Государственный первичный эталон твёрдости по шкалам Виккерса и шкалам Кнупа ГЭТ 31-2024

Приведены результаты исследований, направленных на обеспечение единства измерений твёрдости по шкалам Виккерса и по шкалам Кнупа. Рассчитаны составляющие случайной и систематической погрешности воспроизведения чисел твёрдости Виккерса HV в диапазоне 2000–5000 и чисел твёрдости Кнупа HK в диапазоне 17–2500. Исследования обусловлены, во-первых, тем, что твёрдость керамик, применяемых в промышленности и медицине, больше 2000 HV, и измерения твёрдости по шкалам Виккерса изделий из указанных керамик не прослеживались к Государственному первичному специальному эталону твёрдости металлов по шкалам Виккерса ГЭТ 31-2010. Во-вторых, отпечаток наконечника Виккерса имеет квадратную форму, поэтому при измерениях твёрдости на ограниченном участке поверхности, например вблизи сварного шва, один из углов отпечатка выходит за границы измеряемой зоны, что приводит к некорректной оценке твёрдости исследуемого участка поверхности. Метод Кнупа, реализуемый с применением наконечника, основание которого выполнено в виде ромба с одной короткой стороной, решает проблему корректного исследования твёрдости на ограниченном участке поверхности. Разработана и включена в состав Государственного первичного эталона твёрдости по шкалам Виккерса и шкалам Кнупа ГЭТ 31-2024 эталонная установка, позволяющая воспроизводить числа твёрдости Виккерса HV в диапазоне 2000–5000 и числа твёрдости Кнупа в диапазоне 17–2500. Таким образом, обеспечена прослеживаемость результатов измерений, полученных с применением твердомеров, к ГЭТ 31-2024. Исследованы метрологические характеристики ГЭТ 31-2024. Применение прослеживаемых к ГЭТ 31-2024 твердомеров позволяет точно оценивать механические свойства   новых   материалов,   прогнозировать   эксплуатационные   характеристики   изделий из новых материалов, повысить достоверность контроля твёрдости изделий.

1. А. С. Дойников (ред.). Лекции по метрологии. ФГУП «ВНИИФТРИ», Менделеево (2018).

2. Асланян Э. Г., Пивоваров В. А., Асланян А. Э. и др. Государственный первичный специальный эталон твёрдости металлов по шкалам Виккерса. Измерительная техника, (5), 3–7 (2012). https://elibrary.ru/17870860

3. Aslanyan E., Herrman K. Final report on COOMET Vickers PTB/VNIIFTRI key comparison (COOMET.M.H-K1.b and COOMET.M.H-K1.c), Metrologia, 50(1A), 070082013 (2013). https://doi.org/10.1088/0026-1394/50/1A/07008

4. Асланян А. Э. Региональные сличения национальных первичных эталонов твёрдости по шкалам Виккерса и Бринелля. Измерительная техника, (8), 21–24 (2021). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-8-21-2

5. Chicot D., Mercier D., Roudet F., Silva K., Staia M. H., Lesage J. Comparison of instrumented Knoop and Vickers hardness measurements on various soft materials and hard ceramics. Journal of the European Ceramic Society, 27(4), 1905– 1911 (2007). https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2006.06.011

6. Yamamoto T., Yamamoto M., Hattori K. Study on methods for measuring Vickers indentations. HARDMEKO 2010 IMEKO 2010 TC3, TC5 and TC22 Conferences Metrology in Modern Context, Pattaya, Thailand, 22–25 November 2010.

7. Herrmann K. Knoop ISO 4545 and ASTM E284 Procedures. In K. Herrmann (eds). Hardness Testing Principles and Applications, pp. 62–65. ASM International, Novelty, USA (2011).

8. Giannakopoulos A. E., Zisis Th. Analysis of Knoop indentation. International Journal of Solids and Structures, 48(1), 175–190 (2011). https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2010.09.014

9. Aslanyan E., Pivovarov V., Aslanyan A. et al. Load range expansion of national primary hardness standard machine on Vickers scales. XX IMEKO World Congress Metrology for Green Growth, Busan, Republic of Korea, 9−14 September 2012.

10. Fabijanic T. A., Katic M., Alar Z., Menelao F. Comparison of Vickers hardness measurement in high hardness range. XXI IMEKO World Congress “Measurement in Research and Industry”, Prague, Czech Republic, August 30 – September 4, 2015. https://www.researchgate.net/publication/281460600

11. Prato A., Origlia C., Germak A. Verifi cation of Knoop indenters with a Vickers-addressed optical system. Measurement, 163, 107928 (2020). https://doi.org/10.1016/j.measurement.2020.107928

12. Сорокина П. В. Метрологическое исследование эталонной установки для воспроизведения чисел твёрдости Кнупа. Альманах современной метрологии, (2(30)), 89–93 (2022). https://elibrary.ru/nggldz

13. Takagi S., Tanaka Y., Seino Y. Comparison of microscopic observation techniques to determine Vickers indentation diagonal length. IMEKO 14th TC5 Conference on the Measurement of Hardness (together with the 24th TC3 Conference on the Measurement of Force, Mass and Torque, the 6th TC16 Conference on Pressure and Vacuum Measurement, and the 5th TC22 Conference on Vibration Measurement), Cavtat-Dubrovnik, Croatia, 11–13 October 2022. https://doi.org/10.21014/tc5-2022.049