ISO 4545-1:2005
(Main)Metallic materials — Knoop hardness test — Part 1: Test method
Metallic materials — Knoop hardness test — Part 1: Test method
ISO 4545-1:2005 specifies the Knoop hardness test method for metallic materials, for 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 1: Méthode d'essai
L'ISO 4545-1:2005 spécifie la méthode d'essai de dureté Knoop pour les matériaux métalliques, pour des forces d'essai comprises entre 0,098 07 N et 19,614 N. La méthode est recommandée seulement pour des empreintes de diagonales supérieures ou égales à 0,020 mm.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 4545-1
First edition
2005-11-15
Metallic materials — Knoop hardness
test —
Part 1:
Test method
Matériaux métalliques — Essai de dureté Knoop —
Partie 1: Méthode d'essai
Reference number
ISO 4545-1:2005(E)
©
ISO 2005
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ISO 4545-1:2005(E)
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Published in Switzerland
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ISO 4545-1:2005(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Principle. 1
4 Symbols and abbreviated terms . 2
5 Apparatus . 3
6 Test piece . 4
7 Procedure . 4
8 Uncertainty of the results . 5
9 Test report . 6
Annex A (informative) Procedure for periodic checking of the testing machine by the user . 7
Annex B (informative) Uncertainty of the measured hardness values . 8
Bibliography . 14
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ISO 4545-1:2005(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 4545-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 164, Mechanical testing of metals, Subcommittee
SC 3, Hardness testing.
ISO 4545-1 cancels and replaces ISO 4545:1993, 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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ISO 4545-1:2005(E)
Introduction
The periodic checking of the testing machine described in informative Annex A is good metrological practice. It
is intended to make this annex normative in the next revision of this part of ISO 4545.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 4545-1:2005(E)
Metallic materials — Knoop hardness test —
Part 1:
Test method
1 Scope
This part of ISO 4545 specifies the Knoop hardness test method for metallic materials, for test forces from
0,098 07 N to 19,614 N. The method is recommended only for indentations with diagonals W 0,020 mm.
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 4545-2:2005, Metallic materials — Knoop hardness test — Part 2: Verification and calibration of testing
machines
ISO 4545-3:2005, Metallic materials — Knoop hardness test — Part 3: Calibration of reference blocks
ISO 4545-4, Metallic materials — Knoop hardness test — Part 4: Table of hardness values
3 Principle
A diamond indenter, in the form of a rhombic-based pyramid with angles α and β between opposite faces
respectively equal to 172,5° and 130° at the vertex, is forced into the surface of a test piece followed by
measurement of the long diagonal, d, of the indentation remaining in the surface after removal of the test force,
F (see Figures 1 and 2).
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ISO 4545-1:2005(E)
Figure 1 — Principle of the test and indenter geometry
Figure 2 — Knoop indentation
The Knoop hardness is proportional to the quotient obtained by dividing the test force by the projected area of
the indentation, which is assumed to be a rhombic-based pyramid, and having at the vertex the same angles
as the indenter.
4 Symbols and abbreviated terms
4.1 See Table 1 and Figures 1 and 2.
4.2 The following is an example of the designation of Knoop hardness.
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ISO 4545-1:2005(E)
EXAMPLE
Table 1 — Symbols and abbreviated terms
Symbol/
abbreviated Designation
term
F Test force, in newtons
d Length of the long diagonal, in millimetres
c Indenter constant, relating projected area of the indentation to the square of the length of the long
diagonal
β
tan
2
Indenter constant, c= , ideally c = 0,070 28
α
2tan
2
where α and β are the angles between the opposite edges at the vertex of the diamond pyramid (see
Figure 1)
HK Test force
Knoop hardness = Constant ×
Projected area of indentation
F F
= 0,102×= 1,451
22
cd d
1
NOTE Constant = 0,102= , where 9,806 65 is the conversion factor from kgf to N.
9,806 65
5 Apparatus
5.1 Testing machine, capable of applying a predetermined force or forces from 0,098 07 N to 19,614 N, in
accordance with ISO 4545-2.
5.2 Indenter, a diamond in the shape of a rhombic-based pyramid, as specified in ISO 4545-2.
5.3 Measuring system, as specified in ISO 4545-2.
The optical portion of the measuring system should have Kohler illumination. See Annex A of ISO 4545-3:2005.
Magnifications should be provided so that the diagonal can be enlarged to greater than 25 % but less than
75 % of the field of view.
