ISO 4545-3:2017

Metallic materials — Knoop hardness test — Part 3: Calibration of reference blocks

ISO 4545-3:2017 specifies the method for the calibration of reference blocks to be used for the indirect verification of Knoop hardness testing machines as specified in ISO 4545‑2. The method is applicable only for indentations with long diagonals ≥0,020 mm.

Matériaux métalliques — Essai de dureté Knoop — Partie 3: Étalonnage des blocs de référence

ISO 4545-3:2017 spécifie la méthode pour l'étalonnage des blocs de référence à utiliser pour la vérification indirecte des machines d'essai de dureté Knoop conformément à l'ISO 4545‑2. La méthode s'applique uniquement aux empreintes de longue diagonale supérieure ou égale à 0,020 mm.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 13-Dec-2017
• ICS: 77.040.10 - Mechanical testing of metals
• Technical Committee: ISO/TC 164/SC 3 - Hardness testing
• Drafting Committee: ISO/TC 164/SC 3 - Hardness testing
• Current Stage: 9020 - International Standard under periodical review
• Start Date: 15-Oct-2022
• Completion Date: 15-Oct-2022

Relations

• Revises: ISO 4545-3:2005 - Metallic materials — Knoop hardness test — Part 3: Calibration of reference blocks
• Effective Date: 25-May-2013

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 4545-3
Second edition
2017-12
Metallic materials — Knoop
hardness test —
Part 3:
Calibration of reference blocks
Matériaux métalliques — Essai de dureté Knoop —
Partie 3: Étalonnage des blocs de référence
Reference number
ISO 4545-3:2017(E)
ISO 2017
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ISO 4545-3:2017(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2017, Published in Switzerland

All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form

or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior

written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of

the requester.
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ISO 4545-3:2017(E)
Contents Page

Foreword ........................................................................................................................................................................................................................................iv

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 1

4 Manufacture of the reference block ................................................................................................................................................. 1

4.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 1

4.2 Thickness ..................................................................................................................................................................................................... 1

4.3 Test surface area .................................................................................................................................................................................... 1

4.4 Magnetism ......... .......................................................................................................................................................................................... 2

4.5 Flatness and parallelism ................................................................................................................................................................. 2

4.6 Surface roughness ................................................................................................................................................................................ 2

4.7 Prevention of the regrind of the test surface ................................................................................................................ 2

5 Calibration machine .......................................................................................................................................................................................... 2

5.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 2

5.2 Direct verification ................................................................................................................................................................................. 2

5.3 Traceability of verification instruments ........................................................................................................................... 2

5.4 Test force ...................................................................................................................................................................................................... 3

5.5 Indenter ......... ................................................................................................................................................................................................ 3

5.6 Diagonal measurement system ................................................................................................................................................. 3

6 Calibration procedure ..................................................................................................................................................................................... 3

7 Number of indentations ................................................................................................................................................................................ 4

8 Uniformity of hardness .................................................................................................................................................................................. 4

8.1 Relative non-uniformity .................................................................................................................................................................. 4

8.2 Uncertainty of measurement ...................................................................................................................................................... 4

9 Marking .......................................................................................................................................................................................................................... 4

10 Calibration certificate ..................................................................................................................................................................................... 5

11 Validity ............................................................................................................................................................................................................................ 5

Annex A (informative) Adjustment of Köhler illumination systems ................................................................................... 6

Annex B (informative) Uncertainty of mean hardness value of hardness-reference blocks......................7

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................12

© ISO 2017 – All rights reserved iii
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ISO 4545-3:2017(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards

bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out

through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical

committee has been established has the right to be represented on that committee. International

organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.

ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of

electrotechnical standardization.

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 documents 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).

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of

patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation on 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 the following

URL: 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.

This second edition cancels and replaces the third edition (ISO 4545-3:2005), which has been technically

revised.

