TIÊU CHUẨN QUỐC GIA
TCVN 257-3 : 2007
VẬT LIỆU KIM LOẠI – THỬ ĐỘ CỨNG ROCKWELL –
PHẦN 3 : HIỆU CHUẨN TẤM CHUẨN ( THANG
A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T)
Metallic
materials – Rockwell hardness test –
Part
3 : Calibration of reference block (scales A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T)
1. Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này quy định
phương pháp hiệu chuẩn tấm chuẩn được dùng để kiểm định gián tiếp máy thử độ cứng
Rockwell ( thang A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T) theo quy định trong TCVN
257-2.
2. Tài liệu viện dẫn
Các tài liệu dưới đây
là rất cần thiết đối với việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với tài liệu có ghi
năm công bố, áp dụng phiên bản được nêu. Đối với tài liệu không có năm công bố,
áp dụng phiên bản mới nhất (kể cả các sửa đổi).
TCVN 257-1 : 2007
(ISO 6508-1 : 2005) Vật liệu kim loại - Thử độ cứng Rockwell - Phần 1 : Phương pháp thử (thang A,
B, C, D, E, F, G, H, K, N, T).
TCVN 257-2 : 2007
(ISO 6508-2 : 2005) Vật liệu kim loại - Thử độ cứng Rockwell - Phần 2 : Kiểm định và hiệu chuẩn máy
thử (thang A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T).
ISO 376 Metallic materials -
Calibration of force-proving instruments used for the verification of uniaxial -
testing machines (Vật liệu kim loại – Hiệu chuẩn các dụng cụ thử lực dùng để
kiểm định máy thử một trục).
ISO 4287 : 1997 Geometrical
Product Specifications (GPS) - Surface texture: Profile method - Terms,
definition and surface texture parameters (Đặc tính hình học của sản phẩm (GPS)
– Cấu trúc bề mặt : Phương pháp profin – Thuật ngữ, định nghĩa và các thông số
cấu trúc bề mặt).
3. Chế tạo tấm chuẩn
3.1.
Tấm chuẩn phải được chế tạo đặc biệt để dùng làm tấm chuẩn độ cứng.
CHÚ THÍCH: Cần chú ý đến
phương pháp chế tạo để tạo nên sự đồng nhất, sự ổn định của tổ chức và sự đồng
đều của độ cứng bề mặt.
3.2.
Tấm chuẩn kim loại được hiệu chuẩn phải có chiều dày không nhỏ hơn 6 mm.
Tấm chuẩn phải có chiều
dày từ 6 mm đến 16 mm. Để làm giảm tác dụng của sự thay đổi độ cứng bởi số
lượng vết lõm tăng, phải sử dụng chiều dày không nhỏ hơn 12 mm. Đối với các vật
liệu khác có thể sử dụng các chiều dày khác.
3.3.
Tấm chuẩn không được nhiễm từ. Nếu tấm chuẩn bằng thép, người chế tạo phải đảm
bảo chắc chắn là đã được khử từ ở cuối quá trình chế tạo (trước khi hiệu
chuẩn).
3.4. Dung
sai độ phẳng của bề mặt không được lớn hơn 0,01 mm. Bề mặt sau của tấm chuẩn
không được cong.
Dung sai độ song song trên
chiều dài 50 mm không được vượt quá 0,02 mm.
3.5.
Bề mặt thử và lớp dưới bề mặt thử không được có khuyết tật như vết cắt, vết
rạch, màng oxit… gây khó khăn cho việc đo vết lõm. Nhám bề mặt Ra
không được lớn hơn 0,0003 mm đối với bề mặt thử và 0,0008 mm đối với mặt đáy :
với chiều dài mẫu thử l = 0,8 m (xem ISO 4287 : 1997, 3.1.9 ).
3.6.
Không được gia công lại tấm chuẩn, chiều dày tại thời điểm hiệu chuẩn phải được
ghi trên tấm chuẩn chính xác đến 0,1 mm hoặc nhãn hiệu nhận biết phải được gắn
trên bề mặt thử (xem 8.1.e).
4. Máy hiệu chuẩn
4.1.
Ngoài việc phải đáp ứng các nhu cầu chung quy định trong điều 3 của TCVN 257-2
: 2007, máy hiệu chuẩn cũng phải đáp ứng các yêu cầu từ 4.2 đến 4.8.
4.2.
Máy phải được kiểm định trực tiếp trong khoảng thời gian không quá 12 tháng.
