金属材料+硬度和材料参数的仪器化压入试验+第3部分：标准块的标定gbt+21838.3-2022

《金属材料硬度和材料参数的仪器化压入试验第3部分：标准块的标定gb/t21838.3-2022》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4标准块的制造5标准机5.1一般要求5.2试验力的校准contents目录5.3压头的检验5.3.1一般要求5.3.2维氏压头5.3.3玻氏、改进型玻氏、直角立方体压头、硬质合金球压头和圆锥压头5.4位移测量装置的检验5.5试验循环的检测contents目录6标定方法7压痕数目8标准块的均匀度9标志10有效性参考文献011范围本部分规定了通过仪器化压入试验确定金属材料硬度和材料参数的方法，包括试验原理、设备要求、试样制备、试验程序、结果计算和试验报告等方面的要求。适用于采用仪器化压入试验对金属材料进行硬度及材料参数的测定。适用于不同类型（如布氏、洛氏、维氏等）的压头在不同试验条件下的压入试验。涵盖的试验类型适用的材料范围本部分适用于金属材料的硬度及材料参数测定，包括钢铁、有色金属及其合金等。对于某些特殊金属材料，可能需要根据其具体特性对试验方法进行适当调整，但总体原则和要求仍应遵循本部分的规定。0102不适用的情形说明对于金属材料在高温、低温、腐蚀等特殊环境下的硬度及材料参数测定，可能需要根据相关标准和规范进行额外考虑和补充。本部分不适用于非金属材料（如陶瓷、塑料等）的硬度及材料参数测定。022规范性引用文件GB/T1172黑色金属硬度及材料参数半自动仪器化压痕试验GB/T2975钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备GB/T228.1金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法GB/T4340.1金属材料维氏硬度试验第1部分：试验方法GB/T20779金属材料蠕变-疲劳试验方法引用标准0103020405123硬度（Hardness）表示材料局部抵抗硬物压入其表面的能力，是金属材料的重要性能指标之一。标准块（StandardBlock）是用于标定仪器化压入试验机的标准试样，其材料和硬度值应已知且稳定。标定（Calibration）是指利用标准块对仪器进行校准，以确保试验结果的准确性和可靠性。术语和定义本部分规定了金属材料硬度和材料参数的仪器化压入试验中标准块的标定方法，包括标定原理、标定设备、标定程序、数据处理和标定结果表达等。标定过程中应选择合适的标准块，其硬度值应覆盖被测材料的硬度范围，并根据试验机的要求选择合适的压头类型和试验力。标定完成后，应绘制标准块的压入深度-硬度曲线或载荷-硬度曲线，并根据曲线确定被测材料的硬度值。同时，应对标定结果进行不确定度评定，以给出硬度值的测量不确定度。技术内容033术语和定义压入试验通过一定的压头将压力施加于试样表面，测量压痕对角线长度或深度来评定材料硬度的试验方法。硬度表示材料抵抗被刻入或被刻入深度的能力，是金属材料重要的力学性能指标之一。仪器化压入采用带有测量系统的压入仪器，在压入过程中连续记录压入深度与所施加载荷之间的关系，并通过数据分析得到材料的硬度及其他相关参数。术语解释标准块01用于标定仪器化压入试验机的硬度及材料参数的标准试样，其材料和硬度值应均匀、稳定且符合相关标准规定。标定02通过一系列试验操作，确定仪器化压入试验机所测硬度值与标准块实际硬度值之间的对应关系，以保证试验结果的准确性和可靠性。试验环境03进行仪器化压入试验时，应确保试验环境（如温度、湿度等）的稳定，以减小外界因素对试验结果的影响。同时，操作人员应具备一定的专业技能和经验，以确保试验过程的规范性和安全性。