ISO 14577-1:2026
(Main)Metallic materials — Instrumented indentation test for hardness and materials parameters — Part 1: Test method
Metallic materials — Instrumented indentation test for hardness and materials parameters — Part 1: Test method
This document specifies the method of instrumented indentation test for determination of hardness and other materials parameters for the following three ranges: macro range: 2 N ≤ F ≤ 30 kN; micro range: 2 N > F; h > 0,2 µm; nano range: h ≤ 0,2 µm. For the nano range, the mechanical deformation strongly depends on the real shape of indenter tip and the calculated material parameters are significantly influenced by the contact area function of the indenter used in the testing machine. Therefore, careful calibration of both instrument and indenter shape is required in order to achieve an acceptable reproducibility of the materials parameters determined with different machines. The macro and micro ranges are distinguished by the test forces in relation to the indentation depth. Attention is drawn to the fact that the micro range has an upper limit given by the test force (2 N) and a lower limit given by the indentation depth of 0,2 µm. The determination of hardness and other material parameters is given in the normative Annex A. At high contact pressures, damage to the indenter is possible. For test pieces with very high hardness and modulus of elasticity, permanent indenter deformation can occur and can be detected using suitable reference materials. Indentations that result in damage or permanent deformation of the indenter are excluded from the scope of this test method. This test method can also be applied to thin metallic and non-metallic coatings and non-metallic materials. In this case, it is recommended that the specifications in the relevant standards be taken into account (see also 7.3 and ISO 14577-4). The analysis methods of this standard assume that materials behave like ideal materials. Any deviation (internal stress, pile-up, sink-in, densification, phase transitions, cracks) will result in additional uncertainties. This becomes especially important if comparisons shall be done to material parameters, obtained with other methods.
Matériaux métalliques — Essai de pénétration instrumenté pour la détermination de la dureté et de paramètres des matériaux — Partie 1: Méthode d'essai
Le présent document spécifie la méthode d'essai de pénétration instrumenté pour la détermination de la dureté et d'autres paramètres des matériaux pour les trois plages suivantes: macro-intervalle: 2 N ≤ F ≤ 30 kN; micro-intervalle: 2 N > F; h > 0,2 µm; nano-intervalle: h ≤ 0,2 µm. Pour le nano-intervalle, la déformation mécanique dépend fortement de la forme réelle de la pointe du pénétrateur, et les paramètres des matériaux calculés sont influencés de manière significative par la fonction de l'aire de contact du pénétrateur utilisé sur la machine d'essai. En conséquence, un étalonnage soigné de l'instrument et de la forme du pénétrateur est nécessaire pour obtenir une reproductibilité acceptable des paramètres des matériaux déterminés avec différentes machines. Les macro et micro-intervalles se distinguent par les forces d'essai en relation avec la profondeur d'empreinte. L'attention est attirée sur le fait que le micro-intervalle a une limite supérieure donnée par la force d'essai (2 N) et une limite inférieure donnée par la profondeur d'empreinte de 0,2 µm. La détermination de la dureté et d'autres paramètres des matériaux est donnée dans l'Annexe A normative. L'endommagement du pénétrateur est possible pour les pressions de contact élevées. Pour les éprouvettes à dureté et module d'élasticité élevés, une déformation permanente du pénétrateur peut se produire et être détectée à l’aide des matériaux de référence appropriés. Les pénétrations entraînant des dommages ou une déformation permanente du pénétrateur sont exclues du domaine d’application de la présente méthode d’essai. La présente méthode d'essai est également applicable à des revêtements métalliques et non métalliques minces et à des matériaux non métalliques. Dans ce cas, il est recommandé de prendre en compte les spécifications données dans les normes applicables (voir également 7.3 et l’ISO 14577-4). Les méthodes d’analyse de la présente norme supposent que les matériaux se comportent comme des matériaux idéaux. Toute déviation (contrainte interne, accumulation, affaissement, densification, transitions de phase, fissures) entraînera des incertitudes supplémentaires. Cela devient particulièrement important si des comparaisons doivent être faites avec des paramètres de matériaux obtenus par d’autres méthodes.
General Information
- Status
- Published
- Publication Date
- 15-Jun-2026
- Technical Committee
- ISO/TC 164/SC 3 - Hardness testing
- Drafting Committee
- ISO/TC 164/SC 3 - Hardness testing
- Current Stage
- 6060 - International Standard published
- Start Date
- 16-Jun-2026
- Due Date
- 20-Mar-2026
- Completion Date
- 16-Jun-2026
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ISO 14577-1:2026 - Metallic materials — Instrumented indentation test for hardness and materials parameters — Part 1: Test method
ISO 14577-1:2026 - Matériaux métalliques — Essai de pénétration instrumenté pour la détermination de la dureté et de paramètres des matériaux — Partie 1: Méthode d'essai
Relations
- Effective Date
- 12-Feb-2026
- Effective Date
- 25-Jun-2022
Overview
ISO 14577-1:2026 defines the standardized instrumented indentation test method for assessing hardness and other material parameters of metallic materials. This internationally recognized standard, established by the International Organization for Standardization (ISO), addresses three indentation ranges: macro (2 N ≤ F ≤ 30 kN), micro (2 N > F, h > 0.2 µm), and nano (h ≤ 0.2 µm). The scope encompasses procedures for evaluating not only hardness but also elastic and plastic material properties through the continuous recording of indentation force and depth. Careful calibration of both instrument and indenter tip is especially emphasized for accurate results, particularly in the nano range.
Instrumented indentation testing as specified by ISO 14577-1:2026 enables enhanced characterization of metallic materials and is extendable to thin coatings or non-metallic materials with relevant precautions and references to supplementary standards.
Key Topics
- Indentation Ranges: Defines macro, micro, and nano indentation ranges based on force and penetration depth, and explains their distinguishing factors.
- Applicability: Describes the test’s suitability for metallic materials as well as for thin metallic and non-metallic coatings, provided additional standards are followed.
- Calibration and Accuracy: Stresses the importance of calibrating both instrument and indenter, particularly at the nano level where tip geometry and contact area critically affect results.
- Test Procedure: Outlines methods for sample preparation, maintaining environmental control (e.g., temperature, humidity), surface cleanliness, correct mounting, and ensuring the surface is perpendicular to the indentation axis.
- Data Capture and Analysis: Details requirements for continuous force and depth recording, zero-point assignment, and correction for uncertainties like thermal drift or machine compliance.
- Result Reporting: Lists the components necessary in a test report, including calibration, sample details, indenter characterization, data collection methods, and uncertainty estimations.
- Uncertainty Assessment: Incorporates considerations for both random and systematic uncertainties, and stresses statistical analysis and thorough reporting, as guided by ISO/IEC Guide 98-3.
Applications
ISO 14577-1:2026 is highly valuable across multiple industries and research fields. Practical applications include:
- Quality Control in Manufacturing: Ensuring consistent mechanical properties of metals and alloys by monitoring hardness and modulus parameters.
- Metallurgical Research: Facilitating in-depth material characterization for development and validation of new alloys or metal treatments.
- Performance Evaluation of Coatings: Extensively used for measuring hardness and elastic modulus of thin metallic and non-metallic coatings, with reference to proper coating test methods.
- Nano- and Micro-Scale Analyses: Providing precision analysis for components at micro and nano scales, such as microelectromechanical systems (MEMS), thin films, or surface-hardened metals.
- Failure Analysis: Aiding in identifying reasons for material failure through detailed indentation profiling and comparison with reference samples.
By adhering to ISO 14577-1, organizations achieve high reproducibility, traceability, and comparability in hardness testing, supporting technical documentation, product certification, and compliance with international quality standards.
Related Standards
For comprehensive implementation and to address specific scenarios, ISO 14577-1:2026 should be used in conjunction with related standards:
- ISO 14577-2: Verification and calibration of testing machines for instrumented indentation tests.
- ISO 14577-4: Procedures for testing thin coatings and layered systems.
- ISO/IEC Guide 98-3: General guide for expression and calculation of measurement uncertainty.
- Vickers, Rockwell, and Brinell Standards: Relevant for comparison and correlation, especially when traditional hardness scales are referenced.
These documents provide essential guidance on calibration, advanced methodologies, and testing conditions required for accurate and reliable materials parameters evaluation using instrumented indentation testing as per ISO 14577-1:2026.
By utilizing ISO 14577-1, industries and laboratories ensure standardized, accurate, and internationally accepted methods for hardness testing and material parameter determination.
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Frequently Asked Questions
ISO 14577-1:2026 is a standard published by the International Organization for Standardization (ISO). Its full title is "Metallic materials — Instrumented indentation test for hardness and materials parameters — Part 1: Test method". This standard covers: This document specifies the method of instrumented indentation test for determination of hardness and other materials parameters for the following three ranges: macro range: 2 N ≤ F ≤ 30 kN; micro range: 2 N > F; h > 0,2 µm; nano range: h ≤ 0,2 µm. For the nano range, the mechanical deformation strongly depends on the real shape of indenter tip and the calculated material parameters are significantly influenced by the contact area function of the indenter used in the testing machine. Therefore, careful calibration of both instrument and indenter shape is required in order to achieve an acceptable reproducibility of the materials parameters determined with different machines. The macro and micro ranges are distinguished by the test forces in relation to the indentation depth. Attention is drawn to the fact that the micro range has an upper limit given by the test force (2 N) and a lower limit given by the indentation depth of 0,2 µm. The determination of hardness and other material parameters is given in the normative Annex A. At high contact pressures, damage to the indenter is possible. For test pieces with very high hardness and modulus of elasticity, permanent indenter deformation can occur and can be detected using suitable reference materials. Indentations that result in damage or permanent deformation of the indenter are excluded from the scope of this test method. This test method can also be applied to thin metallic and non-metallic coatings and non-metallic materials. In this case, it is recommended that the specifications in the relevant standards be taken into account (see also 7.3 and ISO 14577-4). The analysis methods of this standard assume that materials behave like ideal materials. Any deviation (internal stress, pile-up, sink-in, densification, phase transitions, cracks) will result in additional uncertainties. This becomes especially important if comparisons shall be done to material parameters, obtained with other methods.
