ISO 9385:1990

Glass and glass-ceramics - Knoop hardness test

Verres et vitrocéramiques — Essai de dureté Knoop

La présente Norme internationale prescrit la méthode d'essai permettant de déterminer la dureté Knoop du verre et des vitrocéramiques. La dureté Knoop caractérise le comportement du verre et des vitrocéramiques quant à la déformation permanente de la surface après l'indentation provoquée par un matériau solide.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 02-May-1990
• ICS: 81.040.01 - Glass in general
• ICS: 81.060.01 - Ceramics in general
• Technical Committee: ISO/TC 172/SC 3 - Optical materials and components
• Drafting Committee: ISO/TC 172/SC 3/WG 1 - Raw optical glass
• Current Stage: 9093 - International Standard confirmed
• Start Date: 14-Sep-2021
• Completion Date: 13-Dec-2025

Overview

ISO 9385:1990 - Glass and glass-ceramics: Knoop hardness test specifies a standardized procedure for determining the Knoop hardness number (HK) of glass and glass‑ceramic materials. Developed by ISO/TC 172 (Optics and optical instruments), the standard defines specimen preparation, apparatus requirements, indentation procedure, measurement rules and reporting conventions. The Knoop test is recommended over Vickers for glass based on interlaboratory comparisons (ICG round robin).

Key topics and requirements

• Test principle: A diamond Knoop indenter produces a shallow, rhomboid indentation; HK is proportional to test force divided by the projected indentation area (force / projected area).
• Notation: HK is supplemented by the test force and duration (e.g., 490 HK 0,1/20 denotes force converted to kgf and duration in seconds).
• Recommended test force: 0.9807 N is used for HK0,1/20; additional forces may be applied to check consistency and reduce uncertainty.
• Indenter and apparatus:
  • Use a certified Knoop indenter; inspect optically for damage.
  • Hardness tester must have relative force error ≤ 1% and load application rate of (0.20 ± 0.05) mm/min.
  • Verify tester performance with standardized reference plates.
• Specimen preparation:
  • Test surface must be flat, fire‑polished or optically ground and polished; finish with water and cerium oxide immediately before testing.
  • Minimum specimen thickness: 0.5 mm.
• Test procedure and measurement:
  • Apply force for 20 s; measure the long diagonal within 6 min of indentation.
  • Measure the long diagonal twice (values should not differ by more than 2.0 µm).
  • Microscope requirements: effective numerical aperture around 0.7 and yellow‑green illumination recommended; long diagonal measurable with uncertainty < 0.5 µm.
  • Maintain ambient test temperature 18–28 °C.
• Repeatability and layout:
  • If using a single force, repeat at least five times; for three forces repeat next day.
  • Space indentations at least three times the short diagonal length.
• Reporting: Include reference to ISO 9385, glass type/designation, specimen history, calculated HK (rounded per standard), and whether HK was obtained directly or via regression.

Applications and users

• Quality control and acceptance testing in glass manufacturing, optical components, and glass‑ceramic production
• Materials testing and R&D labs assessing surface hardness, scratch resistance and mechanical behavior
• Certification bodies and suppliers needing standardized hardness data for specifications, failure analysis or comparative testing

Related standards

• Vickers (micro)hardness methods are complementary alternatives for other materials; ISO 9385 identifies the Knoop method as preferable for glass. ISO/TC 172 is the responsible technical committee for optical and glass testing standards.

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL
STANDARD
First edi tisn
1990-05-0 1
Glass and glass-ceramics - Knoop hardness
test
Verres et vitroc&amiques - Essai de durete Knoop
Reference number
ISO 9385: 199O(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. Esch 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, govern-
mental 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.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an Interna-
tional Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies
casting a vote.
International Standard ISO 9385 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 172, Optics and Optical instrumenfs.
0 ISO 1990
All rlghts reserved. No patt of this publication may be reproduced or utilized in any form
or by any means, electronlc or mechanical, including photocopying and microfilm, without
Permission in writing from the publisher.
izatlon
International Organization for Standard
l Switzerl and
Case Postale 56 * CH-121 1 Geneve 20
Printed in Switzerland
ii
lntroduction
For testing the hardness of glass and glass-ceramics, two methods of
test have been discussed, namely the Vickers hardness test and the
Knoop hardness test. Both tests involve certain difficulties when carried
out. The results of a round robin testing Survey, carried out in 1974 by
the International Commission on Glass (ICG) to compare both proce-
dures, showed that, for the specific task of testing glass, the Knoop
hardness test is preferable.
This page intentionally left blank