Significant technical changes from the previous edition of this document include:

— the requirements for the maximum test surface area of the reference block have been added;

— the requirements for the maximum uncertainty of the line intervals on the stage micrometer have

been revised;

— the requirements for the calibration and verification of the measuring system have been revised, as

per ISO 4545-2;

— the requirements for the uniformity of the reference block hardness have been revised to account

for different numbers of calibration indentations;

— the timing requirements for the approach velocity and the time duration at maximum test force

have been revised to indicate a target time value;
— Annex B has been revised
A list of all parts in the ISO 4545 series can be found on the ISO website.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 4545-3:2017(E)
Metallic materials — Knoop hardness test —
Part 3:
Calibration of reference blocks
1 Scope

This document specifies the method for the calibration of reference blocks to be used for the indirect

verification of Knoop hardness testing machines as specified in ISO 4545-2.
The method is applicable only for indentations with long diagonals ≥0,020 mm.
2 Normative references

The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content

constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For

undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

ISO 376:2011, Metallic materials — Calibration of force-proving instruments used for the verification of

uniaxial testing machines
ISO 4545-1, Metallic materials — Knoop hardness test — Part 1: Test method

ISO 4545-2, Metallic materials — Knoop hardness test — Part 2: Verification and calibration of testing

machines
3 Terms and definitions
No terms and definitions are listed in this document.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

— IEC Electropedia: available at http://www.electropedia.org/
— ISO Online browsing platform: available at http://www.iso.org/obp
4 Manufacture of the reference block
4.1 General

The block shall be specially manufactured for use as a hardness-reference block using a manufacturing

process that will give the necessary homogeneity, stability of structure and uniformity of surface

hardness.
4.2 Thickness
Each metal block to be calibrated shall be of a thickness not less than 5 mm.
4.3 Test surface area
The test surface area of the reference block shall not exceed 40 cm .
© ISO 2017 – All rights reserved 1
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ISO 4545-3:2017(E)
4.4 Magnetism

The reference blocks shall be free of magnetism. It is recommended that the manufacturer ensure that

the blocks, if made of steel, have been demagnetized at the end of the manufacturing process (before

calibration).
4.5 Flatness and parallelism

The maximum deviation in flatness of the test and support surfaces shall not exceed 0,005 mm. The

maximum error in parallelism shall not exceed 0,010 mm in 50 mm.
4.6 Surface roughness

The test surface shall be free from scratches that interfere with the measurement of the indentations.

[1]

The test surface roughness, Ra, shall not exceed 0,05 µm . The bottom support surface shall be a finely

ground finish or better.
4.7 Prevention of the regrind of the test surface

To verify that no material is subsequently removed from the reference block, the thickness at the time

of calibration shall be marked on the reference block to the nearest 0,01 mm, or an identifying mark

shall be made on the test surface [see 8.2 e)].
5 Calibration machine
5.1 General

In addition to fulfilling the general requirements specified in ISO 4545-2, the calibration machine shall

also meet the requirements given in 5.2 to 5.6.

NOTE The criteria specified in this document for the performance of the calibration machine have been

developed and refined over a significant period of time. When determining a specific tolerance that the machine

needs to meet, the uncertainty associated with the use of measuring equipment and/or reference standards has

been incorporated within this tolerance, and it would therefore be inappropriate to make any further allowance

for this uncertainty by, for example, reducing the tolerance by the measurement uncertainty. This applies to all

measurements made when performing a direct verification of the calibration machine.

5.2 Direct verification

The calibration machine shall be directly verified in intervals not exceeding 12 months.

Direct verification involves
— calibration of the test force,
— verification of the indenter,
— calibration and verification of the diagonal measuring system, and

— verification of the testing cycle, and if not possible, at least the force versus time behaviour.

5.3 Traceability of verification instruments

The instruments used for verification and calibration shall be traceable to national standards.