This document specifies the method of instrumented indentation test for determination of hardness and other materials parameters for the following three ranges: macro range: 2 N ≤ F ≤ 30 kN; micro range: 2 N > F; h > 0,2 µm; nano range: h ≤ 0,2 µm. For the nano range, the mechanical deformation strongly depends on the real shape of indenter tip and the calculated material parameters are significantly influenced by the contact area function of the indenter used in the testing machine. Therefore, careful calibration of both instrument and indenter shape is required in order to achieve an acceptable reproducibility of the materials parameters determined with different machines. The macro and micro ranges are distinguished by the test forces in relation to the indentation depth. Attention is drawn to the fact that the micro range has an upper limit given by the test force (2 N) and a lower limit given by the indentation depth of 0,2 µm. The determination of hardness and other material parameters is given in the normative Annex A. At high contact pressures, damage to the indenter is possible. For test pieces with very high hardness and modulus of elasticity, permanent indenter deformation can occur and can be detected using suitable reference materials. Indentations that result in damage or permanent deformation of the indenter are excluded from the scope of this test method. This test method can also be applied to thin metallic and non-metallic coatings and non-metallic materials. In this case, it is recommended that the specifications in the relevant standards be taken into account (see also 7.3 and ISO 14577-4). The analysis methods of this standard assume that materials behave like ideal materials. Any deviation (internal stress, pile-up, sink-in, densification, phase transitions, cracks) will result in additional uncertainties. This becomes especially important if comparisons shall be done to material parameters, obtained with other methods.
ISO 14577-1:2026 is classified under the following ICS (International Classification for Standards) categories: 77.040.10 - Mechanical testing of metals. The ICS classification helps identify the subject area and facilitates finding related standards.
ISO 14577-1:2026 has the following relationships with other standards: It is inter standard links to FprEN ISO 14577-1, ISO 14577-1:2015. Understanding these relationships helps ensure you are using the most current and applicable version of the standard.
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Standards Content (Sample)
International
Standard
ISO 14577-1
Third edition
Metallic materials — Instrumented
2026-06
indentation test for hardness and
materials parameters —
Part 1:
Test method
Matériaux métalliques — Essai de pénétration instrumenté pour
la détermination de la dureté et de paramètres des matériaux —
Partie 1: Méthode d'essai
Reference number
© ISO 2026
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CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: +41 22 749 01 11
Email: copyright@iso.org
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Symbols and designations . 2
5 Principle . 4
6 Testing machine. 5
7 Test piece . 5
8 Procedure . 6
9 Uncertainty of the results . 9
10 Test report . 10
Annex A (normative) Materials parameters determined from the force/indentation depth data
set .12
Annex B (informative) Types of control use for the indentation process .25
Annex C (normative) Machine compliance and indenter area function .26
Annex D (informative) Notes on diamond indenters .28
Annex E (normative) Influence of the test piece surface roughness on the accuracy of the results.29
Annex F (informative) Correlation of indentation hardness H to Vickers hardness .30
IT
Annex G (normative) Determination of drift and minimizing creep influence .32
Annex H (informative) Estimation of uncertainty of the calculated values of hardness and
materials parameters .34
Annex I (normative) Calculation of radial displacement correction .39
Bibliography .43
iii
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.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described
in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types
of ISO document should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the
ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent
rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received notice of (a)
patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that
this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent database available at
www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions
related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade
Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 164, Mechanical testing of metals, Subcommittee
SC 3, Hardness testing, in collaboration with the European Committee for Standardization (CEN) Technical
Committee CEN/TC 459/SC1, Test methods for steel (other than chemical analysis), in accordance with the
Agreement on technical cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 14577-1:2015), which has been technically
revised.
The main changes are as follows:
— Better specification of the approach speed of the tip.
— Addition of a loading method with constant strain rate.
— Change of order of hardness definitions: first H then HM.
IT
— Better proposals for cleaning the tip.
— Differentiation between contact area under load and in unloaded state.
— Complete reformulation of normative Annex I for radial displacement correction.
A list of all parts in the ISO 14577 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
iv
Introduction
Hardness has typically been defined as the resistance of a material to permanent penetration by another
harder material. The results obtained when performing Rockwell, Vickers, and Brinell tests are determined
after the test force has been removed. Therefore, the effect of elastic deformation under the indenter has
been ignored.
ISO 14577 (all parts) has been prepared to enable the user to evaluate the indentation of materials by
considering both the force and displacement during plastic and elastic deformation. By monitoring the
complete cycle of increasing and removal of the test force, hardness values equivalent to traditional hardness
values can be determined. More significantly, additional properties of the material, such as its indentation
modulus and elasto-plastic hardness, can also be determined. All these values can be calculated without the
need to measure the indent optically. Furthermore, by a variety of techniques, the instrumented indentation
test allows to record hardness and modulus depth profiles within a, probably complex, indentation cycle.
Although the indentation modulus (E ) value obtained in this test method is not directly equivalent to
IT
Young’s modulus or the orientation specific elastic modulus of the material indented, E is, however,
IT
equivalent to the isotropic Hill average of the elastic plane strain modulus of the material when there is no
pile up and no residual stress.
ISO 14577 (all parts) has been written to allow a wide variety of post-test data analysis.
Part 1 of ISO 14577 specifies the method of indentation test for determination of instrumented indentation
hardness and material properties.
v
International Standard ISO 14577-1:2026(en)
Metallic materials — Instrumented indentation test for
hardness and materials parameters —
Part 1:
Test method
1 Scope
This document specifies the method of instrumented indentation test for determination of hardness and
other materials parameters for the following three ranges:
— macro range: 2 N ≤ F ≤ 30 kN;
— micro range: 2 N > F; h > 0,2 µm;
— nano range: h ≤ 0,2 µm.
For the nano range, the mechanical deformation strongly depends on the real shape of indenter tip and the
calculated material parameters are significantly influenced by the contact area function of the indenter used
in the testing machine. Therefore, careful calibration of both instrument and indenter shape is required
in order to achieve an acceptable reproducibility of the materials parameters determined with different
machines.
The macro and micro ranges are distinguished by the test forces in relation to the indentation depth.
Attention is drawn to the fact that the micro range has an upper limit given by the test force (2 N) and a
lower limit given by the indentation depth of 0,2 µm.
The determination of hardness and other material parameters is given in the normative Annex A.
At high contact pressures, damage to the indenter is possible. For test pieces with very high hardness
and modulus of elasticity, permanent indenter deformation can occur and can be detected using suitable
reference materials. Indentations that result in damage or permanent deformation of the indenter are
excluded from the scope of this test method.
This test method can also be applied to thin metallic and non-metallic coatings and non-metallic materials.
In this case, it is recommended that the specifications in the relevant standards be taken into account (see
also 7.3 and ISO 14577-4).
The analysis methods of this standard assume that materials behave like ideal materials. Any deviation
(internal stress, pile-up, sink-in, densification, phase transitions, cracks) will result in additional
uncertainties. This becomes especially important if comparisons shall be done to material parameters,
obtained with other methods.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated references,
the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 14577-2:2026, Metallic materials — Instrumented indentation test for hardness and materials parameters
— Part 2: Verification and calibration of testing machines
ISO/IEC Guide 98-3:2008, Uncertainty of measurement — Part 3: Guide to the expression of uncertainty in
me a s ur ement (GUM: 1995)
3 Terms and definitions
No terms and definitions are listed in this document.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
4 Symbols and designations
For the purposes of this document, the symbols and designations in Table 1 shall be applied (see also Figure 1
and Figure 2).
Table 1 — Symbols and designations
Symbol Designation Unit
A (h ) Projected area of contact under load of the indenter at distance h from the tip mm
p c c
Projected area of contact in unloaded state of the indenter at distance h from the mm
c
A (h )
p,UL c
tip
A (h) Surface area of the indenter at distance h from the tip in unloaded state mm
s
C Indentation creep %
IT
Total measured compliance of the contact (dh/dF tangent to the force removal nm/mN
C
T
curve at maximum test force)
C Machine compliance nm/mN
F
C Compliance of the contact after correction for machine compliance nm/mN
S
E Indentation modulus of the test piece GPa
IT
Reduced plane strain modulus of the contact (combination of test piece and in- GPa
E
r
denter plane strain moduli)
F Test force N
F Maximum test force N
max
h Indentation depth under applied test force mm
h Contact depth of the indenter with the test piece at F mm
c max
h Maximum indentation depth at F mm
max max
h Permanent indentation depth after removal of the test force mm
p
Point of intersection of the tangent c to curve b at F with the indentation mm
max
h
r
depth-axis as identified on Figure 1
H Indentation hardness GPa
IT
HM Martens hardness GPa
Martens hardness, determined from the slope of the increasing GPa
HM
s
force/indentation depth curve
GPa
HM
Martens hardness, determined from the first derivative of h vs F
diff
ν Poisson’s ratio of the test piece
s
r Radius of spherical indenter mm
R Indentation relaxation %
IT
NOTE 1 To avoid very long numbers, the use of multiples or sub-multiples of the units can be used.