定义说明044标准块的制造均匀性要求标准块材料应具备良好的均匀性，以确保压入试验结果的准确性和可靠性。稳定性要求所选材料应具有较高的化学和物理稳定性，以抵抗外界环境对标准块性能的影响。可追溯性要求材料应来自可靠的供应商，并具有完整的质量证明文件，以确保标准块的溯源性。4.1材料选择精密铸造采用精密铸造技术，确保标准块的形状和尺寸精度满足要求。热处理工艺通过适当的热处理工艺，消除材料内部应力，提高标准块的硬度和稳定性。表面处理对标准块表面进行精细处理，以获得光滑的压入表面，减小试验误差。4.2制造工艺03检验记录对每一批标准块的检验结果进行详细记录，以便后续质量追溯和问题分析。01加工工艺制定严格的加工工艺规程，确保每一道工序都符合标准要求，提高产品质量。02检验方法采用先进的检验设备和方法，对标准块的各项性能指标进行全面检测，确保产品合格。4.3加工与检验在标准块上标注清晰的编号、材料、硬度值等关键信息，方便用户识别和使用。采用防震、防潮、防锈的包装材料，确保标准块在运输和存储过程中的安全性和完整性。同时，附带必要的使用说明书和合格证明文件，为用户提供便利的使用体验。标识内容包装要求4.4标识与包装055标准机定义标准机是指用于进行压入试验的专用设备，其性能参数、结构特点和工作环境等均需满足相关标准规定。分类根据用途和试验需求，标准机可分为多种类型，如微型、小型、中型和大型等，以适应不同规格和尺寸的试样。5.1标准机的定义与分类包括电机、减速器、丝杠等部件，用于实现压头的垂直运动，对试样施加试验力。加载系统负责控制加载系统的运动，确保试验力按照设定的速率和大小施加在试样上。控制系统采用高精度传感器和测量技术，实时监测和记录试验过程中的力、位移等参数。测量系统包括试样夹持装置、防护罩、冷却系统等，以提供稳定的试验环境和保障操作安全。辅助系统5.2标准机的结构组成力值准确性标准机应具备高准确度的力值测量能力，以确保试验结果的可靠性。位移分辨率压入试验对位移的精度要求较高，因此标准机应具备高分辨率的位移测量系统。稳定性与可靠性在长时间连续工作过程中，标准机应保持良好的稳定性和可靠性，以确保试验数据的准确性和一致性。5.3标准机的性能要求应用范围标准机广泛应用于金属材料、非金属材料等硬度测试领域，为材料研发、质量控制等提供重要依据。选择依据在选择标准机时，需考虑试验需求、试样尺寸、预算等因素，以选择最适合的型号和规格。同时，还应关注设备的售后服务和技术支持等方面，以确保使用过程中的便捷性和可靠性。5.4标准机的应用与选择065.1一般要求03试验过程中应避免外部振动和干扰，确保试验数据的稳定性。01试验环境应满足相关标准和规定，确保试验结果的准确性和可靠性。02应控制试验室内的温度、湿度和清洁度，以减小外部环境对试验结果的影响。5.1.1试验环境应选用符合相关标准的仪器化压入试验机，并定期进行校准和检定。试验机的压头应满足标准要求，确保压入深度的准确性和一致性。应配备必要的安全防护装置，确保试验过程的安全性。5.1.2试验设备试验人员应具备相应的专业知识和技能，熟悉本标准的各项要求。应严格遵守试验操作规程，确保试验过程的规范性和结果的有效性。在试验过程中，应认真记录各项数据，以便后续分析和处理。5.1.3试验人员在制备试验样品时，应注意保持其原始状态，避免产生额外的缺陷或损伤。应根据试验要求选择合适的样品尺寸和形状，以确保试验结果的准确性。试验样品应符合相关标准和规定，确保其具有代表性和可比性。5.1.4试验样品075.2试验力的校准试验力是压入试验中影响测量结果的关键因素，其准确性直接关系到硬度等参数的测量精度。确保测量准确性通过试验力的校准，可以评估压入试验仪器的性能，确保其满足相关标准和规范的要求。仪器性能评估校准后的试验力能够更真实地反映材料的性能，从而提高测试数据的可靠性和有效性。