ISO 4545-2:2005
(Main)Metallic materials — Knoop hardness test — Part 2: Verification and calibration of testing machines
Metallic materials — Knoop hardness test — Part 2: Verification and calibration of testing machines
ISO 4545-2:2005 specifies the method of verification of testing machines for determining Knoop hardness for metallic materials in accordance with ISO 4545-1. It covers test forces from 0,098 07 N to 19,614 N. The method is recommended only for indentations with diagonals greater than or equal to 0,020 mm.
Matériaux métalliques — Essai de dureté Knoop — Partie 2: Vérification et étalonnage des machines d'essai
L'ISO 4545-2:2005 spécifie une méthode de vérification des machines d'essai utilisées pour la détermination de la dureté Knoop pour les matériaux métalliques conformément à l'ISO 4545-1. Elle couvre des forces d'essai de 0,098 07 N à 19,614 N. La méthode est recommandée seulement pour les empreintes de diagonales supérieures ou égales à 0,020 mm.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 4545-2
First edition
2005-11-15
Metallic materials — Knoop hardness
test —
Part 2:
Verification and calibration of testing
machines
Matériaux métalliques — Essai de dureté Knoop —
Partie 2: Vérification et étalonnage des machines d'essai
Reference number
ISO 4545-2:2005(E)
©
ISO 2005
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ISO 4545-2:2005(E)
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Published in Switzerland
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ISO 4545-2:2005(E)
Contents Page
Foreword. iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 General conditions . 1
4 Direct verification. 2
5 Indirect verification. 4
6 Intervals between verifications . 6
7 Verification report/calibration certificate . 6
Annex A (informative) Notes on diamond indenters . 7
Annex B (informative) Uncertainty of measurement of the calibration results of the hardness
testing machine. 8
Bibliography . 14
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ISO 4545-2:2005(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 4545-2 was prepared by Technical Committee ISO/TC 164, Mechanical testing of metals, Subcommittee
SC 3, Hardness testing.
ISO 4545-2 cancels and replaces ISO 4546:1993, which has been technically revised.
ISO 4545 consists of the following parts, under the general title Metallic materials — Knoop hardness test:
— Part 1: Test method
— Part 2: Verification and calibration of testing machines
— Part 3: Calibration of reference blocks
— Part 4: Table of hardness values
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 4545-2:2005(E)
Metallic materials — Knoop hardness test —
Part 2:
Verification and calibration of testing machines
1 Scope
This part of ISO 4545 specifies the method of verification of testing machines for determining Knoop hardness
for metallic materials in accordance with ISO 4545-1-1. It covers test forces from 0,098 07 N to 19,614 N. The
method is recommended only for indentations with diagonals W 0,020 mm.
It specifies a direct verification method for checking the main functions of the machine, and an indirect
verification method suitable for the overall checking of the machine. The indirect verification method may be
used on its own for periodic routine checking of the machine in service.
If a testing machine is also to be used for other methods of hardness testing, it should be verified
independently for each method.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 376:2004, Metallic materials — Calibration of force-proving instuments used for the verification of uniaxial
testing machines
ISO 4545-1:2005, Metallic materials — Knoop hardness test — Part 1: Test method
ISO 4545-3, Metallic materials — Knoop hardness test — Part 3: Calibration of reference blocks
3 General conditions
Before a Knoop hardness testing machine is verified, it shall be checked to ensure that it is properly set up in
accordance with the manufacturer's instructions.
Especially, it should be checked that:
a) the mount holding the indenter is capable of moving freely without any friction or excess side play;
b) the indenter is firmly mounted in the mount;
c) the test force can be applied and removed without shock or vibration and in such a manner that the
readings are not influenced;
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d) the measuring system is integral with the machine:
⎯ the change in mode from the application and removal of the test force to the measuring mode does
not influence the readings,
⎯ illumination does not affect the readings,
⎯ the centre of the indentation is near the centre of the field of view.
4 Direct verification
4.1 General
4.1.1 Direct verification should be carried out at a temperature of (23 ± 5) °C. If the verification is carried out
at a temperature outside this range, it shall be noted in the verification report.