2 2
NOTE 2 The continued use of the unit N/mm is allowed. 1 MPa = 1 N/mm .
TTabablele 1 1 ((ccoonnttiinnueuedd))
Symbol Designation Unit
W Elastic reverse deformation work of indentation N⋅m
elast
W Total mechanical work of indentation N⋅m
total
Cone semi-angle or angle of facet to the indentation axis for pyramidal °
α
indenters
Maximum angle between the contact surface and the indenter for calculation of °
θ
radial displacement
η Ratio W /W %
IT elast total
NOTE 1 To avoid very long numbers, the use of multiples or sub-multiples of the units can be used.
2 2
NOTE 2 The continued use of the unit N/mm is allowed. 1 MPa = 1 N/mm .
a
Application of the test force.
b
Removal of the test force.
c
Tangent to curve b at F .
max
Figure 1 — Schematic representation of the test procedure
Key
a
Indenter.
b
Surface of residual plastic indentation in a test piece that has a “perfectly plastic” response.
c
Surface of test piece at maximum indentation depth and test force.
θ maximum angle between the test piece surface and the indenter
Figure 2 — Schematic representation of the cross section of indentation
in the case of material “sink-in”
5 Principle
Continuous recording of the force and the depth of indentation permits the determination of hardness
and material properties (see Figure 1 and Figure 2). The measured values of hardness and other material
parameters shall be determined in accordance with Annex A. An indenter consisting of a material harder
than the material under test shall be used (i.e. the indenter shall not permanently deform and shall not be
damaged as a result of indentation). For hardness testing the following shapes and materials can be used:
a) indenter shaped as an orthogonal pyramid with a square base and with an angle α = 68° between the
axis of the diamond pyramid and one of the faces (Vickers pyramid; see Figure A.1);
b) pyramid with triangular base (e.g. modified Berkovich pyramid with an angle α = 65,27° between the
axis of the diamond pyramid and one of the faces; see Figure A.1);
c) ball indenter (especially for the determination of the elastic behaviour of materials);
d) spherical tipped conical indenter.
This document does not preclude the use of other indenter geometries; however, care should be taken when
interpreting the results obtained with such indenters. Diamond is the preferred material but other materials
like sapphire may also be used for example to avoid chemical reaction between the indenter and the test
piece, provided the above mechanical requirements of the indenter are met.
For indentation modulus testing, the indenter geometries for hardness testing are strongly recommended
but, in principle, any geometry indenter may be used provided that the area function is known and the area
function is monotonically increasing with indentation depth.
NOTE Due to the crystal structure of diamond, indenters that are intended to be spherical are often polyhedrons
and do not have an ideal spherical shape.
The test procedure can either be force-controlled or displacement-controlled. The test force, F, the
corresponding indentation depth, h, and time are recorded during the whole test procedure. The result of
the test is the data set of the test force and the relevant indentation depths as a function of time (see Figure 1
and Annex B).
For a reproducible determination of the force and corresponding indentation depth, the zero point for the
force/indentation depth measurement shall be assigned individually for each test (see 7.3).
Where time-dependent effects are being measured
— using the force-controlled method, the test force is kept constant over a specified period and the change
of the indentation depth is measured as a function of the holding time of the test force (see Figures A.3
and B.1), and
— using the indentation depth-controlled method, the indentation depth is kept constant over a specified
period and the change of the test force is measured as a function of the holding time of the indentation
depth (see Figures A.4 and B.2).
The two kinds of control mentioned give essentially different results in the segment b of the curves in
Figure B.1 a) and Figure B.2 b) or in Figure B.1 b) and Figure B.2 a).
6 Testing machine
6.1 The testing machine shall have the capability of applying predetermined test forces or displacements
within the required scope and shall fulfil the requirements of ISO 14577-2.
6.2 The testing machine shall have the capability of measuring and reporting applied force, indentation
displacement and time throughout the testing cycle.
6.3 The testing machine shall have the capability of compensating for the machine compliance and of
utilizing the appropriate indenter area function according to Annex C and ISO 14577-2:2026, 5.5 and 5.6.
6.4 Indenters for use with testing machines can have various shapes, as specified in ISO 14577-2 (for
further information on indenters, see Annex D).
6.5 The testing machine shall operate at a temperature within the permissible range specified in 7.1 and
shall maintain its calibration within the limits specified in ISO 14577-2:2026, Clause 5.
7 Test piece
7.1 The test shall be carried out on a region of the test surface that allows the determination of the force/
indentation depth curve for the respective indentation range within the required uncertainty. The contact
area shall be free of fluids or lubricants except where this is essential for the performance of the test, in
which case, this shall be described in detail in the test report. Care shall be taken that extraneous matter
(e.g. dust particles) is not incorporated into the contact.
Generally, provided the surface is free from obvious surface contamination, cleaning procedures should be
avoided. If cleaning is required, it shall be limited to the following methods to minimize damage:
— application of a dry, oil-free, filtered gas stream;
— application of a subliming particle stream of CO (but keeping the surface temperature above the dew
point);
— rinsing with a solvent (which is chemically inert to the test piece) and then setting it to dry.
If these methods fail and the surface is sufficiently robust, wipe the surface with a lint-free tissue soaked in
solvent to remove trapped dust particles, after which, the surface shall be rinsed in a solvent as above.
Ultrasonic methods are known to create or increase damage to surfaces and coatings and should only be
used with caution.
Surface finish has a significant influence on the test results that depends upon the relative size of the
indentation depth, h, with respect to the arithmetic mean deviation roughness, Ra. The relative size of these
parameters shall conform to the limits given in Annex E.
The test piece surface shall be normal to the test force direction. The angle difference between test surface
normal and indenter axis shall be less than 1°. The effect of surface tilt should be included in the uncertainty
calculation.
The sample should be free from magnetism. Test pieces capable of becoming magnetised should be checked
for magnetism and demagnetised before testing, if possible. Precautions should be taken to avoid the effect
of magnetism on the measuring system.
7.2 If necessary, preparation of the test surface shall be carried out in such a way that any alteration of the
surface hardness and/or surface residual stress (e.g. due to heat or cold-working) is minimized.
Due to the small indentation depths in the micro and nano range, special precautions shall be taken during
the test piece preparation. When polishing is needed, a polishing process that is suitable for the particular
materials shall be used.
Electropolishing is a recommended preparation method that can remove a work hardened surface layer.
However, care should be taken that the surface roughness does not exceed the limits given in this standard.
7.3 The test piece thickness shall be large enough (or indentation depth small enough) such that the test
result is not influenced by the test piece support. For hardness and modulus measurements, the test piece
thickness shall be at least 10 times the indentation depth or 3 times the indentation diameter (see 8.7),
whichever is greater. For modulus measurements a sample thickness larger than 30 times the indentation
depth is recommended. For measurements of thinner samples, it is recommended to follow the analysis
described in ISO 14577-4 for coatings.
When testing coatings, the coating thickness should be considered as the test piece thickness. For testing
thin samples or coatings, see ISO 14577-4 for better testing procedures.
NOTE The above are empirically based limits based on hardness testing. The effect of test piece thickness on the
elastic modulus result is not the same as the effect on the hardness result. The exact limits of influence of support on
test piece depend on the geometry of the indenter used and the materials properties of the test piece and support.
8 Procedure
8.1 The temperature of the test shall be recorded. Tests shall be performed within ±10 °C of the
temperature of the instrument calibration.
The temperature stability during a test is more important than the actual test temperature. Any calibration
correction applied shall be reported along with the additional calibration uncertainty. It is recommended
that tests, particularly in the nano and micro ranges, be performed in controlled conditions, in the range
(23 ± 5) °C and (45 ± 10) % relative humidity.
The individual tests, however, shall be carried out at stable temperature conditions because of the
requirement of high depth measuring accuracy. This means that:
— the test pieces shall have reached the ambient temperature before testing,
— the testing machine shall have reached a stable working temperature (operating manual should be
consulted),
— the ambient, instrument, and test temperature shall be within the range for which the machine calibration
is valid, and
— other external influences causing temperature changes during individual test have been controlled.
To minimize thermally induced displacement drift, the temperature of the testing machine shall be
adequately maintained over the time period of one testing cycle, or a displacement drift shall be measured
and corrected. A decision tree to assist in estimating the drift during the experiment is shown in Figure 3.
If the drift rate is significant, the displacement data shall be corrected by measuring the drift rate during
a hold at an applied force as close to zero force as is practicable or during a hold at a suitable place in the
force removal curve in accordance with Annex G and ISO 14577-2:2026, 5.3.3). In all cases where the drift
rate would influence the maximum indentation depth by more than 1 % within the total indentation cycle
time, the drift rate shall be corrected (see tolerances in ISO 14577-2:2026, Table 2 and 5.3.3). If a contact in
the fully elastic regime can be obtained, a hold at initial contact is preferred. In this way, material influences
(creep, visco-plasticity, cracking) can be minimized. When the measurement is significantly longer than
the hold period for thermal drift measurement it is recommended to measure the thermal drift before and
after the experiment and to correct the displacement using the average of the two drift rates. The difference
between the two drift rates is an estimate of the drift rate uncertainty. The uncertainty due to the drift, or
in the drift correction used, shall be reported.