Kiểm định trực tiếp bao gồm:
a) hiệu chuẩn lực thử;
b) kiểm định mũi thử; chu
kỳ kiểm định có thể mở rộng tới 5 năm, nếu mũi thử được kiểm định về đặc tính
so với ít nhất một mũi thử chuẩn khác trong thời gian không quá 12 tháng;
c) hiệu chuẩn thiết bị đo;
d) kiểm định chu trình thử
; nếu không thể thì ít nhất là thời gian tác dụng lực.
4.3. Dụng
cụ dùng để kiểm định và hiệu chuẩn phải đáp ứng các quy định của tiêu chuẩn
quốc gia.
4.4.
Phải đo từng lực thử bằng dụng cụ đo lực (cấp 0,5 hoặc cao hơn theo ISO 376 :
2004) hoặc bằng phương pháp khác có độ chính xác tương đương hoặc cao hơn. Lực
thử sơ bộ Fo phải xác định với sai lệch ± 0,2 % và lực thử tổng danh nghĩa F
với sai lệch ± 0,1 %.
4.5. Mũi
thử kim cương hình chóp nón phải đảm bảo các yêu cầu sau:
a) Hình chóp nón kim cương
phải có góc đỉnh trung bình (120 ± 0,1) 0. Góc đỉnh trên từng mặt đo
phải là (120 ± 0,17) o.
Khi không đo được độ tròn
của hình chóp nón, phải đo lại ít nhất tám mặt cắt theo trục cách đều nhau.
Khi sai lệch độ tròn của
hình chóp nón không vượt quá 0,004 mm, phải đo hai mặt cắt liền kề nhau vuông
góc với trục của mũi ấn.
CHÚ THÍCH 1: Sai lệch độ
tròn được định nghĩa như là khoảng cách hướng tâm lớn nhất giữa bề mặt chóp nón
và đường tròn ngoại tiếp.
Sai lệch độ thẳng của
đường sinh hình chóp nón kim cương liền kề chỗ chuyển tiếp không được lớn hơn
0,0005 mm trên chiều dài nhỏ nhất là 0,4 mm.
b) Đỉnh của mũi thử phải
là hình cầu. Bán kính của nó được xác định từ các giá trị đơn, được đo trong
mặt cắt theo định nghĩa trong 4.5.a). Bán kính này có thể nhận được bằng cách
xác định chỗ cắt nhau của hai phần của các đường tròn đồng tâm. Khoảng cách
giữa các đường tròn đồng tâm không được lớn hơn 0,002 mm. Giá trị đơn là giá trị
trung bình của hai bán kính của các đường tròn đồng tâm. Mỗi giá trị đơn phải
nằm trong khoảng (0,2 ± 0,007) mm. Giá trị trung bình của ít nhất tám giá trị
đơn phải nằm trong khoảng (0,2 ± 0,005) mm.
Bề mặt hình chóp nón và bề
mặt đỉnh hình cầu phải có chuyển tiếp một cách trơn tru (theo tiếp tuyến).
c) Góc nghiêng của trục
hình chóp nón kim cương với trục của giá đỡ mũi thử (vuông góc với bề mặt tựa)
phải trong khoảng 0,3 o.
d) Phải tiến hành theo quy
trình mô tả trong Điều 5, trên ít nhất 4 tấm chuẩn cho trong Bảng 1.
Bảng 1 – Mức độ cứng
đối với các thang khác nhau
Thang
|
Độ
cứng
|
Dung
sai
|
HRC
|
23
|
±
3
|
HRC
|
55
|
HR45N
|
43
|
HR15N
|
91
|
Đối với từng tấm chuẩn giá
trị độ cứng trung bình của ba vết lõm được tạo thành bằng cách sử dụng mũi thử
đã được kiểm định, không được lớn hơn ± 0,4 đơn vị Rockwell so với giá trị độ
cứng trung bình của ba vết lõm nhận được bằng mũi thử chuẩn. Các vết lõm do mũi
thử đã được kiểm định tạo thành và do mũi thử chuẩn tạo thành nên liền kề nhau
từng cái một.
Phép thử phải được thực
hiện phù hợp với TCVN 257-1. Mũi thử chuẩn phải được hiệu chuẩn lại theo chu kỳ
không lớn hơn 5 năm.
Chú thích 2: Mũi thử chuẩn
là mũi thử hoặc các mũi thử được công nhận như là mũi thử chuẩn ở cấp quốc gia.