4.1.2 The instruments used for verification and calibration shall be traceable to national standards.
4.1.3 Direct verification involves:
a) calibration of the test force;
b) verification of the indenter;
c) calibration of the measuring system;
d) verification of the testing cycle.
4.2 Calibration of the test force
4.2.1 Each test force used (see Table 2 in ISO 4545-1:2005), within the working range of the testing
machine, shall be measured.
4.2.2 The test force shall be measured by one of the following two methods:
⎯ by means of an elastic proving device in accordance with ISO 376:2004, class 1, or
⎯ by balancing against a force, accurate to ± 0,2 %, applied by means of calibrated masses or another
method with the same accuracy.
4.2.3 Three readings shall be taken for each test force. Immediately before each reading is taken, the
indenter shall be moved in the same direction as during the test. All readings shall be within the tolerances
defined in Table 1.
Table 1 — Test-force tolerances
Test force, F Tolerance
N %
0,098 07 u F < 1,961
± 1,5
1,961 u F u 19,614
± 1,0
4.3 Verification of the indenter
4.3.1 The four faces of the diamond pyramid shall be polished and free from surface defects.
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4.3.2 Verification of the shape of the indenter can be made by direct measurement or optical measurement.
The device used for the verification shall be accurate to within ± 0,07°.
4.3.3 The angle α between the opposite edges at the vertex of the diamond pyramid shall be (172,5 ± 0,1)°
(see Figure 1).
4.3.4 The angle β between the opposite edges at the vertex of the diamond pyramid shall be (130 ± 1,0)°
(see Figure 1).
4.3.5 The indenter constant c (see ISO 4545-1:2005, Table 1) shall be within 1,0 % of the ideal value
0,070 28, (0,069 58 u c u 0,070 98).
NOTE To achieve the tolerances for the indenter constant c, the values of angle α and/or angle β may be kept to
closer tolerances than given above.
4.3.6 The angle between the axis of the diamond pyramid and the axis of the indenter holder (normal to the
seating surface) shall be within ± 0,5°.
4.3.7 The four faces shall meet at a common point. The maximum permissible length of the line of
conjunction between opposite faces shall be less than 1,0 µm (see Figure 2).
NOTE For indents less than 0,020 mm, the maximum permissible length of the line of conjunction should be
proportionally less. The line of conjunction may be determined by measuring an indentation.
4.4 Calibration of the measuring system
4.4.1 The system for measuring the long diagonal of the indentation shall be calibrated at each
magnification to be used against an accurately ruled line scale (object micrometer) or system of equivalent
accuracy. The errors of the line scale shall be known within an uncertainty of 0,1 µm or 0,05 %, whichever is
greater.
4.4.2 The measuring system shall be verified by measurements made on a stage micrometer at a minimum
of five intervals over each working range.
Figure 1 — Principle of the test and indenter geometry
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Dimensions in µm
Figure 2 — Line of conjunction on the top of the indenter (schematic)
4.4.3 The maximum permissible error of the measuring system shall be ± 0,5 % or 0,4 µm, whichever is
greater. If necessary, a calibration factor can be applied to comply with this tolerance.
4.5 Verification of the testing cycle
The testing cycle shall be timed with an uncertainty of 1 s and shall conform to the testing cycle of ISO 4545-1.
5 Indirect verification
5.1 Indirect verification should be carried out at a temperature of (23 ± 5) °C by means of reference blocks
calibrated in accordance with ISO 4545-3. If the verification is carried out at a temperature outside this range,
it shall be noted in the verification report.
5.2 On each reference block, measure the reference indentation. For each block, the difference between
the mean measured value and the certified long diagonal shall not exceed the greater of 0,5 % and 0,4 µm.
5.3 When verifying testing machines used for several test forces, all used forces shall be chosen. One of
the forces shall be the lowest force used and the other force shall be chosen within the upper half of those
used. For each test force chosen, two different reference blocks shall be chosen within the range for which the
machine is used. The ratio of the hardness values for the two blocks shall be equal to or greater than 2.
5.4 When verifying testing machines used for only one test force, three reference blocks shall be used,
uniformly distributed over the range of the machine.