提高数据可靠性试验力校准的重要性通过使用标准砝码或测力计等静态测量设备，对压入试验仪器输出的试验力进行直接校准。这种方法简单易行，但可能受到环境温度、湿度等因素的影响。静态校准法利用已知硬度的标准块进行压入试验，通过对比压痕深度与标准值之间的差异，间接校准试验力。这种方法更接近实际工作条件，能够更全面地评估仪器的性能。动态校准法试验力校准的方法校准记录进行校准时应详细记录校准过程、所用设备、校准结果等信息，以便后续追溯和比对。校准结果的判定与处理根据校准结果，判断试验力是否满足要求，如超出允许范围，应及时进行调整或维修，确保仪器的正常使用。校准周期为确保试验力的持续准确性，应定期进行校准，校准周期可根据仪器使用频率和稳定性等因素确定。试验力校准的注意事项085.3压头的检验检验目的确保压头几何尺寸和性能参数符合标准要求，提高测试的准确性和可靠性。定期对压头进行检验，以及时发现和更换损坏或不合格的压头。观察压头表面是否平整、无缺陷，确保压头在测试过程中能够均匀施力。压头外观检查使用精密测量工具对压头的关键尺寸进行测量，如直径、角度等，确保其符合标准规定。压头尺寸测量通过标准块对压头进行标定，评估其硬度、弹性模量等性能参数，确保测试结果的准确性。压头性能评估检验内容与方法03检验完成后，应出具详细的检验报告，记录检验数据、结果及处理意见，为后续使用提供参考依据。01根据使用频率和实际情况，制定合理的压头检验周期，如每季度、每半年或每年进行一次全面检验。02检验过程中应严格按照操作规程进行，避免人为因素对检验结果造成干扰。检验周期与要求095.3.1一般要求稳定性材料应具有较高的稳定性，能够长时间保持其性能不变，以便长期使用和反复标定。无缺陷标准块表面应无明显的裂纹、气孔、夹杂等缺陷，以避免对测试结果产生不良影响。均匀性标准块材料应具有良好的均匀性，以确保测试结果的准确性和可靠性。标准块的材料要求标准块应具有规则的几何形状，如圆柱形、立方体形等，以便于进行精确的压入试验。标准块的尺寸应满足一定的精度要求，以确保测试结果的准确性和可重复性。标准块的形状和尺寸要求尺寸精度形状规则标定方法标准块应按照规定的标定方法进行标定，可以采用直接比较法、传递比较法等方法。标定程序标定程序应包括预备工作、标定操作、数据处理等步骤，以确保标定的准确性和有效性。同时，应定期对标准块进行复检和重新标定，以确保其性能的稳定性和可靠性。标准块的标定方法和程序105.3.2维氏压头定义与特点定义维氏压头是一种用于材料硬度测试的压头，其形状为菱形，通常由金刚石制成。特点具有较高的硬度和耐磨性，能够精确测量材料的硬度值。将维氏压头安装在硬度计上，通过施加一定的载荷，使压头压入被测材料表面，然后测量压痕对角线长度，根据公式计算出材料的硬度值。使用方法在使用维氏压头时，应确保压头表面清洁无污染，避免影响测试结果；同时，应根据被测材料的硬度和厚度选择合适的载荷和保压时间，以确保测试的准确性。注意事项使用方法与注意事项VS为确保维氏压头的准确性和可靠性，需要定期对其进行标定。标定通常采用标准硬度块进行，通过比较压头在标准块上的压痕与标准值之间的差异，来确定压头的误差并进行相应调整。校准在校准过程中，需要使用高精度的测量设备对维氏压头的各项参数进行校准，包括压头的形状、尺寸、角度等，以确保其符合相关标准和规范的要求。标定标定与校准维氏压头广泛应用于金属材料的硬度测试中，尤其适用于薄板、细丝等小型试样的测试。同时，由于其具有较高的精度和可靠性，也常被用于科研领域和质量控制部门。应用范围虽然维氏压头具有较高的精度和可靠性，但在某些特殊情况下，如测试非均匀材料或表面涂层时，可能会受到一定限制。此外，维氏压头对测试环境的要求也较高，如温度、湿度等因素都可能影响测试结果的准确性。