INTERNATIONAL STANDARD ISO 9385:199O(E)
Glass and glass-ceramics - Knoop hardness test
1 Scope
This International Standard describes the method of
test for determining the Knoop hardness number of
glass and glass-ceramics.
d
The Knoop hardness number characterizes the be-
haviour of glass and glass-ceramics concerning a
permanent Change of the surface after indentation Figure 1 - Base area of the indentation produced
by the Knoop indenter
with a solid material.
2 Definition, Symbol and designation
The Knoop hardness number, HK, is proportional to
the quotient of test forte F and the projected area
A, of the permanent indentation given by numerical
value equation (1):
172,S’
HK = 0,102 +
P
F
= 0,102
172s” x tan 130”
d2 x 0,5 cot---j---
-
( >
0,102F
= 14,229 x 2
d
Figure 2 - Knoop indenter
where
is the test forte, in newtons;
F
The Symbol HK is supplemented:
A is the projected area, in Square millime-
P
tres, of the permanent indentation;
a) by a number indicating the test forte used, ex-
pressed in newtons multiplied by 0,402 and
d is the length, in millimetres, of the long
therefore equal to the test forte expressed in
indentation diagonal.
kilogram-forte, and
NOTE 1 The factor 0,102 in numerical value equation (1)
b by a number indicating the duration of test forte
became necessary through the introduction of the SI-unit
newton for the test forte instead of kilogram-forte to application in seconds.
avoid changing of the value of the Knoop hardness num-
ber. ,XAMPLE
This indentation is regarded as a straight pyramid
490 HK 0,1/20 means the Knoop hardness num-
with a base area as shown in figure 1, a long inden- ber 490 HK resulting from an applied test forte
tation diagonal d and identical transverse area an- of 0,980 7 N (x 0,102 equals 0,l). This test forte
gles to those of the indenter (see figure 2). was applied for 20 s.

4.3 Verification of apparatus
3 Principle
lt is recommended to test the function of the hard-
The Knoop indenter is forced vertically into the sur-
ness tester regularly, including the Knoop indenter,
face of a test specimen of glass or glass-ceramics
by measurements of standardized test plates of
by different test forces for 20 s. Within a 6 min period
known hardness, preferably made of glass.
after removal of the indenter, the length of the long
indentation diagonals, left in the surface, are meas-
Inspect the Knoop indenter microscopically from
ured using a microscope.
time to time to detect any breakages or darnage to
the edges.
4 Apparatus
5 Test specimen
The test surface of the specimen shall be flat. lt shall
4.1 Hardness tester
be fire-polished or optically ground and polished.
lmmediately before testing, it shall be polished with
The hardness tester shall meet the following re-
water and cerium Oxide until dry.
...

ISO
NORME
INTERNATIONALE
PremiWe édition
1990-05-O 1
Verres et vitrocéramiques - Essai de dureté
Knoop
Glass and glass-cet-amies - Knoop hardness test
Num&o de référence
ISO 9385: 1990(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres
de MO). L’élaboration des Normes internationales est en général
conMe aux comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre inté-
ressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique crée
à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux tra-
vaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique
internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotech-
nique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techni-
ques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 O/o au moins
des comités membres votants.
La Norme internationale ISO 9385 a été élaborée par le comité techni-
que ISO/TC 172, Optique et instruments d’optique.
,
6 ISO 1990
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être repro-
duite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou
mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation inter de normalisation
nationale
Case Postale 56 l CH-121 1 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
Introduction
Pour l’essai de dureté du verre et des vitrocéramiques deux méthodes
concurrentes étaient en discussion, à savoir l’essai de dureté Vickers
et l’essai de dureté Knoop. L’un comme l’autre présentent certaines
difficultés dans la réalisation. Les résultats d’un test inter-laboratoire,
r-balisé en 1974 par la Commission internationale du verre (ICG) en vue
de comparer les deux méthodes, ont montré que l’essai de dureté
Knoop se prêtait mieux au domaine spécifique des essais de verre.