The measuring system should report the diagonal lengths in 0,1 µm increments.
NOTE A suggested procedure for checking the testing machine by the user is given in Annex A.
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ISO 4545-1:2005(E)
6 Test piece
6.1 The test shall be carried out on a polished surface, which is smooth and even, free from oxide scale
and foreign matter and, in particular, completely free from lubricants, unless otherwise specified in product
standards The finish of the surface shall permit accurate determination of the diagonal length of the
indentation.
6.2 Preparation shall be carried out in such a way that any alteration of the surface hardness, due to
excessive heating or cold work, for example, is minimized.
6.3 Due to the small depth of Knoop hardness indentations, it is essential that special precautions be taken
during preparation. It is recommended to use a polishing/electropolishing technique that is adapted to the
material to be measured.
6.4 No deformation shall be visible at the back of the test piece after the test.
6.5 For test pieces of small cross-section or of irregular shape, it may be necessary to provide some form of
additional support, for example, mounting in plastic material. The test piece shall be adequately supported by
the mounting medium so that the test piece does not move during the force application.
7 Procedure
7.1 The test is normally carried out at a temperature of (23 ± 5) °C. If the test is carried out at a temperature
outside this range, it shall be noted in the test report.
7.2 The test forces given in Table 2 are recommended.
7.3 The test piece shall be placed on a rigid support. The support surfaces shall be clean and free from
foreign matter (scales, oil, dirt, etc.). It is important that the test piece lies firmly on the support so that
displacement cannot occur during the test.
7.4 Focus the measuring microscope so that the specimen surface can be observed.
7.5 Bring the indenter into contact with the test surface and apply the test force in a direction perpendicular
to the surface, without shock or vibration, until the applied force attains the specified value. The approach
velocity of the indenter shall be within the range of 15 µm/s to 70 µm/s. The time from the initial application of
the force until the full test force is reached shall not exceed 10 s.
7.6 The duration of the test force shall be from 10 s to 15 s unless otherwise specified. For certain materials,
a longer time for maintaining the force may be necessary to obtain consistent results; this time shall be
applied with a tolerance of ± 2 s.
7.7 Throughout the test, the apparatus shall be protected from shock or vibration.
7.8 The minimum distance between the limit of any indentation and the edge of the test piece shall be at
least 3 times the short diagonal of the indentation.
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ISO 4545-1:2005(E)
Table 2 — Test forces
Test force value, F
Hardness symbol
a
N approximate kgf equivalent
HK 0,01 0,098 07 0,010
HK 0,02 0,196 1 0,020
HK 0,025 0,245 2 0,025
HK 0,05 0,490 3 0,050
HK 0,1 0,980 7 0,100
HK 0,2 1,961 0,200
HK 0,3 2,942 0,300
HK 0,5 4,903 0,500
HK 1 9,807 1,000
HK 2 19,614 2,000
a
Not an SI unit.
7.9 The minimum distance between the limits of two adjacent indentations, oriented side-by-side, shall be
at least 2,5 times the length of the short diagonal. For indentations oriented end-to-end, the minimum distance
between the limits of two adjacent indents shall be at least one time the length of the long diagonal. If two
indentations differ in size, the minimum spacing shall be based on the short diagonal of the larger indentation.
7.10 The length of the long diagonal shall be measured and used for the calculation of the Knoop hardness.
For all tests, the perimeter of the indentation shall be clearly defined in the field of view of the microscope.
NOTE In general, decreasing the test force increases the scatter of the results of the measurements. This is
particularly true for low force Knoop hardness tests where the principal limitation will arise in the measurement of the long
diagonal of the indentation. For Knoop hardness, the accuracy of the determination of the long diagonal length is unlikely
to be bet
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 4545-1
Première édition
2005-11-15
Matériaux métalliques — Essai de dureté
Knoop —
Partie 1:
Méthode d'essai
Metallic materials — Knoop hardness test —
Part 1: Test method
Numéro de référence
ISO 4545-1:2005(F)
©
ISO 2005
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ISO 4545-1:2005(F)
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Publié en Suisse
ii © ISO 2005 – Tous droits réservés
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ISO 4545-1:2005(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Principe. 1
4 Symboles et termes abrégés . 2
5 Appareillage . 3
6 Éprouvette . 4
7 Mode opératoire . 4
8 Incertitude des résultats . 5
9 Rapport d'essai . 6
Annexe A (informative) Procédure de contrôle périodique de la machine d'essai par l'utilisateur . 7
Annexe B (informative) Incertitude des valeurs de dureté mesurées. 8
Bibliographie . 14
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ISO 4545-1:2005(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 4545-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 164, Essais mécaniques des métaux,
sous-comité SC 3, Essais de dureté.