To determine the drift of surface referenced instruments, contact between the reference indenter and the
sample surface shall be elastic. This may be determined by calculation.
NOTE The significance of a particular drift rate upon the measurement depends upon the range of the indentation
and the type of application.
Figure 3 — Decision tree to assist in estimating thermal drift using a constant force hold period
8.2 The test piece shall be firmly supported such that there is no significant change in the testing machine
compliance. The test piece shall either be placed on a support that is rigid in the direction of indentation or
be fixed in a suitable test piece holder. The contact surfaces between test piece support and test piece holder
shall be free from extraneous matter, which can increase the compliance (reduce the stiffness) of the test
piece support.
If the sample is supported by materials or mounting methods other than those used when determining the
machine compliance, then the different elastic response of these materials and mounting methods can cause
additional compliance. A certified reference material, mounted in the same way as the sample, should be
used to check if the mounting method affects the frame compliance. A mounting problem is indicated if the
measured modulus differs from the certified value and changes with the applied force.
8.3 The zero point for the measurement of the force/indentation depth curve shall be assigned individually
to each test data set by one of the following methods. It represents the first touch of the indenter with the
test piece surface. The uncertainty in the zero-point shall be reported. The uncertainty in the assigned zero
point should not exceed 1 % of maximum indentation depth for the macro and micro ranges. The zero point
uncertainty for the nano range can exceed 1 %, in which case the value shall be estimated.
a) Method 1: The zero-point is calculated by extrapolation of a fitted function to the force-application
curve (see curve a in Figure 1); a power law fit with the exponent as a fitting parameter constrained to
be 1 ≤ m ≤ 2 is recommended. The fit shall be applied to values within the range from the first recorded
data point to not more than 5 % of the maximum indentation depth. The fitted data shall not contain a
change in indentation response such as the onset of plastic yielding. It is recommended that data are
recorded during approach (before contact) so that they can be used for zero point determination. The
uncertainty of the calculated zero point results from the fit parameters, the fitting function and the
length of extrapolation. The uncertainty is calculated as the standard error of the intercept of the fit
function at zero force with the depth axes.
NOTE 1 The first part of the indentation curve can be affected by vibration or other noise.
b) Method 2: The zero-point is the touch point determined from the first increase of either the test force
or the contact stiffness. At this touch point, the step size in force or displacement shall be small enough
such that the zero point uncertainty is less than the limit required.
−4
NOTE 2 Typical small force steps values for the macro range are 10 F and for the micro and nano range
max
less than 5 µN.
8.4 The testing cycle can be either force-controlled or displacement-controlled. The controlled parameters
can vary either continuously or step by step. A full description of all parts of the testing cycle shall be stated
in the report, including the following:
a) nature of the control (i.e. force or displacement control and whether a stepped or continuous change in
the controlled parameters);
b) maximum force (or displacement);
c) force application (or displacement) function;
d) length and position of each hold period;
e) data logging frequency (or number of data points).
NOTE An example cycle for nano and micro ranges is the following: force application time, 30 s; hold at F , 30 s;
max
force removal 10 s. A 60 s hold period to measure thermal drift can also be required (see Annex G).
The time taken for a test can influence the results obtained. In order to obtain comparable test results the
time taken for the test shall be recorded and reported.
8.5 The test force shall be applied, without shock or vibration that can significantly affect the test results,
until either the applied test force or the indentation displacement attains the specified value. Force and
displacement shall be recorded at the time intervals stated in the report.
During the determination of the touch point of the indenter with the test piece, the approach speed of the
indenter shall be sufficiently low in order that the mechanical properties of the surface are not changed by
the impact. For macro range indentations, it should not exceed 2 µm/s. The approach speed immediately
before contact divided by the acquisition rate of the displacement signal should not be larger than 1 nm in
the nano and 5 nm in the micro range. It is recommended that the approach speed and the acquisition rate is
recorded and reported.
Force/indentation depth/time data sets are directly comparable only if the same indenter and test cycle
(profile) is used. The test profile shall be specified in terms of either applied test force or indentation
displacement as a function of time. The three most common single cycles are:
a) constant applied test force rate
b) constant indentation displacement rate.
c) constant strain rate.
More complex multi cycle procedures like load-partial unload cycles may also be used to get information at
different test forces in one measurement position.
Using more complex multi cycle procedures, like load-partial unload cycles in an indentation that increases
incrementally in force to obtain many unloading curves referenced to the same zero point, it is possible to
get information about contact compliance at different test forces at a single test site.
The rate of applied test force removal is subject to the requirements that: a sufficient number of data points
for any subsequent analysis are recorded during applied test force removal, and that the total creep and any
residual creep rate is within acceptable limits (see Annex G).
If the drift rate is significant (see 8.1 and Annex G), the depth data shall be corrected by use of the measured
drift rate.
8.6 Throughout the test, the testing machine shall be protected from shock and vibration, air movements
and variations in temperature, which can significantly influence the test result.
8.7 It is important that the test results are not affected by the presence of an interface, free surface or by
any plastic deformation introduced by a previous indentation in a series. The effect of any of these depends
on the indenter geometry and the materials properties of the test piece. Indentations shall be at least three
times their indentation diameter away from interfaces or free surfaces and the minimum distance between
indentations shall be at least five times the largest indentation diameter. For modulus measurements a
distance from the sample edge of at least 20 times the indentation diameter is recommended.
The indentation diameter is the in-plane diameter at the surface of the test piece of the circular impression
of an indent created by a spherical indenter. For non-circular impressions, the indentation diameter is the
diameter of the smallest circle capable of enclosing the indentation. Occasional cracking can occur at the
corners of the indentation. When this occurs, the indentation diameter should enclose the crack.
The minimum distances specified between indentations or between an indentation and the edge of the
sample are best applicable to ceramic materials and metals such as iron and its alloys. For softer or very
brittle materials, it is recommended that separations of at least 10 indentation diameters be used.
If in doubt, it is recommended that the values from the first indentation are compared with those from
subsequent indentations in a series. If there is a significant difference in a nominally homogeneous sample,
the indentations might be too close and the distance should be increased. A factor of two increases in
separation is suggested.
It can be desirable to measure thin coatings in cross-section (e.g. to avoid problems due to surface roughness).
In this case, there might not be enough coating thickness to meet the minimum spacing requirements as
specified above. Smaller spacing can be used if there is experimental evidence that this does not significantly
influence the force/indentation depth/time data sets with respect to correctly spaced indentations on
similar test pieces with thicker coatings.
9 Uncertainty of the results
A complete evaluation of the uncertainty shall be carried out in accordance with ISO/IEC Guide 98-3. A
detailed description of the method of evaluation of uncertainty is given in Annex H.
The approach calculates a combined uncertainty from individual contributions. These can be grouped into
random and systematic uncertainties. Individual parameters can contribute one or both types of uncertainty
to the total measurement uncertainty. For example, the uncertainty in measured displacement can have
a random component due to the resolution of the scale used and vibrational noise, etc., plus a systematic
component due to the displacement sensor calibration uncertainty. The following sources of uncertainty
shall be considered:
— zero point assignation;
— measurement of force and displacement (i.e. noise floor, including effects of ambient vibrations and
magnetic field strength changes etc.);
— fitting of the force-removal curve;
— thermal drift rate;
— contact area due to surface roughness;
— force, displacement calibration;
— testing machine compliance;
— indenter area function calibration values;
— calibration drift due to uncertainty in temperature of testing machine and time since last calibration;
— tilt of test surface.
It might not always be possible to individually quantify all of the identified contributions to the random
uncertainty. In this case, an estimate of standard uncertainty can be obtained from the statistical analysis
of repeated indentations. Care should be taken that systematic standard uncertainties that can contribute to
the random standard uncertainty are not counted twice (see ISO/IEC Guide 98-3:2008, Clause 4).
A guideline for the evaluation of the uncertainty in determination of hardness and materials parameters
(Annex A) is given in Annex H.
10 Test report
The test report shall include the following information:
a) a reference to this document, i.e. ISO 14577-1:2026;
b) all details necessary for identifying the test piece;
c) material and shape of the indenter and, where used, the detailed area function of the indenter;
d) testing cycle (control method and full description of the cycle profile); this should include
1) set point values,
2) rates and times of force or displacement,
3) position and length of hold points, and
4) data logging frequency or number of points logged for each section of the cycle;
e) result obtained, the total expanded uncertainty and the number of tests;
f) method and functional form of any fit used for the determination of the zero-point;
g) all operations not specified by this document, or regarded as optional;
h) details of any occurrence that can have affected the results;
i) temperature of the test;
j) date and time of test;
k) analysis methods;
l) if required, all agreed additional information including determined values from the measured force/
indentation depth curve and detailed information about the uncertainty budget.
NOTE It is desirable to describe in the test report the location of the indentation on the test piece and the unique
identifier of the instrument or the specific instrument configuration used to perform the test.
Annex A
(normative)
Materials parameters determined from the force/indentation depth
data set
A.1 General
Instrumented indentation force/indentation depth data sets can be used to derive a number of materials
parameters.
A.2 Indentation hardness
A.2.1 Determination of indentation hardness, H
IT
Indentation hardness H is a measure of the resistance to permanent deformation or damage and is given in
IT
Formula (A.1).
F
max
H (A.1)
IT
Ah
pc
where
F is the maximum applied force;
max
A (h ) is the projected (cross-sectional) area of contact under load between the indenter and the test
p c
piece.
[3]
NOTE 1 This definition is in accordance with that first proposed by Meyer .
