痕對角線長度的6倍。如果兩相鄰壓痕大小不同,應為較大壓痕確定壓痕間距。8.6 放大系統應能將對角線放大到視場的15%~65%線長度平均值的5%8%明。當壓痕形狀不完整或畸形時,其結果無效。o9 結果的表示9.1維氏硬度值的計算(1)

GB/T

4340.4

維氏硬度值。d

d

1gn

22

α2

0.1891

Fd2

………………(1)式中:HV——維氏硬度,單位為

N/mm(MPa)。

——

0.102。g為

kgf

轉化為

N

9.80665。T/SZS

4018—α——金剛石壓頭頂部兩相對面夾角(136F——試驗力,單位為牛頓(N)。d——兩壓痕對角線長度

d和

d的算術平均值,單位為毫米。至少以

3

個有效數據點計算算術平均值作為試樣的維氏硬度值,結果保留

3

位有效數字。9.2 維氏硬度的表示維氏硬度用

HV

表示,符號之前為硬度值,符號之后按如下順序排列:106

HV

0.1

/

20

0.1kgf)()(說)(((())(9.3結果的不確定度對于硬度試驗,可能由以下兩種評定測量不確定度的方法;——基于在直接校準中對所有出現的相關不確定度分項的評估。——基于用標準硬度塊進行間接校準。測定指導參見附錄B。10 試驗報告應包括以下內容:a)本標準編號;b)辨別試樣所必需的詳細描述;c) 試驗條件;d) 試驗結果;e) 試驗時試樣的試驗面;f) 不在本部分規定之內的各種操作;g) 影響試驗結果的各種細節。d/Dd/Dd/D0.0040.9950.0550.9450.1220.8950.0090.9900.0610.9400.1300.8900.0130.9850.0670.9350.1390.8850.0180.9800.0730.9300.1470.8800.0230.9750.0790.9250.1560.8750.0280.9700.0860.9200.1650.8700.0330.9650.0930.9150.1750.8650.0380.9600.1000.9100.1850.8600.0430.9550.1070.9050.1950.8550.0490.9500.9000.2060.850T/SZS

4018—附

錄 A(規范性附錄)在曲面上進行試驗時使用的修正系數表A.1

凸球面表

A.1

給出了在凸球面上進行試驗時的修正系數。修正系數根據壓痕對角線

d

的平均值與球直徑

D

的比率列表,位于兩比率之間的通過內插法求得修正系數。示例:凸球面 D試驗力 F=0.9807N壓痕對角線平均值 d=45.7μm45.71045.7103

dD

0.003513用表

A.1

通過內插法求得修正系數=0.996球體硬度=88.8×0.996=88.4HV0.1表

A.1

凸球面A.2

凸圓柱面A.2~A.3

給出了在凸圓柱面上進行試驗時的修正系數。修正系數根據壓痕對角線

d

的平均值與圓柱直徑

D

的比率列表,位于兩比率之間的通過內插法求得修正系數。d/Dd/Dd/D0.0090.9950.0710.9600.1390.9250.0170.9900.0810.9550.1490.9200.0260.9850.0900.9500.1590.9150.0350.9800.1000.9450.1690.9100.0440.9750.1090.9400.1790.9050.0530.9700.9350.1890.9000.0620.9650.1290.9300.2000.895d/Dd/Dd/D0.0090.9950.0540.9750.1260.9550.0190.9900.0680.9700.1530.9500.0290.9850.0850.9650.1890.9450.0410.9800.1040.9600.2430.940T/SZS

4018—

45°)

T/SZS

4018—附

錄 B(資料性附錄)硬度值測量的不確定度B.1

通常要求本附錄定義的不確定度只考慮硬度計與標準硬度塊(CRM)差范圍內正常工作,故強烈建議在硬度計通過直接檢定一年內采用本方法計算。

B.2

硬度計的偏差硬度計的偏差

b

起源于下面兩部分之間的差異:——校準硬度計的五個硬度壓痕的平均值;——標準硬度塊的標準值。B.3

硬度測量值的擴展不確定度

U本評定方法考慮硬度計的系統誤差,是與控制流程相關的方法。U=kU=k

ux2

uH2

ub2

uCRM

ums

……(B.1)式中:U擴展不確定度;k——包含因子,k;u

——對試樣進行硬度測量重復性引起的標準不確定度分項;