L'ISO 4545-1 annule et remplace l'ISO 4545:1993, 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
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ISO 4545-1:2005(F)
Introduction
La vérification périodique de la machine d'essai décrite dans l'Annexe A est de bonne pratique métrologique.
L'intention est de rendre cette Annexe normative dans la prochaine révision de la présente partie de
l'ISO 4545.
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NORME INTERNATIONALE ISO 4545-1:2005(F)
Matériaux métalliques — Essai de dureté Knoop —
Partie 1:
Méthode d'essai
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 4545 spécifie la méthode d'essai de dureté Knoop pour les matériaux métalliques,
pour des forces d'essai comprises entre 0,098 07 N et 19,614 N. La méthode est recommandée seulement
pour des empreintes de diagonales supérieures ou égales à 0,020 mm.
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 4545-2:2005, Matériaux métalliques — Essai de dureté Knoop — Partie 2: Vérification et étalonnage des
machines d'essai
ISO 4545–3:2005, Matériaux métalliques — Essai de dureté Knooop — Partie 3: Étalonnage des blocs de
référence
ISO 4545-4, Matériaux métalliques — Essai de dureté Knoop — Partie 4: Tableau des valeurs de dureté
3 Principe
Un pénétrateur en diamant ayant la forme d'une pyramide à base rhombique, d'angles au sommet entre faces
opposées, α et β, respectivement égaux à 172,5° et 130°, est imprimé à la surface d'une éprouvette puis la
longue diagonale, d, de l'empreinte laissée sur la surface après suppression de la force d'essai, F, est
mesurée (voir Figures 1 et 2).
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ISO 4545-1:2005(F)
Figure 1 — Principe de l'essai et géométrie du pénétrateur
Figure 2 — Empreinte Knoop
La dureté Knoop est proportionnelle au quotient de la force d'essai par l'aire projetée de l'empreinte qui est
supposée être une pyramide à base rhombique, et ayant au sommet les mêmes angles que le pénétrateur.
4 Symboles et termes abrégés
4.1 Voir Tableau 1 et Figures 1 et 2.
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ISO 4545-1:2005(F)
4.2 Un exemple de désignation de la dureté Knoop est donné ci-après.
EXEMPLE
Tableau 1 — Symboles et termes abrégés
Symbole ou
Désignation
terme abrégé
F Force d'essai, en newtons
d Longueur de la longue diagonale, en millimètres
Constante du pénétrateur, reliant l'aire projetée de l'empreinte au carré de la longueur de la longue
c
diagonale
β
tan
2
Constante du pénétrateur, c= , idéalement c = 0,070 28
α
2tan
2
où α et β sont les angles entre les bords opposés au sommet de la pyramide en diamant (voir Figure 1)
HK
Force d'essai
Dureté Knoop=×Constante
Aire projetée de l'empreinte
F F
=×0,102 = 1,451
22
cd d
1
NOTE Constante = 0,102= , où 9,806 65 est le facteur de conversion de kgf en N.
9,806 65
5 Appareillage
5.1 Machine d'essai, capable d'appliquer une force prédéterminée ou des forces comprises entre
0,098 07 N et 19,614 N, conformément à l'ISO 4545-2.
5.2 Pénétrateur, constitué d'un diamant en forme de pyramide à base rhombique, comme spécifié dans
l'ISO 4545-2.
5.3 Système de mesure, comme spécifié dans l'ISO 4545-2.
Il convient que la partie optique du système de mesure ait un éclairage de Kohler. Voir l'ISO 4545-3:2005,
Annexe A.
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ISO 4545-1:2005(F)
Il convient de disposer de grandissements tels que la diagonale soit agrandie entre 25 % et 75 % du champ
de vision.
Il convient que le système de mesure fournisse les longueurs de diagonale en incréments de 0,1 µm.
NOTE Une suggestion de mode opératoire pour les contrôles périodiques de la machine d'essai de dureté par les
utilisateurs est donnée à l'Annexe A.