2 © ISO 2017 – All rights reserved
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ISO 4545-3:2017(E)
5.4 Test force

Each test force shall be verified at three different positions of the plunger, spaced at approximately

equal increments covering the limits of travel used during testing. At each position, the force shall be

measured three times using an elastic proving device, according to ISO 376:2011, Class 0,5 or better, or

by another method having the same or better accuracy. Each measurement shall agree with the nominal

value to within ±0,5 %.
5.5 Indenter
The indenter shall comply with ISO 4545-2 and meet the following requirements:

a) the four faces of the rhombic-based diamond pyramid shall be highly polished, free from surface

defects, and flat within 0,000 3 mm;

b) the angle β (see ISO 4545-1), between opposite edges at the vertex of the diamond pyramid, shall be

(130 ± 0,1)°;

c) the angle between the axis of the diamond pyramid and the axis of the indenter holder (normal to

the seating surface) shall not exceed 0,3°;

d) the point of the diamond indenter shall be examined with a high-power measuring microscope

or preferably with an interference microscope. If the four faces do not meet at a point, the line of

junction, as described in ISO 4545-2, between opposite faces shall be less than 0,000 3 mm.

A valid calibration certificate shall exist which confirms the geometrical deviations of the indenter.

5.6 Diagonal measurement system

The scale of the diagonal measuring system shall be graduated to permit estimation of the diagonals of

the indentation to the greater of 0,000 15 mm or 0,25 % of the length measured.

The system for measuring the long diagonal of the indentation shall be verified at each magnification

and for each incorporated line scale to be used in two perpendicular measurement axes (if applicable),

by performing measurements on an accurately ruled stage micrometer. Measurements shall be made

at a minimum of five evenly spaced intervals, arranged centrally in the field of view, covering each

working range.
The maximum expanded uncertainty of the dist
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 4545-3
Deuxième édition
2017-12
Matériaux métalliques — Essai de
dureté Knoop —
Partie 3:
Étalonnage des blocs de référence
Metallic materials — Knoop hardness test —
Part 3: Calibration of reference blocks
Numéro de référence
ISO 4545-3:2017(F)
ISO 2017
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ISO 4545-3:2017(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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Droits de reproduction réservés. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée

sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur

l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à

l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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ISO 4545-3:2017(F)
Sommaire Page

Avant-propos ..............................................................................................................................................................................................................................iv

1 Domaine d'application ................................................................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1

3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 1

4 Fabrication du bloc de référence ......................................................................................................................................................... 1

4.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 1

4.2 Épaisseur ...................................................................................................................................................................................................... 1

4.3 Surface d’essai ......................................................................................................................................................................................... 2

4.4 Magnétisme ................................................................................................................................................................................................ 2

4.5 Planéité et parallélisme ................................................................................................................................................................... 2

4.6 Rugosité de surface ............................................................................................................................................................................. 2

4.7 Prévention du repolissage de la surface d’essai ......................................................................................................... 2

5 Machine d’étalonnage ..................................................................................................................................................................................... 2

5.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 2

5.2 Vérification directe .............................................................................................................................................................................. 2

5.3 Traçabilité des instruments de vérification ................................................................................................................... 3

5.4 Force d’essai .............................................................................................................................................................................................. 3

5.5 Pénétrateur ................................................................................................................................................................................................ 3

5.6 Système de mesure de la diagonale ...................................................................................................................................... 3

6 Mode opératoire d’étalonnage ............................................................................................................................................................... 4

7 Nombre d’empreintes ..................................................................................................................................................................................... 4

8 Uniformité de la dureté ................................................................................................................................................................................. 4

8.1 Non-uniformité relative ................................................................................................................................................................... 4

8.2 Incertitude de mesure ...................................................................................................................................................................... 5

9 Marquage ...................................................................................................................................................................................................................... 5

10 Certificat d’étalonnage ................................................................................................................................................................................... 5

11 Validité ............................................................................................................................................................................................................................ 5

Annexe A (informative) Réglage des systèmes d’éclairage de Köhler ................................................................................ 6

Annexe B (informative) Incertitude de la valeur de dureté moyenne des blocs de référence

de dureté ....................................................................................................................................................................................................................... 7

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................12

© ISO 2017 – Tous droits réservés iii
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ISO 4545-3:2017(F)
Avant-propos

L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes

nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est

en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude

a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,

gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.