Page blanche
NORME INTERNATIONALE ISO 9385:1990(F)
Verres et vitrocéramikques - Essai de dureté Knoop
faces latérales sont identiques à celles du péné-
1 Domaine d’application
trateur (voir figure 2).
La présente Norme internationale prescrit la mé-
thode d’essai permettant de déterminer la dureté
Knoop du verre et des vitrocéramiques.
La dureté Knoop caractérise le comportement du
verre et des vitrocéramiques quant à la déformation
&
permanente de la surface après l’indentation pro-
voquée par un matériau solide.
Figure 1 - Surface de base de l’empreinte produite
par le pénétrateur Knoop
2 Définitlon, symbole et désignation
La dureté Knoop, HK, est proportionnelle au quo-
tient de la charge d’essai Fet de la surface projetée
AP de l’empreinte réalisée. Elle est donnée par
l’équation numérique (1):
HK = 0,102 +
172,!?'
P
r
= 0,102
172s” x tan 130”
d2 x 0,5 cet y-- -
( >
0,102F
= 14,229 x 2
(1)
d
Figure 2 - Pénétrateur Knoop
où
i
r est la charge d’essai, en newtons;
A est la surface projetée de l’empreinte
P
Le symbole HK est complété:
permanente, en millimètres carrés;
a) par un chiffre précisant la charge d’essai appli-
d est la longueur de la grande diagonale
quée, exprimée en newtons, et multipliée par
de l’empreinte, en millimètres.
0,102, donc égale à la charge d’essai exprimée
en kilogrammes-force, et
NOTE 1 L’introduction de l’unité SI ((newton)) pour la
charge d’essai, se substituant à ( rendu nécessaire le coefficient 0,102 dans l’équation nu- b) par un autre chiffre précisant la durée d’applica-
mérique (l), ce qui évite d’avoir à modifier la valeur de
tion de la charge d’essai, en secondes.
la dureté Knoop.
EXEMPLE
Cette empreinte est considérée comme une pyra-
mide régulière dont la base a la forme montrée à la
490 HK 0,1/20 signifie que la dureté Knoop est
figure 1, avec une grande diagonale d, et dont les de 490 HK pour une charge d’essai appliquée de
0,980 7 N (x 0,102 égal à 0,l) et que cette charge Les surfaces et les bords du pénétrateur Knoop
doivent être lisses et exempts de fissures et d’au-
d’essai a été appliquée pendant 20 s.
tres défauts.
Il est recommande d’utiliser uniquement des péné-
3 Principe
trateurs Knoop ayant été certifiés par un organisme
d’essai.
Le pénétrateur Knoop est appliqué verticalement
sur la surface d’une éprouvette d’essai de verre ou
de vitrocéramique pendant 20 s avec des charges
4.3 Vérification du fonctionnement de
d’essai différentes. Dans un délai de 6 min après le
l’appareil
retrait du pénétrateur, on mesure, à l’aide d’un mi-
croscope, les longueurs des grandes diagonales
II est recommandé de procéder régulièrement à une
des empreintes formées sur la surface.
vérification du bon fonctionnement de l’appareil
d’essai de dureté, y compris le pénétrateur Knoop,
par des mesures effectuées sur des étalons de du-
reté connue de préférence en verre.
4 Appareillage
Inspecter le pénétrateur Knoop de temps en temps
au microscope pour détecter d’éventuelles fractures
4.1 Appareil d’essai de dureté
ou détériorations des bords.
L -‘appareil d’essai de dureté doit satisfaire aux exi-
ences suivantes:
g
5 Éprouvette d’essai
l’erreur relative sur la
...