4.6. Mũi
thử bằng bi thép và hợp kim cứng phải đáp ứng các yêu cầu của TCVN 257-2, với
dung sai đối với đường kính bi :
- ± 0,002 mm đối với bi
đường kính 1,5875 mm;
- ± 0,003 mm đối với bi
đường kính 3,175 mm.
4.7. Thiết
bị đo phải có độ phân giải ± 0,0001 và độ không đảm bảo đo mở rộng (2σ) là 0,0002
mm.
4.8. Chu
trình thử phải được kéo dài với độ không đảm bảo đo nhỏ hơn ± 0,5 s và phải phù
hợp với chu trình thử của Điều 5.
5. Quy trình hiệu chuẩn
5.1. Tấm
chuẩn phải được hiệu chuẩn trên máy hiệu chuẩn được mô tả ở Điều 4, tại nhiệt
độ (23±5) oC, sử dụng quy trình chung quy định trong TCVN 257-1.
Trong quá trình hiệu chuẩn
sự sai khác nhiệt độ không được quá 1 oC.
5.2. Vận
tốc của mũi thử khi chạm vào bề mặt thử không vượt quá 1 mm/s.
5.3. Cho
mũi thử tiếp xúc với bề mặt thử và đặt lực thử sơ bộ Fo không giật
cục hoặc rung động và ổn định. Thời gian giữ lực thử sơ bộ Fo không
quá 3 s.
CHÚ THÍCH: đối với máy thử
điều khiển điện tử, thời gian đặt lực thử sơ bộ (Ta) và thời gian
giữ lực thử sơ bộ (Tpm) được kết hợp bằng phương trình:
(1)
Trong đó:
Tp là thời
gian tổng của lực thử sơ bộ;
Ts là thời
gian đặt lực thử sơ bộ;
Tpm là thời
gian giữ lực thử sơ bộ.
5.4.
Để thiết bị đo ở vị trí đã định, tăng lực thử không giật cục, rung động hoặc
dao động từ Fo lên F trong thời gian 1 s đến 8 s.
Thời gian giữ lực tổng F
là (4 ± 2) s.
Trong giai đoạn cuối của
quá trình tạo vết lõm (khoảng từ 0,6F đến 0,8F) tốc độ tạo vết lõm từ 0,02 mm/s
đến 0,04 mm/s.
5.5.
Số đo độ cứng được xác định trong khoảng từ 3 s đến 5 s sau khi bỏ lực thử
chính F1.
6. Số lượng vết lõm
Trên một tấm chuẩn phải
tạo ra năm vết lõm phân bố đều trên bề mặt thử. Trung bình cộng của năm giá trị
độ cứng là giá trị độ cứng của tấm chuẩn.
Để làm giảm độ không đảm
bảo đo nên tạo ra nhiều hơn 5 vết lõm.
7. Độ không đồng đều của độ cứng
7.1. h1,
h2, h3, h4, h5 là giá trị chiều sâu
vết lõm đo được sắp xếp theo thứ tự tăng dần.
Trong đó
(2)
Độ không đồng đều U của
tấm chuẩn trong điều kiện hiệu chuẩn riêng được thể hiện bằng.
U = h5 - h1 (3)
và biểu hiện theo phần
trăm Urel của 
(4)
7.2.
Trị số không đồng đều cho phép lớn nhất của tấm chuẩn Urel
cho trong Bảng 2 và được biểu diễn bằng đồ thị trên Hình A.1 và Hình A.2.
Bảng 2 – Trị số không
đồng đều cho phép lớn nhất
Thang độ cứng
Rockwell
|
Trị số không đồng
đều cho phép lớn nhất Urel a
%
|
A
B
C
D
E
F
G
H
K
N
T
|
1,5
hoặc 0,4 HRA
2,0
hoặc 1,0 HRB
1,0
hoặc 0,4 HRC
1,0
hoặc 0,4 HRD
2,0
hoặc 1,0 HRE
2,0
hoặc 1,0 HRF
2,0
hoặc 1,0 HRG
2,0
hoặc 1,0 HRH
2,0
hoặc 1,0 HRK
2,0
hoặc 0,6 HRN
3,0
hoặc 1,2 HRT
|
a) Chọn giá trị lớn hơn
trong 2 giá trị sử dụng.
|
7.3.
Xác định độ không đảm bảo đo của tấm chuẩn độ cứng cho trong Phụ lục B.
8. Ghi nhãn
8.1.