L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (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'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable

de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant

les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de

l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de

brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).

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 le lien suivant: www.iso.org/avant-propos.

Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 164, Essais mécaniques des métaux,

sous-comité SC 3, Essais de dureté.

Cette seconde édition annule et remplace la première édition (ISO 4545-3:2005), qui a fait l’objet d’une

révision technique.

Le présent document a fait l’objet de modifications importantes du point de vue technique par rapport

à l’édition précédente:

— ajout d’exigences concernant la surface d’essai maximale des blocs de référence;

— révision des exigences relatives à l’incertitude maximale des intervalles séparant les graduations de

l’échelle du micromètre;

— révision des exigences relatives à l’étalonnage et la vérification du système de mesure, conformément

à l’ISO 4545-2;

— révision des exigences concernant l’uniformité de la dureté des blocs de référence pour tenir compte

de différents nombres d’empreintes d’étalonnage;

— révision des exigences temporelles concernant la vitesse d’approche de la force d’essai et le temps

de maintien de la force d’essai maximale pour indiquer une valeur de temps cible;

— révision de l’Annexe B.

Une liste de toutes les parties de la série ISO 4545 est disponible sur le site Internet de l’ISO.

iv © ISO 2017 – Tous droits réservés
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NORME INTERNATIONALE ISO 4545-3:2017(F)
Matériaux métalliques — Essai de dureté Knoop —
Partie 3:
Étalonnage des blocs de référence
1 Domaine d'application

Le présent document spécifie la méthode pour l’étalonnage des blocs de référence à utiliser pour la

vérification indirecte des machines d’essai de dureté Knoop conformément à l’ISO 4545-2.

La méthode s’applique uniquement aux empreintes de longue diagonale supérieure ou égale à 0,020 mm.

2 Références normatives

Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des

exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les

références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels

amendements).

ISO 376:2011, Matériaux métalliques — Étalonnage des instruments de mesure de force utilisés pour la

vérification des machines d’essais uniaxiaux

ISO 4545-1, Matériaux métalliques — Essai de dureté Knoop — Partie 1: Méthode d’essai

ISO 4545-2, Matériaux métalliques — Essai de dureté Knoop — Partie 2: Vérification et étalonnage des

machines d’essai
3 Termes et définitions
Aucun terme ni définition 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:
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http://www.electropedia.org/
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https://www.iso.org/obp
4 Fabrication du bloc de référence
4.1 Généralités

Le bloc doit être fabriqué spécifiquement en vue d’une utilisation en tant que bloc de référence de dureté

à l’aide d’un procédé de fabrication qui assure l’homogénéité, la stabilité de la structure et l’uniformité

de la dureté de surface nécessaires.
4.2 Épaisseur

Chaque bloc métallique à étalonner doit avoir une épaisseur supérieure ou égale à 5 mm.

© ISO 2017 – Tous droits réservés 1
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ISO 4545-3:2017(F)
4.3 Surface d’essai
La surface d’essai du bloc de référence ne doit pas dépasser 40 cm .
4.4 Magnétisme

Les blocs de référence ne doivent pas être aimantés. Il est recommandé que le fabricant fasse en sorte

que les blocs, s’ils sont faits en acier, aient été démagnétisés à la fin du procédé de fabrication (avant

étalonnage).
4.5 Planéité et parallélisme

L’écart maximal de planéité des surfaces d’essai et d’appui ne doit pas dépasser 0,005 mm. L’erreur

maximale de parallélisme ne doit pas dépasser 0,010 mm/50 mm.
4.6 Rugosité de surface

La surface d’essai doit être exempte de rayures pouvant interférer avec le mesurage des empreintes.

[1]

La rugosité de la surface d’essai, Ra, ne doit pas dépasser 0,05 µm. La surface d’appui inférieure doit

comporter un fini meulé fin ou mieux.
4.7 Prévention du repolissage de la surface d’essai

Afin de vérifier qu’il n’a pas été enlevé ultérieurement de matière sur le bloc de référence, son épaisseur

au moment de l’étalonnage, arrondie à 0,01 mm près, doit y être marquée, ou une marque d’identification

doit être apposée sur la surface d’essai [voir 8.2 e)].
5 Machine d’étalonnage
5.1 Généralités

Outre le respect des exigences générales spécifiées dans l’ISO 4545-2, la machine d’étalonnage doit

également satisfaire aux exigences de 5.2 à 5.6.

