ГОСТ Р 8.904—2015
Приложение В
(обязательное)
Процедуры определения функции площади наконечника
В.1 Общая часть
Нижеследующие методы определения функции площади наконечника являются достоверными. Каждый из
этих методов дает в результате ту же самую функцию площади наконечника в пределах допустимых отклонений.
В.2 Прямой метод измерения
То, какой метод прямого измерения является наиболее подходящим, зависит от предполагаемого
использования наконечника. Для определения с высоким разрешением характеристик формы вершины
наконечника (1 мкм) идеально подходит атомно-силовой микроскоп (ACM). Необходимо учесть в результатах
измерений ACM различные источники погрешности и неопределенности измерений [9] и [13]. Электронный или
оптический микроскоп может быть более пригоден при больших глубинах индентирования.
В.З Косвенные методы измерения
В.3.1 Эти методы основываются на индентироеании в материал с известными свойствами. Поэтому
необходимо, чтобы были выполнена поэлементная поверка (калибровка) прибора и определена податливость
твердомера, как описано в 5.5. или чтобы использовалась какая-либо итерационная процедура, основанная на
определении модуля упругости при индентироеании [8]. После того как в данные нагрузка’перемещение внесена
поправка на податливость твердомера (а также на температурный и другой систематический дрейф), могут быть
применены три следующих метода.
Функция площади наконечника обычно выражается как математическая функция зависимости площади
поперечного сечения (А„) от глубины контакта (he) или площади поверхности наконечника (А.) от глубины
внедрения в образец (
Л
), отсчитываемой от невозмущенного уровня поверхности до вершины наконечника. При
глубинах индентирования. при которых функцию площади невозможно выразить относительно простой
(кубической или полиномной) функцией, ее можно определить графически или с помощью справочной таблицы. В
качестве альтернативы можно использовать другую математическую функцию или принятую сплайновую
функцию, чтобы описать различные части наконечника.
В.3.2 В первом методе используются две эталонные меры твердости из разных материалов, про которые
экспериментально подтверждено, что твердость этих мер не зависит от глубины внедрения. На этих мерах можно
получить функцию
Av(h)
или A.(ft) для каждой конкретной глубины индентирования h, измеренной при
испытательной нагрузке
F.
Как правило, этот метод не подходит для малых глубин индентирования. например
менее 0.2 мкм.
В.3.3 Во втором методе используется эталонная мера твердости из материала с известным модулем Юнга
и коэффициентом Пуассона или известным модулем продольной деформации. По кривой снятия испытательной
нагрузки можно определить контактную податливость твердомера. Контактную податливость можно соотнести с
модулем упругости при индентироеании испытуемого образца по формуле (В.1):
r
V*" 1
(В.1)
2
Е , /
а
?
».1 V*1 -V?
ь ,
=
------
- + —
(В.2)
гдеС, — контактная податливость, определяемая как производная от зависимости глубины внедрения от
приложенной нагрузки (d/i/dF), при максимальной приложенной нагрузке (величина, обратная контактной
жесткости);
Е,
— приведенный модуль упругости;
АР
— площадь поперечного сечения контактной поверхности, значение функции площади наконечника при
глубине контакта, определяемой в соответствии с приложением А ГОСТ Р 8.748—2011:
V.
— коэффициент Пуассона материала испытуемого образца;
V.— коэффициент Пуассона материала наконечника (для алмаза он равен 0.07);
Е,
— модуль Юнга материала образца;
Б — модуль Юнга материала наконечника (для алмаза он равен 1.14 - 10“ Н/мм2).
Так. если в качестве испытуемого образца используется материал с известным модулем упругости при
индентироеании (или модулем Юнга), то из вышеприведенных соотношений можно определить
А-.
для каждой
конкретной глубины контакта и /ь (определение глубины контакта по ГОСТ Р8.748).Использование итерационного
метода и набора эталонных мер твердости делает возможным одновременное измерение функции площади
поперечного сечения наконечника и поправки на податливость твердомера, см. [8].
16