——硬度計系統誤差引起的標準不確定度分項;

——用標準硬度塊進行檢驗時平均值的標準不確定度分項;

——標準維氏硬度塊引起的標準不確定度分項;——壓痕測量系統分辨力引起的標準不確定分項。其中,u

A

類不確定度,

、CRM

和為

B

類不確定度。B.4

不確定度評定B.4.1

A

類不確定度B.4.1.1

ux

的評定

x

準偏差。C

n

C

n

……(B.2)

R

0.028364610.028394600.028314630.028334620.02846458H460.8

2.1T/SZS

4018—式中:R

極差;C

極差系數;n

——測量次數。

4340.1

B.4.1.2

H

的評定用標準硬度塊進行檢驗時平均值

的標準不確定度按式

B.3

進行計算。

……(B.3)B.4.2

B

類不確定度B.4.2.1

CRM的評定標準硬度塊的標準不確定度可由校準證書給出,也可按照標準硬度塊相對均勻度的最大允許值

J(見

GB/T

4340.3)進行考慮,根據公式(1)可求得

u。CRM=

J

CRM

……(B.4)B.4.2.2

ub

的評定

GB/T4340.2

最大允許相對誤差

E進行計算。ub

b

H

HCRM

……(B.5)B.4.2.3

ums的評定硬度計壓痕測量裝置的分辨力

δ(查

GB/T

u

的區間半寬度a=δ,假設可能值在區間內為均勻分布。ums

2uums

2ud

x

ms3d

……(B.6)B.5

不確定度評定示例根據本實驗方法,使用標準維氏硬度塊(461HV0.2)對硬度計進行間接檢驗,對

Au750

進行硬度試驗,獲取評定所需測量數據(見表

和表

B.

2

ux

0.53HVuH

0.93HVuCRM461HV0.2

4340.3

rel=2.0%3.25HVubbH

H

0.2ums

4340.2

≤0.200mm

=±0.5%0.63HV2

2

2

2

2U

=k

ux

uH

ub

uCRM

ums

7.0HV

X

x

U(220

0.04103

2200.04122

2180.040962210.041042200.04108220H219.8

1.2T/SZS

4018—

飾品配件的硬度試驗結果

2NANAM

2NANAM

……(C.1)TV

I

Sn 350 附

錄C(資料性附錄)焦深法測定曲面形狀和曲率半徑C.1

R曲率半徑

R

為半徑的球面來代替該點附近的橢球面,再依據附錄

A

進行修正系數的計算。C.2

焦深的計算C.2.1

數值孔徑

NA數值孔徑是顯微鏡物鏡的主要技術參數,是判斷物鏡性能高低,簡寫為

NA,一般會標寫在物鏡的外殼上。數值孔徑決定了物鏡的分辨率,與物鏡的放大倍數、工作距離、焦深等都有直接關系。C.2.2

焦深品表面的距離時,對焦能夠保持清晰的移動范圍

。肉眼的調整能力因人而異,所以焦深也會出現因人而異的情況。現在常用的是與實驗結果比較一致的

Berek

公式,其簡化形式如下:2式中,T

——焦深,單位是

um;NA——物鏡的數值孔徑;n

——樣品和物鏡前端之間的介質的折射率,空氣為

1;λ

——光的波長,可見光波長為

0.55um;M

——總放大倍率,物鏡倍率×目鏡倍率。C.3

法截弧曲率半徑的計算通過目鏡觀察,清晰成像的范圍呈現橢圓的形狀,測量長軸

2r、短軸

2r

的長度,計算與視野直徑的比值,

1

形,長軸

2r,短軸

2r。在曲面中,長軸與短軸方向分別對應著兩個正交的主曲率

K和

K。10T/SZS

4018—

測點處曲面的法截面如圖

C.2曲率半徑。R2

R2

Rh

r2

02式中,r ——清晰像對應的

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