Trên từng tấm chuẩn phải được ghi nhãn như sau:
a) độ cứng trung bình cộng
tính được khi thử tiêu chuẩn, ví dụ 66,3 HRC;
b) tên hoặc nhãn của người
cung cấp hoặc chế tạo;
c) số lô chế tạo;
d) tên hoặc nhãn của cơ
quan hiệu chuẩn;
e) chiều dầy của tấm chuẩn
hoặc nhãn nhận biết trên bề mặt thử (xem 3.6).
f) năm hiệu chuẩn, nếu
không được chỉ ra trên số lô chế tạo.
8.2.
Bất kỳ nhãn nào đặt ở mặt bên của tấm chuẩn phải đặt thẳng đứng hướng về bề mặt
thử là mặt trên.
8.3.
Mỗi tấm chuẩn phải kèm theo tài liệu tối thiểu có các thông tin sau:
a) viện dẫn tiêu chuẩn
này, TCVN 257-3 : 2007;
b) ký hiệu để nhận biết
tấm chuẩn;
c) ngày tháng năm hiệu
chuẩn;
d) trị số độ cứng trung
bình và trị số đặc trưng cho độ không đồng đều của tấm chuẩn ( xem 7.1).
9. Hiệu lực
Tấm chuẩn độ cứng chỉ có
hiệu lực đối với thang đo đã được hiệu chuẩn.
Hiệu lực hiệu chuẩn được
giới hạn trong thời gian 5 năm. Cần lưu ý đến thực tế rằng đối với hợp kim nhôm
và hợp kim đồng, hiệu lực hiệu chuẩn giảm xuống 2-3 năm.
PHỤ LỤC A
(quy
định)
ĐỘ ĐỒNG ĐỀU CỦA TẤM CHUẨN
Trị số không đồng đều cho
phép lớn nhất cho trong Hình A.1 và A.2.

Hình A.1 – Độ cứng
Rockwell (thang A, B, C, D, E, F, G, H và K)

Hình A.2 – Độ cứng
Rockwell bề mặt (thang N và T)
PHỤ LỤC B
(tham
khảo)
ĐỘ KHÔNG ĐẢM BẢO CỦA GIÁ
TRỊ ĐỘ CỨNG TRUNG BÌNH CỦA TẤM CHUẨN ĐỘ CỨNG
Sơ đồ dẫn xuất chuẩn đo lường
cần để xác định và phân chia các thang độ cứng theo hình B.1 trong TCVN 257-1 :
2007.
B.1. Kiểm định trực tiếp máy hiệu chuẩn độ
cứng
B.1.1. Hiệu chuẩn lực thử
Xem TCVN 257-2 : 2007, Phụ
lục B.
B.1.2. Hiệu chuẩn dụng cụ đo độ sâu
Xem TCVN 257-2 : 2007, Phụ
lục B.
B.1.3. Kiểm định mũi thử
Xem TCVN 257-2 : 2007, Phụ
lục B.
B.1.4. Kiểm định chu trình thử
Xem TCVN 257-2 : 2007, Phụ
lục B.
B.2. Hiệu chuẩn gián tiếp máy hiệu chuẩn độ
cứng
CHÚ THÍCH: Trong phụ lục
này, chỉ số CRM (Mẫu chuẩn được chứng nhận) có nghĩa là, theo định nghĩa của
tiêu chuẩn thử độ cứng là “Tấm chuẩn độ cứng”.
Bằng cách kiểm định gián
tiếp với tấm chuẩn về độ cứng toàn bộ chức năng của máy hiệu chuẩn độ cứng được
kiểm tra và xác định được độ lặp lại như là sai số của máy hiệu chuẩn độ cứng
so với giá trị độ cứng thực.
Độ không đảm bảo đo hiệu
chuẩn gián tiếp của máy hiệu chuẩn độ cứng tính theo công thức
(B.1)
Trong đó:
uCRM-P là
độ không đảm bảo hiệu chuẩn của tấm chuẩn đầu về độ cứng theo chứng chỉ hiệu
chuẩn đối với k = 1;
uxCRM-1 là độ
lặp lại của máy hiệu chuẩn độ cứng;
uCRM-D là sự
thay đổi độ cứng của tấm chuẩn đầu về độ cứng so với lần hiệu chuẩn gần nhất;
ums là độ
không đảm bảo đo chuẩn ứng với độ phân giải của dụng cụ đo quang học.