5.5 On each reference block, five indentations shall be made and measured. The tests shall be carried out
in accordance with ISO 4545-1.
5.6 For each reference block, let d , d , …, d be the values of the measured diagonals of the indentations,
1 2 5
arranged in increasing order of magnitude, and
dd++ .+d
12 5
d= (1)
5
5.7 The repeatability r of the testing machine, under the particular verification conditions, is calculated as:
rd=−d (2)
51
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ISO 4545-2:2005(E)
The repeatability, expressed as a percentage of d, is calculated as:
dd−
51
r = 100 (3)
rel
d
The repeatability of the testing machine is satisfactory if r u 0,001 mm. If r > 0,001 mm, the repeatability of the
testing machine is satisfactory when r is less than or equal to the percentages indicated in Table 2.
rel
Table 2 — Relative repeatability
Test force Maximum permissible r
Hardness range of rel
standardized test blocks
N %
100 u HK u 250 9
250 < HK u 650 0,098 07 u F u 4,903 5
HK > 650 4
100 u HK u 250 8
250 < HK u 650 4,903 < F u 19,614 5
HK > 650 4
HK: Knoop hardness
5.8 The error, E, of the testing machine under the particular verification conditions is calculated by the
following formula:
E=−dd (4)
c
The percent error, E , is calculated by the following equation:
rel
dd−
c
E = 100 (5)
rel
d
c
where d is the reported certified mean diagonal length fo
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 4545-2
Première édition
2005-11-15
Matériaux métalliques — Essai de dureté
Knoop —
Partie 2:
Vérification et étalonnage des machines
d'essai
Metallic materials — Knoop hardness test —
Part 2: Verification and calibration of testing machines
Numéro de référence
ISO 4545-2:2005(F)
©
ISO 2005
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ISO 4545-2:2005(F)
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Publié en Suisse
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ISO 4545-2:2005(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Conditions générales . 1
4 Vérification directe. 2
5 Vérification indirecte . 4
6 Intervalles entre vérifications. 6
7 Rapport de vérification/certificat d'étalonnage .6
Annexe A (informative) Notes sur les pénétrateurs en diamant. 7
Annexe B (informative) Incertitude de mesure des résultats d'étalonnage de la machine d'essai de
dureté . 8
Bibliographie . 14
© ISO 2005 – Tous droits réservés iii
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ISO 4545-2:2005(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 4545-2 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 164, Essais mécaniques des métaux,
sous-comité SC 3, Essais de dureté.
L'ISO 4545-2 annule et remplace l'ISO 4546:1993, qui a fait l'objet d'une révision technique.
L'ISO 4545 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Matériaux métalliques — Essai
de dureté Knoop:
— Partie 1: Méthode d'essai
— Partie 2: Vérification et étalonnage des machines d'essai
— Partie 3: Étalonnage des blocs de référence
— Partie 4: Tableau des valeurs de dureté
iv © ISO 2005 – Tous droits réservés
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NORME INTERNATIONALE ISO 4545-2:2005(F)
Matériaux métalliques — Essai de dureté Knoop —
Partie 2:
Vérification et étalonnage des machines d'essai
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 4545 spécifie une méthode de vérification des machines d'essai utilisées pour la
détermination de la dureté Knoop pour les matériaux métalliques conformément à l'ISO 4545-1. Elle couvre
des forces d'essai de 0,098 07 N à 19,614 N. La méthode est recommandée seulement pour les empreintes
de diagonales supérieures ou égales à 0,020 mm.
Elle spécifie une méthode de vérification directe pour contrôler les principales fonctions de la machine et une
méthode de vérification indirecte appropriée pour une vérification globale de la machine. La méthode de
vérification indirecte peut être utilisée seule pour une vérification de routine de la machine en service.
Si une machine d'essai est également utilisée pour d'autres méthodes d'essai de dureté, il convient de la
vérifier indépendamment pour chaque méthode.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 376:2004, Matériaux métalliques — Étalonnage des instruments de mesure de force utilisés pour la
vérification des machines d'essais uniaxiaux
ISO 4545-1:2005, Matériaux métalliques — Essai de dureté Knoop — Partie 1: Méthode d'essai
ISO 4545-3, Matériaux métalliques — Essai de dureté Knoop — Partie 3: Étalonnage des blocs de référence
3 Conditions générales
Avant de contrôler une machine d'essai de dureté Knoop, elle doit être examinée afin de s'assurer qu'elle est
correctement installée conformément aux instructions du fabricant.
