ISO 6506-1 Metallic materials Brinell hardness test Part 1

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ISO 6506-1 Metallic materials Brinell hardness test —Part 1 Test method

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ISO 6506-1 Metallic materials — BRINELL hardness test —Part 1: Test method


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ISO 6506-1 Metallic materials — Brinell hardness test —Part 1: Test method Content

1 Scope 2 Normative references 3 Principle 4 Symbols and abbreviated terms 5 Apparatus 6 Test piece 7 Procedure 8 Uncertainty of the results 9 Test report Annex A (normative) Procedure for periodic checking of the testing machine by the user Annex B (normative) Minimum thickness of the test piece in relation to the mean diameter of indentation Annex C (informative) Uncertainty of the measured hardness values Bibliography

1 범위

금속 재료에 대한 BRINELL 경도시험 방법을 지정. 고정식 및 휴대용 경도 시험기 모두에 적용 가능.

일부 특정 재료 및 제품의 경우 특정 표준(예: ISO 4498)이 있으며 본 표준을 참조.

2 참고규격

다음 규격은 전체 또는 일부가 이 규격에서 참고하며 해당 응용에 필수.

날짜가 기입된 참고문헌은 인용 판만 적용. 기한이 지난 경우 최신 Version(모든 개정 포함) 적용.

ISO 4498, Sintered metal materials, excluding hard metals - Determination of apparent hardness and microhardness

ISO 6506‑2:2014, Metallic materials - Brinell hardness test - Part 2: Verification and calibration of testing machines

ISO 6506‑3:2014, Metallic materials - Brinell hardness test - Part 3: Calibration of reference blocks ISO 6506‑4, Metallic materials - Brinell hardness test - Part 4: Table of hardness values

3 원리

Indenter (직경 D tungsten carbide composite Ball)를 시편에 누르고, 하중, F 제거 후, 표면에 남은 Indentation

직경 d를 측정.

BRINELL 경도는 시험하중을 만입 부의 곡면 면적으로 나눈 몫에 비례. Indentation은 Unload Ball Indenter

모양으로 가정되며, 표면적은 표1 식을 사용하여 평균 Indentation 직경과 Ball 직경으로 계산.

4 기호 및 약어

4.1 그림 1과 표 1을 참조.

4.2 다음은 BRINELL 경도, HBW 표시 예.

NOTE 본 규격의 이전 판에서 강구 사용이 허용된 경우 BRINELL 경도는 HB 또는 HBS로 표시.







5 장치

5.1 ISO 6506- 2에 따라 결정된 시험하중 또는 9.807 N ~ 29.42kN 범위 내 하중을 가할 수 있는 시험기.

5.2 ISO 6506- 2에 명시된 연마된 Tungsten carbide composite Ball Indenter.

5.3 ISO 6506- 2에 규정된 Indentation 직경 측정 시스템.

6 시편

6.1 시험은 매끄럽고 균일한 표면에서 수행. 산화물 Scale, 이물질, 특히 윤활유는 제거.

시편은 Indentation 직경을 정확하게 측정할 수 있는 표면 가공이 필수.

NOTE 작은 Ball Indenter로 만든 Indentation의 경우 시험 전 표면 연마나 Lapping이 필요

6.2 준비는 예로 과도한 가열 또는 냉간 가공으로 인한 표면 변형이 최소화되는 방법으로 수행.

6.3 시편 두께는 Indentation 깊이의 8배 이상. 평균 Indentation 직경과 시편 최소 두께에 대한 값은 부록 B 참조.

시편 뒷면의 눈에 보이는 변형은 시편이 너무 얇음을 의미.

7 절차

7.1 시험은 10~ 35°C 범위 내 상온에서 수행.

온도 변화가 결과에 영향을 주므로 BRINELL 시험은 23± 5°C와 같이 더 좁은 범위 내 온도 제어를 선택.

7.2 시험 수행 전 부록 A에 따라 검증이 수행되었는지 확인.

7.3 표 2 시험하중을 사용. 다른 시험하중과 하중- 지름 지수는 양자 동의에 따라 사용

7.4 Indentation 직경 d는 0.24 D~0.6 D 사이에 되도록 시험하중을 선택. Indentation 직경이 이 한계를 벗어나면

Indentation직경과 Indenter 직경의 비(d/D) )는 시험보고서에 명시.