6 Éprouvette
6.1 L'essai doit être effectué sur une surface polie, lisse et plane, exempte de calamine et de matières
étrangères et, en particulier, complètement exempte de lubrifiants, sauf spécification contraire des normes de
produits. Le fini de surface doit permettre une détermination précise de la longueur de la diagonale de
l'empreinte.
6.2 La préparation doit être effectuée de manière que toute altération de la dureté de surface, due par
exemple à un échauffement ou à un écrouissage excessif, soit minimisée.
6.3 En raison de la faible profondeur des empreintes de dureté Knoop, il est essentiel que des précautions
particulières soient prises lors de la préparation. II est recommandé d'utiliser un procédé de
polissage/électropolissage adapté au matériau à mesurer.
6.4 Après l'essai, aucune déformation ne doit être visible sur la face opposée de l'éprouvette.
6.5 Pour les éprouvettes de petite section ou de forme irrégulière, il peut être nécessaire de prévoir un
support complémentaire, par exemple un montage dans du plastique. L'éprouvette doit être supportée de
manière appropriée par le matériau du montage de façon telle que la pièce ne bouge pas durant l'application
de la force.
7 Mode opératoire
7.1 En règle générale, l'essai est effectué à une température de (23 ± 5) °C. Si l'essai est réalisé à une
température en dehors de cet intervalle, cela doit être consigné dans le rapport d'essai.
7.2 Les forces d'essai indiquées dans le Tableau 2 sont recommandées.
7.3 L'éprouvette doit être placée sur un support rigide. Les surfaces d'appui doivent être propres et
exemptes de matières étrangères (calamine, huile, saleté, etc.). II est important que l'éprouvette soit
maintenue fermement sur le support de façon qu'il n'y ait pas de déplacement pendant l'essai.
7.4 Mettre au point le microscope de mesure de façon que la surface de l'éprouvette puisse être observée.
7.5 Amener le pénétrateur au contact de la surface d'essai et appliquer la force d'essai dans une direction
perpendiculaire à la surface, sans choc ni vibration, jusqu'à ce que la force appliquée atteigne la valeur
spécifiée. La vitesse d'approche du pénétrateur doit se situer entre 15 µm/s et 70 µm/s. Le temps entre
l'application initiale de la force et le moment où la force totale d'essai est atteinte, ne doit pas dépasser 10 s.
7.6 La force d'essai doit être maintenue entre 10 s et 15 s sauf spécification contraire. Pour certains
matériaux, un temps plus long de maintien de la force peut être nécessaire pour obtenir des résultats
cohérents; ce temps doit être appliqué avec une tolérance de ± 2 s.
7.7 Tout au long de l'essai, l'appareillage doit être protégé contre les chocs ou les vibrations.
4 © ISO 2005 – Tous droits réservés
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ISO 4545-1:2005(F)
Tableau 2 — Forces d'essai
Valeur de la force d'essai, F
Symbole de dureté
a
N équivalent approximatif en kgf
HK 0,01 0,098 07 0,010
HK 0,02 0,196 1 0,020
HK 0,025 0,245 2 0,025
HK 0,05 0,490 3 0,050
HK 0,1 0,980 7 0,100
HK 0,2 1,961 0,200
HK 0,3 2,942 0,300
HK 0,5 4,903 0,500
HK 1 9,807 1,000
HK 2 19,614 2,000
a
Pas une unité SI.
7.8 La distance minimale entre la limite de toute empreinte et le bord de l'éprouvette doit être au moins
égale à 3 fois la petite diagonale de l'empreinte.
7.9 La distance minimale entre les limites de deux empreintes adjacentes, placées côte à côte, doit être au
moins égale à 2,5 fois la longueur de la petite diagonale. Pour les empreintes, placées extrémité contre
extrémité, la distance minimale entre les limites de deux empreintes adjacentes doit être au moins égale à
une fois la longueur de la grande diagonale. Si deux empreintes diffèrent par leurs dimensions, l'espacement
minimal doit être basé sur la petite diagonale de l'empreinte la plus grande.
7.10 La longueur de la grande diagonale doit être mesurée et utilisée pour le calcul de la dureté Knoop. Pour
tous les essais, le périmètre de l'empreinte doit être clairement défini dans le champ de vision du microscope.
NOTE 1 En général, diminuer la force d'essai augmente la dispersion des résultats des mesurages. Ceci est
particulièrement vrai pour les essais de dureté Knoop avec faible force po
...
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