The contact depth, h , is derived from the force removal curve using the tangent depth, h , and the
c r
maximum indentation depth, h , according to formula (A.2), correcting for elastic displacement of the
max
[5]
surface according to Sneddon's analysis, contained in Formula (A.2), where ε(m) is a variable in the range
0,72 < ε < 0,8 the value of which depends on the indenter geometry and the extent of plastic yield in the
contact, for more information see Reference [13].
h = h – ε(m) × (h − h ) (A.2)
c max max r
where
ε(m) is a variable in the range 0,72 < ε < 0,8; the exact value depending on the indenter geometry
and the extent of plastic yield in the contact and is calculated using Formula (A.4). For more
information, see Reference [13];
h is the intercept with the displacement axis of the tangent to the force-removal curve at F .
r max
m is the exponent of the power low fit of the force removal curve
Different methods have been used for the determination of h and can be essentially described by two
r
approaches.
a) Linear extrapolation method (see Reference [10]): this assumes that the first portion of the unloading
curve is linear and simply extrapolates that linear portion to intercept the displacement axis. The
intercept of this tangent with the displacement axis yields h .
r
This method is only recommended for use with highly plastic materials where the depth of elastic
recovery is less than 10 % of h .
max
NOTE 2 Often, the range between 98 % F and 80 % F is taken for the least-square fitting procedure.
max max
If a linear fit to the force removal curve is used, then the values for epsilon in Table A.1 shall be used.
b) Power law method (see Reference [4]): this recognizes the fact that the first portion of the removal curve
of the test curve is generally not linear, but can be described by a simple power law relationship as given
in Formula (A.3):
m
F = B × (h − h ) (A.3)
pf
where
B is a constant;
m is an exponent that depends on indenter geometry and contact plasticity.
B, h and m are determined by fitting the force removal data curve by the given power law relationship.
pf
Often, the range between 98 % F and 20 % F is taken for the least-square fitting procedure, but this
max max
can be varied according to the “quality” of the unloading curve. If it is necessary to restrict the data fitted
to less than the top 50 % of the force removal curve, the indentation experiment shall be considered to be
abnormal and care should be taken in its interpretation. The tangent is found by differentiating the fitted
power law relationship and evaluating at F . The intercept of this tangent with the displacement axis
max
yields h .
r
If the exponent, m, exceeds certain values the resulting h should be interpreted very carefully. (For example:
r
m > 1,5 is a sign that the results can have some time dependence. Values of m > 2 mean that the contact area
would have to be sharper than the indenter, which is physically impossible, see Reference [16].)
The value of m obtained is then used to calculate ε(m). This can be implemented by direct calculation using
gamma functions Γ [Formula (A.4)] or by using a suitable approximation. One possible approximation (see
Reference [13]) is Formula (A.5). The error introduced by using t
...
Norme
internationale
ISO 14577-1
Troisième édition
Matériaux métalliques — Essai de
2026-06
pénétration instrumenté pour la
détermination de la dureté et de
paramètres des matériaux —
Partie 1:
Méthode d'essai
Metallic materials — Instrumented indentation test for hardness
and materials parameters —
Part 1: Test method
Numéro de référence
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Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles et désignations . 2
5 Principe. 4
6 Machine d'essai . 5
7 Éprouvette . 5
8 Mode opératoire . 6
9 Incertitude des résultats .10
10 Rapport d’essai .11
Annexe A (normative) Paramètres des matériaux déterminés à partir de l’ensemble de données
force/profondeur de pénétration .13
Annexe B (informative) Types de contrôles utilisés pour le procédé de pénétration .27
Annexe C (normative) Compliance de la machine et fonction de l'aire du pénétrateur .28
Annexe D (informative) Notes sur les pénétrateurs en diamant .30
Annexe E (normative) Influence de la rugosité de surface de l'éprouvette sur l'exactitude des
résultats .31
Annexe F (informative) Corrélation de la dureté de pénétration, H , avec la dureté Vickers .32
IT
Annexe G (normative) Détermination de la dérive et réduction au minimum de l’influence du
fluage .34
Annexe H (informative) Estimation de l’incertitude des valeurs calculées de la dureté et de
paramètres des matériaux .36
Annexe I (normative) Calcul de la correction radiale du déplacement . 41
Bibliographie .45
iii
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 (IEC) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a
été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l’utilisation
d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l’applicabilité de
tout droit de propriété revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l’ISO n'avait pas
reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application. Toutefois,
il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent document que des informations
plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à l'adresse
www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié tout ou partie de
tels droits de propriété.
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion de
l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au
commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 164, Essais mécaniques des matériaux
métalliques, sous-comité SC 3, Essais de dureté, en collaboration avec le comité technique CEN/TC 459/SC1,
Méthodes d'essai des aciers (autres que les analyses chimiques), du Comité européen de normalisation (CEN)
conformément à l’Accord de coopération technique entre l’ISO et le CEN (Accord de Vienne).
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 14577-1:2015), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— Meilleure spécification de la vitesse d’approche de la pointe.
— Ajout d’une méthode de chargement à vitesse de déformation constante.
— Changement de l’ordre des définitions de dureté: d’abord HIT puis HM.
— Meilleures propositions pour le nettoyage de la pointe.
— Différenciation entre la surface de contact sous charge et à l’état déchargé.
— Réécriture complète de l’Annexe I pour la correction du déplacement radial.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 14577 se trouve sur le site web de l’ISO. Il convient que
l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent document à
l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes se trouve à
l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
iv
Introduction
La dureté a été typiquement définie comme la résistance d'un matériau à la pénétration rémanente par un
autre matériau plus dur. Les résultats obtenus lors d'essais Rockwell, Vickers et Brinell sont déterminés
après retrait de la force d'essai. En conséquence, l'effet de la déformation élastique sous le pénétrateur a été
ignoré.
L’ISO 14577 (toutes les parties) a été préparée pour permettre à l'utilisateur d'évaluer la pénétration des
matériaux en prenant en compte la force et le déplacement pendant les déformations plastique et élastique.
En suivant le cycle complet d'augmentation et de retrait de la force d'essai, il est possible de déterminer des
valeurs de dureté équivalentes aux valeurs traditionnelles de dureté. Plus important encore, il est également
possible de déterminer des caractéristiques complémentaires du matériau telles que son module de
pénétration et sa dureté élasto-plastique. Toutes ces valeurs peuvent être calculées sans qu'il y ait à mesurer
l'empreinte par des moyens optiques. De plus, l’essai de pénétration instrumenté permet d’enregistrer des
profils de dureté et de module en fonction de la profondeur, par une variété de techniques, lors d’un cycle de
pénétration probablement complexe.
Bien que la valeur du module de pénétration (E ) obtenue dans la présente méthode d’essai ne soit pas
IT
directement équivalente au module de Young ou au module élastique spécifique d’orientation du matériau
pénétré, l’E est cependant équivalent à la moyenne de Hill isotrope du module de déformation élastique du
IT
matériau lorsqu’il n’y a pas d’empilement ni de contrainte résiduelle.
L'ISO 14577 (toutes les parties) a été rédigée pour permettre une grande diversité d'analyses des données
après essai.
La Partie 1 de l’ISO 14577 spécifie la méthode d’essai par indentation pour la détermination de la dureté par
indentation instrumentée et des propriétés des matériaux.
v
Norme internationale ISO 14577-1:2026(fr)
Matériaux métalliques — Essai de pénétration instrumenté
pour la détermination de la dureté et de paramètres des
matériaux —
Partie 1:
Méthode d'essai
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie la méthode d'essai de pénétration instrumenté pour la détermination de la
dureté et d'autres paramètres des matériaux pour les trois plages suivantes:
— macro-intervalle: 2 N ≤ F ≤ 30 kN;
— micro-intervalle: 2 N > F; h > 0,2 µm;
— nano-intervalle: h ≤ 0,2 µm.
Pour le nano-intervalle, la déformation mécanique dépend fortement de la forme réelle de la pointe du
pénétrateur, et les paramètres des matériaux calculés sont influencés de manière significative par la fonction
de l'aire de contact du pénétrateur utilisé sur la machine d'essai. En conséquence, un étalonnage soigné de
l'instrument et de la forme du pénétrateur est nécessaire pour obtenir une reproductibilité acceptable des
paramètres des matériaux déterminés avec différentes machines.
Les macro et micro-intervalles se distinguent par les forces d'essai en relation avec la profondeur d'empreinte.
L'attention est attirée sur le fait que le micro-intervalle a une limite supérieure donnée par la force d'essai
(2 N) et une limite inférieure donnée par la profondeur d'empreinte de 0,2 µm.
La détermination de la dureté et d'autres paramètres des matériaux est donnée dans l'Annexe A normative.
L'endommagement du pénétrateur est possible pour les pressions de contact élevées. Pour les éprouvettes
à dureté et module d'élasticité élevés, une déformation permanente du pénétrateur peut se produire et être
détectée à l’aide des matériaux de référence appropriés. Les pénétrations entraînant des dommages ou une
déformation permanente du pénétrateur sont exclues du domaine d’application de la présente méthode
d’essai.
La présente méthode d'essai est également applicable à des revêtements métalliques et non métalliques
minces et à des matériaux non métalliques. Dans ce cas, il est recommandé de prendre en compte les
spécifications données dans les normes applicables (voir également 7.3 et l’ISO 14577-4).