NOTE Les critères définis dans le présent document pour les performances de la machine d’étalonnage

ont été élaborés et affinés sur une longue période. Lors de la détermination d’une tolérance spécifique qu’il est

nécessaire que la machine atteigne, cette tolérance intègre l’incertitude liée à l’utilisation du matériel de mesure

et/ou les normes de référence; il ne serait donc pas opportun de tenir compte de cette incertitude en incluant une

marge supplémentaire, par exemple, en réduisant la tolérance par l’incertitude du mesurage. Cela s’applique à

tous les mesurages effectués lors de la réalisation de la vérification directe de la machine d’étalonnage.

5.2 Vérification directe

La machine d’étalonnage doit avoir fait l’objet d’une vérification directe au cours des 12 derniers mois.

La vérification directe comporte:
— l’étalonnage de la force d’essai;
— la vérification du pénétrateur;
— l’étalonnage et la vérification du système de mesure de la diagonale; et

— la vérification du cycle d’essai et, si possible, au moins le comportement de la force en fonction

du temps.
2 © ISO 2017 – Tous droits réservés
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ISO 4545-3:2017(F)
5.3 Traçabilité des instruments de vérification

Les instruments utilisés pour la vérification et l’étalonnage doivent pouvoir être tracés jusqu’à des

étalons nationaux.
5.4 Force d’essai

Chaque force d’essai doit être vérifiée en trois positions différentes du porte-pénétrateur, espacées

d’une façon approximativement égale et couvrant les limites du déplacement utilisées lors de l’essai. À

chaque position, la force doit être mesurée trois fois au moyen d’un instrument élastique de mesure de

force de classe 0,5 ou supérieure, conformément à l’ISO 376:2011, ou par une autre méthode ayant une

exactitude identique ou supérieure. Aucune des valeurs ne doit s’écarter de la valeur nominale de plus

de ± 0,5 %.
5.5 Pénétrateur
Le pénétrateur doit respecter l’ISO 4545-2 ainsi que les exigences suivantes:

a) les quatre faces de la pyramide à base rhombique doivent être parfaitement polies, exemptes de

défauts de surface et planes à 0,000 3 mm près;

b) l’angle β (voir l’ISO 4545-1) entre deux faces opposées au sommet de la pyramide en diamant doit

être égal à (130 ± 0,1)°;

c) l’angle entre l’axe de la pyramide en diamant et l’axe du porte-pénétrateur (perpendiculairement à

la face d’appui) doit être inférieur à 0,3°;

d) la pointe du pénétrateur en diamant doit être examinée à l’aide d’un microscope de mesure à

haute résolution ou de préférence à l’aide d’un microscope à interférence. Si les quatre faces ne

se rejoignent pas en un point, l’arrête commune, telle que décrite dans l’ISO 4545-2entre les faces

opposées doit faire moins de 0,000 3 mm.

Un certificat d’étalonnage valable doit être disponible et confirmer les écarts géométriques du

pénétrateur.
5.6 Système de mesure de la diagonale

L’échelle du système de mesure de la diagonale doit être graduée pour permettre l’estimation des

diagonales de l’empreinte, à 0,000 15 mm près ou 0,25 % de la longueur mesurée, la valeur la plus

grande étant retenue.

Le système de mesure de la longue diagonale de l’empreinte doit être vérifié à chaque grandissement

utilisé et pour chaque échelle de graduation intégrée utilisée selon deux axes de mesure perpendiculaires

(le cas échéant), avec un micromètre possédant une échelle linéaire graduée. Les mesurages doivent

être effectués en un minimum de cinq intervalles régulièrement espacés, disposés de façon centrale

dans le champ de vision et couvrant chaque pl
...