Il convient en particulier de vérifier:
a) que l'équipage mobile portant le pénétrateur peut se déplacer librement, sans frottement ni jeu latéral
excessif;
b) que le pénétrateur est solidement fixé sur l'équipage mobile;
c) que la force d'essai peut être appliquée et supprimée sans secousse ni vibration et de telle façon que les
lectures n'en soient pas influencées;
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ISO 4545-2:2005(F)
d) que dans le cas où le système de mesure fait partie intégrante de la machine:
⎯ le passage du mode d'application et de suppression de la force au mode de mesure est sans
influence sur les lectures,
⎯ le système d'éclairage est sans effet sur les lectures,
⎯ le centre de l'empreinte est proche du centre du champ d'observation.
4 Vérification directe
4.1 Généralités
4.1.1 II convient que la vérification directe soit effectuée à une température de (23 ± 5) °C. Si la vérification
est faite en dehors de cet intervalle de température, cela doit être consigné dans le rapport de vérification.
4.1.2 Les instruments utilisés pour la vérification et l'étalonnage doivent pouvoir être raccordés aux étalons
nationaux.
4.1.3 La vérification directe comporte:
a) l'étalonnage de la force d'essai;
b) la vérification du pénétrateur;
c) l'étalonnage du système de mesure;
d) la vérification du cycle d'essai.
4.2 Étalonnage de la force d'essai
4.2.1 Chaque force d'essai utilisée (voir l'ISO 4545-1:2005, Tableau 2) dans le domaine d'utilisation de la
machine d'essai doit être mesurée.
4.2.2 La force d'essai doit être mesurée par l'une des deux méthodes suivantes:
⎯ au moyen d'un instrument élastique de mesure de force, de classe 1 selon l'ISO 376:2004;
⎯ en l'équilibrant par une force, exacte à ± 0,2 %, appliquée par l'intermédiaire de masses étalonnées ou
par une autre méthode ayant la même exactitude.
4.2.3 Trois lectures doivent être faites pour chaque force d'essai. Immédiatement avant chaque lecture, le
pénétrateur doit avoir été déplacé dans la même direction qu'au cours de l'essai. Toutes les lectures doivent
se situer dans les tolérances définies dans le Tableau 1.
Tableau 1 — Tolérances sur les forces d'essai
Force d'essai, F Tolérance
N %
0,098 07 u F < 1,961
± 1,5
1,961 u F u 19,614
± 1,0
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ISO 4545-2:2005(F)
4.3 Vérification du pénétrateur
4.3.1 Les quatre faces de la pyramide en diamant doivent être polies et exemptes de défauts de surface.
4.3.2 La vérification de la forme du pénétrateur peut être effectuée par mesurage direct ou par mesurage
optique. Le dispositif utilisé pour la vérification doit être exact à ± 0,07° près.
4.3.3 L'angle α entre deux côtés opposés au sommet de la pyramide en diamant doit être égal à
(172,5 ± 0,1)° (voir Figure 1).
4.3.4 L'angle β entre deux côtés opposés au sommet de la pyramide en diamant doit être égal à
(130 ± 1,0)° (voir Figure 1).
4.3.5 La constante c du pénétrateur (voir l'ISO 4545-1:2005, Tableau 1) doit être égale à la valeur idéale
0,070 28 à 1 % près (0,069 58 u c u 0,070 98).
NOTE Pour respecter les tolérances pour la constante c du pénétrateur, les valeurs de l'angle α et/ou de l'angle β
peuvent nécessiter d'être maintenues dans des tolérances plus serrées que celles données ci-avant.
4.3.6 L'angle entre l'axe de la pyramide en diamant et l'axe du porte-pénétrateur (perpendiculairement à la
face d'appui) doit se situer dans l'intervalle ± 0,5°.