Les méthodes d’analyse de la présente norme supposent que les matériaux se comportent comme des
matériaux idéaux. Toute déviation (contrainte interne, accumulation, affaissement, densification, transitions
de phase, fissures) entraînera des incertitudes supplémentaires. Cela devient particulièrement important si
des comparaisons doivent être faites avec des paramètres de matériaux obtenus par d’autres méthodes.
2 Références normatives
Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de manière normative dans le présent document
et sont indispensables à son application. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour
les références non datées, la dernière édition de la publication à laquelle il est fait référence s'applique (y
compris tous les amendements).
ISO 14577-2:2026, Matériaux métalliques — Essai de pénétration instrumenté pour la détermination de la
dureté et de paramètres des matériaux — Partie 2: Vérification et étalonnage des machines d’essai
Guide ISO/IEC 98-3:2008, Incertitude de mesures — Partie 3: Guide pour l’expression de l’incertitude de mesure
(GUM: 1995)
3 Termes et définitions
Aucun terme n'est défini dans le présent document.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en normalisation,
consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse https:// www .electropedia .org/
4 Symboles et désignations
Pour les besoins du présent document, les symboles et les désignations du Tableau 1 doivent être appliqués
(voir également Figure 1 et Figure 2).
Tableau 1 — Symboles et désignations
Symbole Désignation Unité
A (h ) Aire de contact projetée du pénétrateur à la distance h de la pointe mm
p c c
Aire de contact projetée à l’état non chargé du pénétrateur à la distance h de la mm
c
A (h )
p,UL c
pointe.
A (h) Aire de la surface du pénétrateur à la distance h de la pointe mm
s
C Fluage de pénétration %
IT
Compliance de contact totale mesurée (dh/dF tangente à la courbe de retrait de nm/mN
C
T
la force au point correspondant à la force d’essai maximale durant l’essai)
C Compliance de la machine nm/mN
F
C Compliance de contact après correction de la compliance de la machine nm/mN
S
E Module de pénétration de l’éprouvette GPa
IT
Module de contact en déformation plane réduite (combinaison des modules en GPa
E
r
déformation plane de l’éprouvette et du pénétrateur)
F Force d'essai N
F Force maximale d'essai N
max
h Profondeur de pénétration sous la force d'essai appliquée mm
h Profondeur du contact du pénétrateur avec l'éprouvette à F mm
c max
h Profondeur de pénétration maximale à F mm
max max
h Profondeur de pénétration rémanente après retrait de la force d'essai mm
p
Point d'intersection de la tangente c à la courbe b à F avec l'axe profondeur mm
max
h
r
de pénétration, comme identifié à la Figure 1
H Dureté de pénétration GPa
IT
HM Dureté Martens GPa
Dureté Martens, déterminée à partir de la pente de la courbe force croissante/ GPa
HM
s
profondeur de pénétration
Dureté Martens, déterminée à partir de la dérivée première de h en fonction de GPa
HM
diff
F
NOTE 1 De manière à éviter des nombres très longs, l'utilisation de multiples ou sous-multiples des unités peut être utilisée.
2 2
NOTE 2 L’utilisation du N/mm est encore autorisée. 1 MPa = 1 N/mm .
TTabableleaauu 1 1 ((ssuuiitte)e)
Symbole Désignation Unité
ν Coefficient de poisson de l’éprouvette
s
r Rayon du pénétrateur sphérique mm
R Relaxation de pénétration %
IT
Travail correspondant à la déformation due au retour élastique lors de la péné- N⋅m
W
elast
tration
W Travail mécanique total N⋅m
total
Demi-angle du cône ou angle de facette par rapport à l’axe du pénétrateur pour °
α
les pénétrateurs pyramidaux
Angle maximal entre la surface de contact et le pénétrateur pour le calcul du °
θ
déplacement radial
η Rapport W /W %
IT élast total
NOTE 1 De manière à éviter des nombres très longs, l'utilisation de multiples ou sous-multiples des unités peut être utilisée.
2 2
NOTE 2 L’utilisation du N/mm est encore autorisée. 1 MPa = 1 N/mm .
a
Application de la force d'essai.
b
Retrait de la force d'essai.
c
Tangente à la courbe b à F .
max
Figure 1 — Représentation schématique du mode opératoire d'essai
Légende
a
Pénétrateur.
b
Surface de la pénétration plastique résiduelle dans l'éprouvette.
c
Surface de l'éprouvette pour les profondeurs de pénétration et force d'essai maximales.
θ angle maximal entre la surface de contact de l’échantillon et le pénétrateur
Figure 2 — Représentation schématique de la coupe transversale de l'empreinte dans le cas d’un
enfoncement du matériau
5 Principe
L’enregistrement continu de la force et de la profondeur de pénétration permet la détermination de la dureté
et des caractéristiques de matériau (voir Figure 1 et Figure 2). Les valeurs mesurées de dureté et des autres
paramètres de matériau doivent être déterminées compliance à l’Annexe A. Un pénétrateur constitué d'un
matériau plus dur que le matériau soumis à l'essai doit être utilisé (c’est-à-dire que le pénétrateur ne doit pas
être déformé en permanence et ne doit pas être endommagé par suite d’une pénétration). Pour les essais de
dureté les formes et les matériaux suivants peuvent être utilisés:
a) pénétrateur en forme de pyramide droite à base carrée avec un angle α = 68° entre l’axe de la pyramide
en diamant et l’une des faces (pyramide Vickers, voir Figure A.1);
b) pyramide à base triangulaire (par exemple pyramide Berkovich modifiée avec un angle α = 65,27° entre
l’axe de la pyramide en diamant et l’une des faces; voir Figure A.1);
c) pénétrateur à bille (spécialement pour la détermination du comportement élastique des matériaux);
d) pénétrateur à extrémité sphérique.
Le présent document n'exclut pas l'utilisation d'autres géométries de pénétrateur; toutefois, il convient
de veiller à interpréter avec prudence les résultats obtenus à l'aide de tels pénétrateurs. Le diamant est le
matériau préféré, mais d’autres matériaux comme le saphir peuvent également être utilisés, par exemple
pour éviter une réaction chimique entre le pénétrateur et l’éprouvette, à condition que les exigences
mécaniques susmentionnées concernant le pénétrateur soient respectées.
Pour les essais de module d'indentation, les géométries d'indenteurs utilisées pour les essais de dureté sont
fortement recommandées, mais, en principe, toute géométrie d'indenteur peut être utilisée à condition que la
fonction de surface soit connue et qu'elle augmente de manière monotone avec la profondeur d'indentation.
NOTE En raison de la structure cristalline du diamant, les pénétrateurs qui sont destinés à être sphériques, sont
souvent des polyèdres et n’ont pas une forme sphérique idéale.
Le mode opératoire d'essai peut être soit à force contrôlée, soit à déplacement contrôlé. La force d'essai,
F, la profondeur de pénétration correspondante, h, et le temps sont enregistrés pendant toute la durée de
l'essai. L'ensemble des données relatives à la force d'essai et à la profondeur de pénétration correspondante
en fonction du temps constitue le résultat de l'essai (voir Figure 1 et Annexe B).
Pour que la détermination de la force et de la profondeur de pénétration correspondante soit reproductible,
le point zéro doit être fixé pour le mesurage des forces/profondeurs de pénétration pour chaque essai (voir
7.3).
Lorsque des effets dépendant du temps sont mesurés:
— en utilisant la méthode à force contrôlée, la force d'essai est maintenue constante pendant une durée
spécifiée et le changement de la profondeur de pénétration est mesuré en fonction du temps de maintien
de la force d'essai (voir Figures A.3 et B.1), et
— en utilisant la méthode à profondeur de pénétration contrôlée, la profondeur de pénétration est maintenue
constante pendant un temps spécifié et la modification de la force d'essai est mesurée en fonction du
temps de maintien de la profondeur de pénétration (voir Figures A.4 et B.2).
Les deux types de contrôles mentionnés donnent des résultats différents, essentiellement pour les zones b
des courbes des Figures B.1 a) et B.2 b) ou des Figures B.1 b) et B.2 a).
6 Machine d'essai
6.1 La machine d'essai doit pouvoir appliquer des forces d'essai ou des déplacements prédéterminé(e)s
dans l’intervalle requis et doit satisfaire les exigences de l'ISO 14577-2.
6.2 La machine d'essai doit pouvoir mesurer et enregistrer la force appliquée, la pénétration et le temps,
pendant tout le cycle d’essai.
6.3 La machine d'essai doit pouvoir compenser la compliance de la machine et utiliser la fonction de l'aire
appropriée du pénétrateur selon l’Annexe C et l’ISO 14577-2:2026, 5.5 et 5.6.
6.4 Les pénétrateurs à utiliser avec les machines d'essai peuvent avoir diverses formes, comme spécifié
dans l'ISO 14577-2 (pour des informations complémentaires sur les pénétrateurs, voir Annexe D).
6.5 La machine d'essai doit être utilisée à une température comprise dans l'intervalle admissible spécifié
en 8.1 et doit conserver son étalonnage dans les limites prescrites dans l’ISO 14577-2:2026, Article 5.
7 Éprouvette
7.1 L'essai doit être réalisé dans une zone de la surface d'essai qui permet la détermination de la courbe
force/profondeur de pénétration pour la plage de pénétration correspondante à l'intérieur de l'incertitude
requise. La surface de contact doit être exempte de fluides et de lubrifiants, sauf losque cela est essentiel
pour la réalisation de l'essai, auquel cas, cela doit être décrit en détail dans le rapport d'essai. Il doit être
veillé à ce qu'aucune matière étrangère (par exemple particules de poussières) ne soit incorporée dans la
zone de contact.