VÍ DỤ:
Tấm chuẩn đầu về độ cứng
|
45,4 HRC
|
Độ không đảm bảo đo của tấm chuẩn độ cứng sơ cấp
|
uCRM-1 = ± 0,25 HRC (k = 1)
|
Sai lệch theo thời gian của tấm chuẩn sơ cấp
|
uCRM-D = 0
|
Độ phân giải của dụng cụ đo độ sâu
|
ms
= 0,1 µm
|
Bảng B.1 – Kết quả
kiểm định gián tiếp
Số vết lõm
|
Giá trị độ cứng đo
được, H, HRC
|
1
|
45,3min
|
2
|
45,6
|
3
|
45,8max
|
4
|
45,7
|
5
|
45,4
|
Giá
trị trung bình 
|
45,56
|
Sai
lệch tiêu chuẩn sxCRM - 1
|
0,207
|
Độ
không đảm bảo đo tiêu chuẩn uxCRM – 1
|
0,11
|
HRC : Độ cứng Rockwell.
|
(B.2)
(t
= 1,14 khi n = 5)
Bảng B.2 – Thành phần
của độ không đảm bảo đo
Đại
lượng
Xi
|
Giá
trị quy định
xi
|
Độ
không đảm bảo đo tiêu chuẩn
u(xi)
|
Kiểu
phân số
|
Hệ
số độ nhạy
ci
|
Nguồn
cung cấp độ không đảm bảo đo.
ui(H)
|
UCRM
- 1
|
45,5
HRC
|
0,25
HRC
|
Tấm
chuẩn thường
|
1,0
|
0,25
HRC
|
UxCRM
-1
|
0
HRC
|
0,11
HRC
|
Tấm
chuẩn thường
|
1,0
|
0,11
HRC
|
Ums
|
0
HRC
|
0,029
HRC
|
Hình
chữ nhật
|
0,5a
|
0,01
HRC
|
UCRM-D
|
0
HRC
|
0
HRC
|
Hình
tam giác
|
1,0
|
0
HRC
|
Độ không đảm bảo đo tổng
hợp uCM
|
0,27 HRC
|
HRC: Độ cứng Rockwell.
a
Độ nhạy tính theo
(B.3)
Khi h = 0,000 029 mm
|
B.3 Độ không đảm bảo
đo của tấm chuẩn độ cứng
Độ
không đảm bảo đo của tấm chuẩn độ cứng tính theo công thức:
(B.4)
Trong
đó:
uCRM
là độ không đảm bảo hiệu chuẩn của tấm độ cứng;
uxCRM-2
là sai lệch tiêu chuẩn đo sự phân bố độ cứng không đồng nhất của tấm
chuẩn độ cứng;
uCM
xem công thức (B.1).
Bảng B.3 – Xác định
độ không đồng nhất của tấm chuẩn độ cứng
Số vết lõm
|
Giá trị độ cứng đo
được, H, HRC
|
1
|
45,2min
|
2
|
45,3
|
3
|
45,8max
|
4
|
45,6
|
5
|
45,4
|
Giá
trị trung bình 
|
45,46
|
Sai
số tiêu chuẩn sxCMR-2
|
0,24
|
HCR: Độ cứng Rockwell.
|
Độ không đảm bảo đo tiêu
chuẩn của CRM
(B.5)
Khi t = 1,14 và n = 5:

Bảng B.4 – Độ không
đảm bảo đo của tấm chuẩn độ cứng
Độ
cứng của tấm chuẩn độ cứng
HCRM
HRC
|
Độ
không đồng nhất của tấm chuẩn độ cứng
UxCRM
– 2
HRC
|
Độ
không đảm bảo đo của máy hiệu chuẩn độ cứng sơ cấp
UCM
HRC
|
Độ
không đảm bảo hiệu chuẩn mở rộng của tấm chuẩn độ cứng
uCRM
HRC
|
45,4
|
0,12
|
0,27
|
0,60
|
HCR: Độ cứng
Rockwell.
|
Với
(B.6)
THƯ
MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] A. SAWLA: Uncertainty
of measurement in the varification and calibration of force-measuring systems
of testing machines, Proceedings of the Asia-Pacific symposium on
measurement of force, mass and torque (APMF), Tsukuba, Japan, November 2000.
[2] A. WEHRSTEDT, I.
PATKOVSZKY: News in the field of standardization about verification and
calibration of materials testing machines, May 2001, EMPA Academy, 2001.
[3] W.GABAUER: Manual
of codes of pratice for the determination of uncertainties in mechanical tests
on metallic materials. The estimation of uncertainties in hardness measurement,
Project, No. SMT4- CT97- 2165, UNCERT COP 14: 2000.
[4] T.POLZIN,
D.SCHWENK: Method for Uncertainty Determination of Hardness Testing; PC file
for Determination; Materialprufung 44, (2002), 3, pp, 64- 71.