局限性应用范围与局限性115.3.3玻氏、改进型玻氏、直角立方体压头、硬质合金球压头和圆锥压头玻氏压头是一种具有特定几何形状的压头，其顶端为三棱锥体，通常用于硬度测试。定义与特点材料选择应用范围玻氏压头一般采用高硬度、高耐磨性的材料制成，以确保测试结果的准确性和稳定性。玻氏压头广泛应用于金属、陶瓷等材料的硬度测试中，是材料性能评估的重要工具之一。030201玻氏压头改进内容改进型玻氏压头具有更高的硬度、更好的耐磨性以及更稳定的力学性能，从而能够更准确地评估被测材料的硬度。优势分析应用拓展随着技术的不断进步，改进型玻氏压头在材料科学、机械工程等领域的应用将越来越广泛。相比传统玻氏压头，改进型玻氏压头在几何形状、材料或制造工艺等方面进行了优化，以提高测试精度和可靠性。改进型玻氏压头直角立方体压头具有规则的几何形状，其各面相互垂直，便于进行精确的测量和计算。结构特点直角立方体压头适用于需要测量材料在特定方向上的硬度或评估材料各向异性的情况。适用场景在使用直角立方体压头进行测试时，需确保压头与被测材料表面垂直，以避免测试误差。操作注意事项直角立方体压头硬质合金球压头采用硬质合金材料制成，具有高硬度、高耐磨性和良好的抗冲击性能。材料特性硬质合金球压头在硬度测试中能够保持稳定的压入深度，从而提供可靠的测试结果。此外，其球形形状还使其适用于不同曲率半径的表面测试。应用优势为确保硬质合金球压头的长期使用，需定期对其进行检查、清洁和润滑等维护保养工作。维护保养硬质合金球压头

圆锥压头形状描述圆锥压头呈圆锥形，具有特定的锥角和底面直径，适用于不同类型的硬度测试需求。测试原理圆锥压头通过压入被测材料表面，测量压痕对角线长度或深度来评估材料的硬度值。这种方法简单易行，且具有较高的测试精度。应用领域举例圆锥压头广泛应用于金属加工、质量检测以及材料研究等领域，为相关行业的生产和发展提供了有力支持。125.4位移测量装置的检验确保位移测量装置的准确性和可靠性。验证位移测量装置是否满足相关标准和规范要求。为后续金属材料硬度和材料参数的测试提供可靠的位移测量手段。检验目的010204检验步骤对位移测量装置进行外观检查，确认其完好无损且符合使用要求。采用标准量块或经过校准的测量设备对位移测量装置进行校准，记录校准结果。在不同位移点进行多次测量，分析测量数据的稳定性和重复性。根据相关标准和规范，判断位移测量装置的测量误差是否在允许范围内。030102检验结果处理若检验结果不符合要求，则应对位移测量装置进行调整或维修，并重新进行检验，直至符合要求为止。若检验结果符合要求，则位移测量装置可投入正常使用，并定期进行复检。03对于检验过程中发现的问题和异常情况，应及时记录并向上级汇报，以便及时处理和解决。01在进行位移测量装置检验时，应严格按照相关操作规范进行，避免误操作导致设备损坏或人身伤害。02检验过程中应保持环境稳定，避免外界干扰对检验结果的影响。注意事项135.5试验循环的检测试验循环的准备工作确定试验样品选择符合标准要求的金属材料样品，确保其表面平整、无瑕疵，并且代表所需测试的材料类型。仪器校准在进行试验之前，对压入试验机进行校准，确保仪器的准确性和可靠性。试验环境准备确保试验环境符合标准要求，包括温度、湿度等环境参数的控制。将试验样品固定在压入试验机上，确保其稳定且垂直，以避免试验过程中的误差。样品固定压入试验参数设置执行压入试验数据记录与处理根据标准要求，设置压入试验的参数，如压入深度、加载速率等。启动压入试验机，按照设定的参数进行压入试验，直至达到预定的压入深度或试验结束条件。在试验过程中，实时记录各项数据，包括压入深度、载荷等，并在试验结束后对数据进行处理和分析。试验循环的执行步骤根据压入试验所得数据，按照标准规定的计算方法，计算出金属材料的硬度值。硬度值计算将计算出的硬度值与标准块的标准值进行比对，验证试验结果的准确性和可靠性。