En général, pour autant que la surface soit exempte d’une contamination évidente de la surface, il convient
d’éviter des procédures de nettoyage. Si un nettoyage est requis, il doit être limité à des méthodes qui
minimisent les endommagements, par exemple:
— application d’un courant de gaz sec, exempt d’huile et filtré;
— application d’un courant de particules de CO se sublimant (en évitant une température de surface en
dessous du point de rosée);
— rincer avec un solvant (qui est chimiquement inerte vis-à-vis de l’éprouvette) puis sécher.
Si ces méthodes échouent et que la surface est suffisamment robuste, essuyer la surface avec un tissu non
pelucheux imbibé de solvant afin d’enlever les particules de poussière piégées, après quoi, la surface doit
être rincée dans un solvant comme décrit précédemment.
Les méthodes par ultrasons sont connues pour créer ou accroître l’endommagement des surfaces et des
revêtements et il convient de ne les utiliser qu'avec précaution.
Le fini de surface a une influence significative sur les résultats d’essai qui dépend de la taille relative de la
profondeur d’indentation, h, par rapport à la rugosité moyenne arithmétique, Ra. La taille relative de ces
paramètres doit respecter les limites indiquées dans l’Annexe E.
La surface de l’éprouvette doit être perpendiculaire à la direction de la force d’essai. La différence d’angle
entre la normale à la surface d’essai et l’axe de l’indenteur doit être inférieure à 1°. Il convient que l’effet de
l’inclinaison de la surface soit inclus dans le calcul de l’incertitude.
Il convient que l’échantillon soit exempt de magnétisme. Il convient que les éprouvettes susceptibles de
devenir magnétiques soient vérifiées quant à la présence de magnétisme et démagnétisées avant l’essai, si
possible. Il convient que des précautions soient prises pour éviter l’effet du magnétisme sur le système de
mesure.
7.2 Si nécessaire, la préparation de la surface d'essai doit être effectuée de façon que toute altération de
la dureté de la surface et/ou toute contrainte résiduelle de surface (par exemple par échauffement ou par
écrouissage) soient réduites au minimum.
Compte tenu des faibles profondeurs de pénétration dans les micro et nano-intervalles, des précautions
particulières doivent être prises lors de la préparation de l'éprouvette. Lorsqu’un polissage est nécessaire,
un procédé de polissage adapté aux matériaux particuliers doit être utilisé.
Le polissage électrolytique est une méthode de préparation recommandée qui peut éliminer une couche de
surface écrouie. Cependant, il convient de veiller à ce que la rugosité de la surface ne dépasse pas les limites
indiquées dans la présente norme.
7.3 L'épaisseur de l'éprouvette doit être suffisamment grande (ou la profondeur de pénétration
suffisamment petite) pour que le résultat d'essai ne soit pas influencé par l'appui de l'éprouvette. Pour les
mesurages de dureté et du module, l'épaisseur de l'éprouvette doit être au moins égale à la plus élevée des
deux valeurs entre 10 fois la profondeur de pénétration ou à 3 fois le diamètre de l'empreinte (voir 8.7). Pour
les mesurages du module, une épaisseur d’échantillon supérieure à 30 fois la profondeur de pénétration est
recommandée. Pour les mesurages d’échantillons plus minces, il est recommandé de suivre l’analyse décrite
dans l’ISO 14577-4 pour les revêtements.
Lors des essais des revêtements, il convient de considérer que l'épaisseur de l'éprouvette est l'épaisseur du
revêtement. Pour soumettre à l’essai des échantillons minces ou des revêtements, voir l’ISO 14577-4 pour
réaliser de meilleurs modes opératoires d’essai.
NOTE Ce qui précède correspond à des limites établies de manière empirique basées sur des essais de dureté.
L’effet de l’épaisseur de l’éprouvette sur le résultat de module élastique n’est pas le même que l’effet sur le résultat de
dureté. Les limites précises de l'influence de l'appui sur l'éprouvette dépendent de la géométrie du pénétrateur utilisé
et des caractéristiques des matériaux de l'éprouvette et de l'appui.
8 Mode opératoire
8.1 La température de l'essai doit être enregistrée. Les essais doivent être effectués à ±10 °C de la
température d’étalonnage de l’instrument.
La stabilité de la température durant un essai est plus importante que la température d'essai effective. Toute
correction de l'étalonnage appliquée doit être indiquée dans le rapport d'essai avec l'incertitude d'étalonnage
complémentaire. Il est recommandé que les essais, en particulier ceux dans les nano et micro intervalles,
soient réalisés dans des conditions contrôlées dans l'intervalle de (23 ± 5) °C et à une humidité relative de
(45 ± 10) %.
Toutefois, les essais individuels doivent être réalisés dans des conditions stables de température en raison
de l'exigence d'exactitude élevée du mesurage de la profondeur. Cela signifie que:
— les éprouvettes doivent atteindre la température ambiante avant d'être soumises à l'essai;
— la machine d'essai doit avoir atteint une température opérationnelle stable (il convient de consulter le
manuel d’utilisation);
— la température ambiante, la température de l’instrument et la température d’essai doivent se situer dans
l’intervalle pour lequel l’étalonnage de la machine est valable, et
— les autres influences extérieures provoquant des changements de température pendant un essai
individuel ont été contrôlées.
Pour réduire au minimum la dérive du déplacement induite thermiquement, la température de la machine
d'essai doit être maintenue de manière adéquate pendant la durée du cycle d'essais, ou la dérive du
déplacement doit être mesurée et corrigée. Un arbre de décision, pour aider à l’estimation de la dérive
pendant l’expérimentation, est illustré à la Figure 3. Si la vitesse de dérive est significative, les données
relatives au déplacement doivent être corrigées en mesurant la vitesse de la dérive pendant un maintien à
une force appliquée aussi proche que possible de zéro ou pendant un maintien à un point donné de la courbe
de retrait de la force (compliance à l'Annexe G et ISO 14577-2:2026, 5.3.3). Dans tous les cas où la vitesse de
dérive influe sur la profondeur de pénétration maximale de plus de 1 % pendant la durée totale du cycle de
pénétration, la vitesse de dérive doit être corrigée (voir les tolérances dans l’ISO 14577-2:2026, Tableau 2
et 5.3.3). Si un contact dans le régime purement élastique peut être obtenu, un maintien au contact initial
est préférable. De cette façon, les influences du matériau (fluage, visco-plasticité, fissuration) peuvent être
réduites au minimum. Lorsque la mesure est significativement plus longue que la période de retenue pour la
mesure de dérive thermique, il est recommandé de mesurer la dérive thermique avant et après l’expérience
et de corriger le déplacement en utilisant la moyenne des deux vitesses de dérive. La différence entre les
deux vitesses de dérive est une estimation de l’incertitude de la vitesse de dérive. L'incertitude sur la dérive
ou sur la correction de la dérive doit être déclarée.
Pour déterminer la dérive des instruments de référence de surface, le contact entre le pénétrateur de
référence et la surface de l’échantillon doit être élastique. Cela peut être déterminé par calcul.
NOTE L’importance d’une vitesse de dérive particulière sur le mesurage dépend de l’intervalle de pénétration et
du type d’application.
Figure 3 — Arbre de décision pour aider à estimer la dérive thermique au moyen d’une période de
maintien à force constante
8.2 L'éprouvette doit être fermement supportée de façon qu'il n'y ait pas de modification de la compliance
de la machine d'essai. L'éprouvette doit être placée sur un appui rigide dans la direction de la pénétration ou
être fixée dans un porte-éprouvette approprié. Les surfaces de contact entre l'éprouvette, l'appui et le porte-
éprouvette doivent être exemptes de matières étrangères qui pourraient augmenter la compliance (réduire
la rigidité) de l'appui de l'éprouvette.
8.3 Le point zéro pour le mesurage de la courbe force/profondeur de pénétration doit être fixé
individuellement à chaque ensemble de données d'essai selon l’une des méthodes suivantes. Il représente
le premier contact du pénétrateur avec la surface de l'éprouvette. L'incertitude sur le point zéro doit être
déclarée. Il convient que l'incertitude concernant le point zéro fixé ne dépasse pas 1 % de la profondeur
maximale de pénétration pour les macro et micro-intervalles. L'incertitude du point zéro pour le nano-
intervalle peut dépasser 1 %, dans ce cas, la valeur doit être estimée.
a) Méthode 1: Le point zéro est calculé par extrapolation d'une fonction lissée à partir de la courbe
d’application de la force (voir courbe a de la Figure 1); un lissage au moyen d’une loi puissance avec
l’exposant comme paramètre d’ajustement maintenu dans l’intervalle 1 ≤ m ≤ 2 est recommandé. Le
lissage doit être appliqué aux valeurs dans l'intervalle entre le premier point de données enregistré et
à moins de 5 % de la profondeur de pénétration maximale. Les données lissées ne doivent pas contenir
de changement dans la réponse en pénétration telle qu’un début de plastification. Il est recommandé
que les données soient enregistrées pendant l’approche (avant le contact) afin qu’elles puissent être
utilisées pour la détermination du point zéro. L'incertitude du point zéro calculé résulte des paramètres
du lissage, de la fonction de lissage et de la longueur de l'extrapolation. L’incertitude est calculée
comme l’erreur standard de l’ordonnée à l’origine de la fonction d’ajustement à force nulle avec l’axe des
profondeurs.
