GB/T 21838.1-2008金屬材料硬度和材料參數(shù)的儀器化壓痕試驗第1部分：試驗方法

犐犆犛７７．０４０．１０

犎２２

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

犌犅／犜２１８３８．１—２００８

金屬材料硬度和材料參數(shù)的

儀器化壓痕試驗第１部分：試驗方法

犕犲狋犪犾犾犻犮犿犪狋犲狉犻犪犾狊—犐狀狊狋狉狌犿犲狀狋犲犱犻狀犱犲狀狋犪狋犻狅狀狋犲狊狋犳狅狉犺犪狉犱狀犲狊狊犪狀犱

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（ＩＳＯ１４５７７１：２００２，ＭＯＤ）

２００８０５１３發(fā)布２００８１１０１實施

中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局

發(fā)布

中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會

書

犌犅／犜２１８３８．１—２００８

目次

前言!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Ⅲ

引言!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Ⅳ

１范圍!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１

２規(guī)范性引用文件!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１

３符號和說明!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１

４試驗原理!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３

５試驗機(jī)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３

６試樣!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!４

７試驗方法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!４

８試驗結(jié)果的不確定度!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!５

９試驗報告!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!６

附錄Ａ（規(guī)范性附錄）根據(jù)試驗力壓痕深度數(shù)據(jù)測定材料參數(shù)!!!!!!!!!!!!!!!７

附錄Ｂ（資料性附錄）壓痕試驗過程所用的控制方式!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１５

附錄Ｃ（規(guī)范性附錄）試驗機(jī)柔度和壓頭面積函數(shù)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１７

附錄Ｄ（資料性附錄）關(guān)于金剛石壓頭的說明!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１８