4.3.7 Les quatre faces doivent être concourantes en un point commun. La longueur maximale admissible
de l'arête commune à deux faces opposées doit être inférieure à 1,0 µm (voir Figure 2).
NOTE Pour des empreintes inférieures à 0,020 mm, il convient que la longueur maximale admissible de l'arête
commune soit proportionnellement inférieure. L'arête commune peut être déterminée en mesurant une empreinte.
4.4 Étalonnage du système de mesure
4.4.1 Le système de mesure de la longue diagonale de l'empreinte doit être étalonné pour chaque
grandissement à utiliser par rapport à une échelle linéaire graduée avec précision (micromètre objet) ou un
système d'exactitude équivalente. Les erreurs de l'échelle linéaire doivent être connues avec une incertitude
de 0,1 µm ou de 0,05 %, la plus grande des deux valeurs étant retenue.
4.4.2 Le système de mesure doit être vérifié par des mesurages réalisés à l'aide d'une règle micrométrique
pour au moins cinq intervalles de chaque domaine de mesure.
4.4.3 L'erreur maximale admissible du système de mesure doit être de ± 0,5 % ou de 0,4 µm, la plus
grande des deux valeurs étant retenue. Si nécessaire, un facteur d'étalonnage peut être appliqué pour être
conforme à cette tolérance.
4.5 Vérification du cycle d'essai
Le cycle d'essai doit être réglé avec une incertitude de 1 s et doit être conforme au cycle d'essai de
l'ISO 4545-1.
© ISO 2005 – Tous droits réservés 3
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ISO 4545-2:2005(F)
Figure 1 — Principe de l'essai et géométrie du pénétrateur
Dimensions en µm
Figure 2 — Arête commune au sommet du pénétrateur
5 Vérification indirecte
5.1 Il convient que la vérification indirecte soit effectuée à une température de (23 ± 5) °C au moyen de
blocs de référence étalonnés conformément à l'ISO 4545-3. Si la vérification est faite en dehors de cet
intervalle de température, cela doit être consigné dans le rapport de vérification.
5.2 Sur chaque bloc de référence, mesurer l'empreinte de référence. Pour chaque bloc, la différence entre
la valeur moyenne mesurée et la longue diagonale certifiée ne doit pas dépasser 0,5 % ou 0,4 µm, la plus
grande des deux valeurs étant retenue.
5.3 Pour la vérification des machines d'essai travaillant avec plusieurs forces d'essai, toutes les forces
utilisées doivent être choisies. L'une des forces doit être la plus petite force d'essai utilisée et l'autre force doit
être choisie dans la moitié supérieure des forces utilisées. Pour chaque force d'essai choisie, deux blocs de
référence différents doivent être choisis dans la gamme de dureté pour laquelle la machine est utilisée. Le
rapport des valeurs de dureté des deux blocs doit être supérieur ou égal à 2.
4 © ISO 2005 – Tous droits réservés
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ISO 4545-2:2005(F)
5.4 Pour la vérification des machines d'essai utilisées pour une seule force d'essai, trois blocs de référence
doivent être utilisés uniformément répartis sur la gamme de la machine.
5.5 Sur chaque bloc de référence, cinq empreintes doivent être faites et mesurées. Les essais doivent être
effectués conformément à l'ISO 4545-1.
5.6 Pour chaque bloc de référence, soient d , d , d , d , d , les valeurs moyennes arithmétiques des
1 2 3 4 5
diagonales mesurées des empreintes, classées par ordre croissant, et
dd+++d d+d
12 3 4 5
d = (1)
5
5.7 La répétabilité, r, de la machine d'essai, dans les conditions particulières de la vérification, est calculée
comme suit:
rd=−d (2)
51
La répétabilité, exprimée sous forme d'un pourcentage de d, est calculée comme suit:
dd−
51
r = 100 (3)
rel
d
La répétabilité de la machine d'essai est satisfaisante si r u 0,001 mm. Si r > 0,001 mm, la répétabilité de la
machine est satisfaisante si r est inférieure ou égale aux pourcentages indiqués dans le Tableau 2.
rel
Tableau 2 — Répétabilité relative
Répétabilité relative, r ,
rel
...
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