NOTE 1 La première partie de la courbe de pénétration peut être affectée par les vibrations ou d'autres bruits.
b) Méthode 2: Le point zéro est le point de contact déterminé pendant le premier accroissement de la force
d'essai ou de la rigidité du contact. À ce point de contact, l'incrément en force ou en déplacement doit
être suffisamment petit pour que l'incertitude sur le point zéro soit inférieure à la limite requise.
−4
NOTE 2 Des valeurs typiques de petit incrément de force sont de 10 F pour le macro-intervalle et sont
max
inférieures à 5 µN pour les micro et macro-intervalles.
8.4 Le cycle d'essai peut être soit à force contrôlée, soit à profondeur de pénétration contrôlée. Les
paramètres contrôlés peuvent varier soit en continu, soit par paliers. Une description complète de toutes les
parties du cycle d'essai doit être indiquée dans le rapport d'essai, y compris:
a) le type de contrôle (c'est-à-dire contrôle en force ou en déplacement, et s'il y a modification des
paramètres contrôlés par paliers ou en continu);
b) la force maximale (ou le déplacement maximal);
c) la fonction d'application de la force (ou du déplacement);
d) la longueur et la position de chaque période de maintien;
e) la fréquence d'acquisition des données (ou le nombre de points expérimentaux).
NOTE Un exemple de cycle pour les nano et micro-intervalles est: temps d'application de la force 30 s; temps de
maintien à F 30 s; temps de retrait de la force 10 s. Un temps de maintien de 60 s pour mesurer la dérive thermique
max
peut également être nécessaire (voir Annexe G).
Le temps passé pour effectuer l’essai peut avoir une influence sur les résultats obtenus. De façon à obtenir
des résultats d'essai comparables, le temps nécessaire à l'essai doit être enregistré et consigné.
8.5 La force d'essai doit être appliquée sans choc ni vibration susceptible d'affecter significativement les
résultats d'essai jusqu'à ce que la force d'essai soit appliquée ou le déplacement en pénétration atteigne la
valeur prescrite. La force et le déplacement doivent être enregistrés aux intervalles de temps indiqués dans
le rapport d'essai.
Lors de la détermination du point de contact du pénétrateur avec l'éprouvette, la vitesse d'approche du
pénétrateur doit être suffisamment faible afin que les caractéristiques mécaniques de la surface ne soient
pas modifiées par l'impact. Pour des empreintes pour le macro-intervalle, il convient qu’elle ne dépasse
pas 2 µm/s. Il convient que la vitesse d’approche immédiatement avant le contact divisée par la vitesse
d’acquisition du signal de déplacement ne soit pas supérieure à 1 nm dans le nano-intervalle et à 5 nm dans
le micro-intervalle. Il est recommandé que les utilisateurs indiquent la vitesse d'approche dans le rapport
d'essai.
Les ensembles de données force/profondeur de pénétration/temps ne sont comparables que si le même
pénétrateur et le même cycle (profil) d'essai sont utilisés. Le profil d'essai doit être spécifié en termes de
force d'essai appliquée ou de déplacement en pénétration en fonction du temps. Les trois cycles les plus
courants sont:
a) vitesse constante d'application de la force d'essai;
b) vitesse constante de déplacement en pénétration;
c) vitesse constante de contrainte.
Des modes opératoires multi-cycles plus complexes comme les cycles de déchargement partiel peuvent
également être utilisés pour obtenir des informations à différentes forces d’essai dans une position de
mesurage.
Au moyen de modes opératoires multi-cycles plus complexes, tels que des cycles de déchargement partiel
de charge dans une pénétration qui augmente par incréments de la force pour obtenir de nombreuses
courbes de déchargement référencées au même point zéro, il est possible d’obtenir des informations sur la
compliance de contact pour différentes forces d’essai au niveau d’un site d’essai individuel.
La vitesse de retrait de la force d'essai appliquée est soumise aux exigences suivantes: un nombre suffisant
de points de données en vue de toute analyse ultérieure est enregistré pendant le retrait de la force d'essai
appliquée, et le fluage total ou tout fluage résiduel se situent dans des limites acceptables (voir Annexe G).
Si la vitesse de dérive est significative (voir 8.1 et Annexe G), les données de force et de profondeur doivent
être corrigées en utilisant la vitesse de dérive mesurée.
8.6 Tout au long de l'essai, la machine d'essai doit être protégée des chocs et vibrations, des courants d'air
et des variations de température susceptibles d'influencer significativement le résultat d'essai.
8.7 Il est important que les résultats d'essai ne soient pas affectés par la présence d'une interface, d'une
surface libre ou par toute déformation plastique produite par une empreinte précédente au cours d'une série.
L'effet de l'un quelconque de ces facteurs dépend de la géométrie du pénétrateur et des caractéristiques
des matériaux composant l'éprouvette. Les empreintes doivent se situer à une distance des interfaces ou
surfaces libres d'au moins trois fois leur diamètre, et la distance minimale entre les empreintes doit être d'au
moins cinq fois le diamètre le plus grand de l'empreinte. Pour les mesurages de module, une distance d’au
moins 20 fois le diamètre de pénétration est recommandée par rapport au bord de l’échantillon.
Le diamètre de l'empreinte est le diamètre, dans le plan à la surface de l'éprouvette, de l'impression
circulaire d'une empreinte produite par un pénétrateur sphérique. Pour les impressions non circulaires, le
diamètre d'empreinte est le diamètre du plus petit cercle capable de circonscrire l'empreinte. Des fissures
accidentelles peuvent se produire aux coins de l'empreinte. Dans ce cas, il convient d'inclure la fissure dans
le diamètre de l'empreinte.
Les distances minimales spécifiées entre les empreintes ou entre une empreinte et le bord de l’éprouvette
conviennent mieux aux matériaux céramiques et aux métaux tels que le fer et ses alliages. Pour les matériaux
plus tendres ou très fragiles, il est recommandé d'utiliser des distances d'au moins 10 fois le diamètre
d'empreinte.
En cas de doute, il est recommandé que les valeurs de la première empreinte soient comparées à celles
des empreintes ultérieures de la série. Si une différence importante est constatée dans un échantillon
nominalement homogène, il se peut que les empreintes soient trop rapprochées et il convient d'accroître la
distance. Un accroissement de la distance par un facteur deux est suggéré.
Il peut être souhaitable de mesurer les revêtements de faibles épaisseurs dans la section (par exemple
pour éviter des problèmes dus à la rugosité de surface). Dans ce cas, l’épaisseur du revêtement peut être
insuffisante pour respecter les exigences d’espacement minimal telles que spécifiées ci-avant. De plus
faibles espacements peuvent être utilisés si l’on dispose d’une preuve expérimentale que cela n’influence pas
significativement les ensembles de données force/profondeur de pénétration/temps par comparaison à des
empreintes correctement espacées sur des éprouvettes similaires avec des revêtements plus épais.
9 Incertitude des résultats
Une évaluation complète de l'incertitude doit être effectuée compliance au Guide ISO/IEC 98-3. Une
description détaillée des méthodes d’évaluation de l’incertitude est donnée à l’Annexe H.
L'approche calcule une incertitude combinée à partir de contributions individuelles. Celles-ci peuvent être
groupées en incertitudes aléatoires et incertitudes systématiques. Les paramètres individuels peuvent
contribuer à l’un ou aux deux types d’incertitude pour la détermination de l’incertitude totale de mesure. Par
exemple, l’incertitude pour le déplacement mesuré peut avoir une composante aléatoire due à la résolution
de l’échelle utilisée et au bruit lié aux vibrations, etc., plus une composante systématique due à l’incertitude
d’étalonnage du capteur de déplacement. Les sources suivantes d’incertitude doivent être considérées:
— fixation du point zéro;
— mesurage de la force et du déplacement (c’est-à-dire bruit de fond y compris les effets des vibrations
ambiantes et les changements d'intensité du champ magnétique, etc.);
— lissage de la courbe de retrait de la force;
— vitesse de dérive thermique;
— surface de contact due à la rugosité de surface;
— force, déplacement, calibration;
— compliance de la machine d'essai;
— valeurs d'étalonnage de la fonction de l'aire du pénétrateur;
— dérive de l'étalonnage due à l'incertitude sur la température de la machine d'essai et au temps depuis le
dernier étalonnage;
— inclinaison de la surface d'essai.
Il peut ne pas toujours être possible de quantifier toutes les contributions identifiées à l'incertitude aléatoire.
Dans ce cas, une estimation de l'incertitude-type peut être obtenue par l'analyse statistique d'empreintes
répétées. Il convient de veiller à ce que les incertitudes-types systématiques, susceptibles de contribuer à
l'incertitude-type aléatoire, ne soient pas comptées deux fois (voir Guide ISO/IEC 98-3:2008, Article 4).
Des lignes directrices pour l’évaluation de l’incertitude dans la détermination de la dureté et de paramètres
relatifs aux matériaux (Annexe A) sont données à l’Annexe H.
10 Rapport d’essai
Le rapport d'essai doit contenir les informations suivantes:
a) la référence au présent document ISO 14577-1:2026;
b) tous renseignements nécessaires à l'identification de l'éprouvette;
c) la forme et le matériau du pénét rateur et, lorsqu’elle est utilisée, la fonction de l'aire détaillée du
pénétrateur;
d) le cycle d'essai (méthode de contrôle et description complète du profil du cycle); il convient que cela
inclut:
1) les valeurs de réglage,
2) les vitesses et les temps de maintien de la force ou du déplacement,
3) la position et la longueur des points de maintien, et
4) la fréquence d'acquisition de
...