附錄Ｅ（規(guī)范性附錄）試樣表面粗糙度對試驗結(jié)果準(zhǔn)確度的影響!!!!!!!!!!!!!!１９

附錄Ｆ（資料性附錄）壓痕硬度犎ＩＴ與維氏硬度犎犞的換算!!!!!!!!!!!!!!!!２０

參考文獻(xiàn)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２１

Ⅰ

書

犌犅／犜２１８３８．１—２００８

前言

ＧＢ／Ｔ２１８３８《金屬材料硬度和材料參數(shù)的儀器化壓痕試驗》分為如下４個部分：

———第１部分：試驗方法；

———第２部分：試驗機(jī)的檢驗與校準(zhǔn)；

———第３部分：標(biāo)準(zhǔn)塊的標(biāo)定；

———第４部分：金屬和非金屬覆蓋層的試驗方法。

本部分為ＧＢ／Ｔ２１８３８的第１部分。

本部分修改采用國際標(biāo)準(zhǔn)ＩＳＯ１４５７７１：２００２《金屬材料硬度和材料參數(shù)的儀器化壓痕試驗第

１部分：試驗方法》（英文第１版）。

本部分在文本結(jié)構(gòu)和技術(shù)內(nèi)容方面與ＩＳＯ１４５７７１：２００２一致，為了便于使用，做了下列修改：

———用“ＧＢ／Ｔ２１８３８的本部分”代替了“ＩＳＯ１４５７７的本部分”；

———用小數(shù)點“．”代替英文采用的小數(shù)點逗號“，”；

———刪除了國際標(biāo)準(zhǔn)的前言；

———修改了公式Ａ．８、公式Ａ．９、公式Ａ．１０和附錄Ｂ中的圖Ｂ．１ｂ；

———在第２章“規(guī)范性引用文件”中直接引用了與ＩＳＯ１４５７７１：２００２中引用的國際標(biāo)準(zhǔn)相對應(yīng)的

我國國家標(biāo)準(zhǔn)；并增加引用ＧＢ／Ｔ２１８３８．４—２００８。

本部分的附錄Ａ、附錄Ｃ和附錄Ｅ為規(guī)范性附錄，附錄Ｂ、附錄Ｄ和附錄Ｆ為資料性附錄。

本部分由中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會提出。

本部分由全國鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口。

本部分起草單位：上海材料研究所、上海市納米技術(shù)孵化基地、鋼鐵研究總院。

本部分主要起草人：王春亮、王濱、楊力、高怡斐、楊宏偉。

Ⅲ

犌犅／犜２１８３８．１—２００８

引言

硬度的經(jīng)典定義是一種材料抵抗另一種較硬材料壓入產(chǎn)生永久壓痕的能力。進(jìn)行洛氏、維氏和布

氏硬度試驗時得到的試驗結(jié)果是在卸除試驗力以后測定的。因此，忽略了在壓頭作用下材料彈性形變

的影響。

ＧＢ／Ｔ２１８３８的制定，使用戶能夠在材料的塑性和彈性變形過程中通過研究力和形變兩者的關(guān)系

來評定材料的壓痕特性。通過監(jiān)測試驗力施加和卸除的整個周期，本方法能夠測定出與傳統(tǒng)硬度值等

效的硬度值。具有重要意義的是，本方法還能夠測定壓痕模量和彈塑性條件下的性能，不需要采用光

學(xué)法測量壓痕，就能計算上述所有的值。

ＧＢ／Ｔ２１８３８的制定得以對各種試驗后的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析。

Ⅳ

犌犅／犜２１８３８．１—２００８

金屬材料硬度和材料參數(shù)的

儀器化壓痕試驗第１部分：試驗方法

１范圍

本部分規(guī)定了表１所給的三個范圍內(nèi)金屬材料儀器化壓痕試驗法測定硬度和材料參數(shù)的方法。

表１應(yīng)用范圍

常規(guī)范圍顯微范圍納米范圍

２Ｎ≤犉≤３０ｋＮ犉＜２Ｎ，犺＞０．２μｍ犺≤０．２μｍ

注：對納米范圍，試樣受力后的變形嚴(yán)重依賴于壓頭的實際形狀，所用試驗機(jī)的壓頭接觸面積函數(shù)影響著材料參

數(shù)的計算。因此，為了使不同儀器測得的材料參數(shù)的復(fù)現(xiàn)性在可接受范圍內(nèi)，需要仔細(xì)校準(zhǔn)儀器和壓頭

形狀。

硬度和其他材料參數(shù)的測定見附錄Ａ。

常規(guī)范圍內(nèi)通常使用硬質(zhì)合金壓頭，因為接觸壓力大時壓頭易損壞。對于硬度值和彈性模量較高

的樣品，宜考慮壓頭變形對試驗結(jié)果的影響。

注：本標(biāo)準(zhǔn)也適用于薄的金屬和非金屬覆蓋層以及非金屬材料。在這種情況下，宜參考相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)（見６．３）。

２規(guī)范性引用文件

下列文件中的條款通過本部分的引用而成為本部分的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有

的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本部分，然而，鼓勵根據(jù)本部分達(dá)成協(xié)議的各方研究

是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本部分。

ＧＢ／Ｔ３５０５產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范表面結(jié)構(gòu)輪廓法表面結(jié)構(gòu)的術(shù)語、定義及參數(shù)

（ＧＢ／Ｔ３５０５—２０００，ＩＳＯ４２８７：１９９７，ＭＯＤ）

ＧＢ／Ｔ２１８３８．２—２００８金屬材料硬度和材料參數(shù)的儀器化壓痕試驗第２部分：試驗機(jī)的檢驗

和校準(zhǔn)（ＩＳＯ１４５７７２：２００２，ＭＯＤ）

ＧＢ／Ｔ２１８３８．４—２００８金屬材料硬度和材料參數(shù)的儀器化壓痕試驗第４部分：金屬和非金屬

覆蓋層的試驗方法》（ＩＳＯ１４５７７４：２００７，ＭＯＤ）

ＪＪＦ１０５９測量不確定度評定與表示［ＪＪＦ１０５９—１９９９，ＩＤＴＩＳＯ測量不確定度表示指南（ＧＵＭ）］

３符號和說明

本標(biāo)準(zhǔn)使用的符號和相應(yīng)的說明見表２、圖１及圖２。

表２符號和說明

符號說明