结果比对与验证对于试验过程中出现的异常数据，应进行分析和处理，找出原因并采取相应的措施，以确保试验结果的准确性。异常数据处理试验循环的结果评估严格遵守操作规程在进行试验时，操作人员应严格遵守相关的操作规程和安全规范，确保试验过程的安全和可靠性。仪器维护与保养定期对压入试验机进行维护和保养，确保其长期处于良好的工作状态，提高试验结果的准确性和稳定性。样品保存与处置试验结束后，应妥善保存试验样品，并按照相关规定进行处置，以避免对环境造成污染。试验循环的注意事项146标定方法依据标准块材料的硬度与压入深度的关系进行标定。通过对比压入深度与已知硬度值，确定仪器测量准确度。确保测量结果的可靠性和准确性。6.1标定原理数据处理与分析对记录的数据进行处理和分析，绘制压入深度与硬度的关系曲线。记录数据详细记录压入深度与对应的硬度值，以便后续分析处理。执行压入试验按照规定的压入试验程序，在标准块上执行压入试验。准备标准块选择符合标准要求的硬度标准块，确保其表面平整、无瑕疵。仪器校准对压入试验仪器进行校准，确保仪器的测量精度符合要求。6.2标定步骤硬度值比对将测量得到的硬度值与标准块已知硬度值进行比对，评估测量准确度。误差分析分析测量过程中可能存在的误差来源，并提出改进措施。结果判定根据比对和误差分析结果，判定标定是否合格，并给出相应结论。6.3标定结果评定123严格执行标定程序，确保每一步操作的准确性。定期对标准块进行检验和更换，确保其硬度值稳定可靠。对仪器进行定期维护和保养，确保其处于良好的工作状态。6.4注意事项157压痕数目03在满足试验精度的前提下，尽量减少压痕数目，以节约成本和提高效率。01根据试验目的和要求确定压痕数目，确保试验结果的可靠性和准确性。02考虑金属材料的均匀性和各向异性，合理选择压痕数目以反映材料的整体性能。7.1压痕数目的确定原则对于均匀性较好的金属材料，可选择较少的压痕数目进行试验。对于存在明显组织不均匀或各向异性的金属材料，应增加压痕数目以获得更具代表性的结果。在进行多点压痕试验时，应确保各压痕之间不会相互影响，以保证试验结果的独立性。7.2压痕数目的具体规定01在进行压痕数目确定前，可对金属材料进行初步检测，了解其均匀性和各向异性程度。02根据实际情况，可制定详细的压痕数目确定方案，包括压痕位置、间距等参数的设置。03在试验过程中，应严格按照确定的压痕数目进行试验，并记录每个压痕的详细数据以备后续分析。如有异常情况，应及时调整试验方案并重新确定压痕数目。7.3压痕数目的实施建议168标准块的均匀度01028.1均匀度的定义在本试验中，均匀度特指标准块硬度和材料参数的均匀性，对试验结果的准确性和可靠性具有重要影响。均匀度是指标准块内部各点性能参数的一致程度，是评价标准块质量的重要指标。8.2均匀度的评定方法评定标准块均匀度的方法包括测量标准块不同位置的硬度和材料参数，并进行统计分析。通过计算测量值的平均值、标准偏差等统计量，可以定量评估标准块的均匀度。原材料的成分偏析、加工过程中的温度场和应力场不均匀等。影响因素优化原材料选择，改进加工工艺，严格控制热处理过程等，以提高标准块的均匀度。控制措施8.3影响均匀度的因素及控制措施03因此，在选用标准块时，应充分考虑其均匀度指标，确保试验结果的准确性和有效性。01标准块的均匀度直接影响试验结果的准确性和可靠性。02均匀度好的标准块可以提供更可靠的标定数据，从而提高试验的精度和可重复性。8.4均匀度与试验结果的关联性分析179标志仪器名称和型号每台仪器应有明显的标志，包括仪器名称、型号等，以便用户识别和选择。生产厂家信息标志中应包含仪器的生产厂家名称、地址等联系信息，便于用户查询和维修。仪器编号与制造日期每台仪器应具有唯一的编号，并标注制造日期，以确保仪器的可追溯性。9.