ISO
NORME
INTERNATIONALE
PremiWe édition
1990-05-O 1
Verres et vitrocéramiques - Essai de dureté
Knoop
Glass and glass-cet-amies - Knoop hardness test
Num&o de référence
ISO 9385: 1990(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres
de MO). L’élaboration des Normes internationales est en général
conMe aux comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre inté-
ressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique crée
à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux tra-
vaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique
internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotech-
nique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techni-
ques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 O/o au moins
des comités membres votants.
La Norme internationale ISO 9385 a été élaborée par le comité techni-
que ISO/TC 172, Optique et instruments d’optique.
,
6 ISO 1990
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être repro-
duite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou
mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation inter de normalisation
nationale
Case Postale 56 l CH-121 1 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
Introduction
Pour l’essai de dureté du verre et des vitrocéramiques deux méthodes
concurrentes étaient en discussion, à savoir l’essai de dureté Vickers
et l’essai de dureté Knoop. L’un comme l’autre présentent certaines
difficultés dans la réalisation. Les résultats d’un test inter-laboratoire,
r-balisé en 1974 par la Commission internationale du verre (ICG) en vue
de comparer les deux méthodes, ont montré que l’essai de dureté
Knoop se prêtait mieux au domaine spécifique des essais de verre.

Page blanche
NORME INTERNATIONALE ISO 9385:1990(F)
Verres et vitrocéramikques - Essai de dureté Knoop
faces latérales sont identiques à celles du péné-
1 Domaine d’application
trateur (voir figure 2).
La présente Norme internationale prescrit la mé-
thode d’essai permettant de déterminer la dureté
Knoop du verre et des vitrocéramiques.
La dureté Knoop caractérise le comportement du
verre et des vitrocéramiques quant à la déformation
&
permanente de la surface après l’indentation pro-
voquée par un matériau solide.
Figure 1 - Surface de base de l’empreinte produite
par le pénétrateur Knoop
2 Définitlon, symbole et désignation
La dureté Knoop, HK, est proportionnelle au quo-
tient de la charge d’essai Fet de la surface projetée
AP de l’empreinte réalisée. Elle est donnée par
l’équation numérique (1):
HK = 0,102 +
172,!?'
P
r
= 0,102
172s” x tan 130”
d2 x 0,5 cet y-- -
( >
0,102F
= 14,229 x 2
(1)
d
Figure 2 - Pénétrateur Knoop
où
i
r est la charge d’essai, en newtons;
A est la surface projetée de l’empreinte
P
Le symbole HK est complété:
permanente, en millimètres carrés;
a) par un chiffre précisant la charge d’essai appli-
d est la longueur de la grande diagonale
quée, exprimée en newtons, et multipliée par
de l’empreinte, en millimètres.
0,102, donc égale à la charge d’essai exprimée
en kilogrammes-force, et
NOTE 1 L’introduction de l’unité SI ((newton)) pour la
charge d’essai, se substituant à ( rendu nécessaire le coefficient 0,102 dans l’équation nu- b) par un autre chiffre précisant la durée d’applica-
mérique (l), ce qui évite d’avoir à modifier la valeur de
tion de la charge d’essai, en secondes.
la dureté Knoop.
EXEMPLE
Cette empreinte est considérée comme une pyra-
mide régulière dont la base a la forme montrée à la
490 HK 0,1/20 signifie que la dureté Knoop est
figure 1, avec une grande diagonale d, et dont les de 490 HK pour une charge d’essai appliquée de
0,980 7 N (x 0,102 égal à 0,l) et que cette charge Les surfaces et les bords du pénétrateur Knoop
doivent être lisses et exempts de fissures et d’au-
d’essai a été appliquée pendant 20 s.
tres défauts.
Il est recommande d’utiliser uniquement des péné-
3 Principe
trateurs Knoop ayant été certifiés par un organisme
d’essai.
Le pénétrateur Knoop est appliqué verticalement
sur la surface d’une éprouvette d’essai de verre ou
de vitrocéramique pendant 20 s avec des charges
4.3 Vérification du fonctionnement de
d’essai différentes. Dans un délai de 6 min après le
l’appareil
retrait du pénétrateur, on mesure, à l’aide d’un mi-
croscope, les longueurs des grandes diagonales
II est recommandé de procéder régulièrement à une
des empreintes formées sur la surface.
vérification du bon fonctionnement de l’appareil
d’essai de dureté, y compris le pénétrateur Knoop,
par des mesures effectuées sur des étalons de du-
reté connue de préférence en verre.
4 Appareillage
Inspecter le pénétrateur Knoop de temps en temps
au microscope pour détecter d’éventuelles fractures
4.1 Appareil d’essai de dureté
ou détériorations des bords.
L -‘appareil d’essai de dureté doit satisfaire aux exi-
ences suivantes:
g
5 Éprouvette d’essai
l’erreur relative sur la
...