특정 재료 및 경도 수준 시험 시 적합한 권장 하중- 지름 지수(0.102 × F/D2)는 표3 참조.

시편의 특성을 대표허기 위해, Indenter Ball 직경은 가능한 크게 선택.

7.5 시편은 단단한 지지대 위에 설치. 접촉면은 깨끗하고 이물질(Scale, 기름, 먼지 등)은 제거.

시험 중 변위가 발생하지 않도록 시편을 지지대에 단단히 고정시키는 것이 중요.

7.6 Indenter를 시험 표면과 접촉시키고 표면에 수직 방향으로 시험하중을 부가.

가해진 하중이 지정된 값에 도달할 때까지 충격, 진동 또는 Overrun 불가.

최초 하중인가부터 전체 시험하중에 도달할 때까지 시간은 s 시험하중 유지는

s.

더 긴 시험하중이 필요한 특정 재료의 경우, 이 시간은 ± 2초 공차를 적용.

NOTE 기간에 대한 요구 사항은 비대칭 제한으로, s는 7초가 공칭 시간이며 2초(7초 – 5 초)에서 8초(7초 +

1 초) 이하의 허용 범위를 표현.

7.7 시험 중 시험기는 시험 결과에 영향을 줄 수 있는 중대한 충격이나 진동으로부터 보호.

7.8 시편 가장자리에서 각 Indentation 중심까지의 거리는 평균 Indentation 직경의 최소한 2.5배.

인접한 두 Indentation 중심 사이 거리는 평균 Indentation직경의 3배 이상.

7.9 Indentation 직경의 광학 측정은 수동 또는 자동 측정 시스템으로 수행.

광학 장치 시야는 균일하게 조명되며 조명 유형은 기기의 직접 및 간접 검증 및 일일 검증 중에 변경 불가.

수동 측정 시스템의 경우, 서로 수직인 두 방향으로 각 Indentation 직경을 측정.

BRINELL 경도 계산을 위해 두 판독 값의 산술 평균을 계산.

Grinding 면이 있는 시편의 경우, Indentation 방향은 Grinding 방향과 대략 45° 유지를 권장.

NOTE 1 이방성 재료, 예로 심하게 냉간 가공된 재료의 경우, Indentation 두 직경 차이가 있을 수 있음에 유의.

제품 사양에 이러한 차이에 대한 제한을 표시.

자동 측정 시스템의 경우 평균 직경 계산에 다른 검증된 알고리즘도 허용.

이 알고리즘에는 다음이 포함

- 더 많은 측정 횟수의 평균

- Indentation 예상 영역에 대한 평가.

7.10 표1 식을 사용하여 평평한 표면에 대한 BRINELL 경도를 계산하여 결과를 3개 유효 숫자로 반올림.

BRINELL 경도는 ISO 6506- 4 계산표를 사용하여 결정도 가능.







8 결과의 Uncertainty

Uncertainty에 대한 완전한 평가는 참고문헌[1]에 따라 수행.

원인의 종류와 상관없이 경도의 경우, Uncertainty 결정을 위한 두 가지 가능성.

- 직접 교정 중 나타나는 모든 관련 원인의 평가를 기반. 참고로 EURAMET 지침[2]을 사용.

- 경도 기준시편을 사용한 간접 보정을 기반[2] ~ [5]. 결정에 대한 지침은 부록 C 참조.

Uncertainty에 대해 구별된 모든 기여의 정량화는 항상 가능한 것은 아니다. 이 경우, 시편에 반복적인

Indentation의 통계적 분석으로부터 타입 A 표준 Uncertainty 추정치를 얻을 수 있다.

유형 A와 B의 표준 Uncertainty가 요약된 경우 기여가 이중 계산되지 않도록 주의(참고[1]의 4.3.10 참조)

9 시험보고서

양자 합의하지 않는 한 최소 다음 정보가 보고서에 포함

a) ISO 6506의 이 부분(즉, ISO 6506- 1)에 대한 참조

b) 시편 완전한 설명에 필요한 세부 사항

c) 시험 일자

d) 시험온도가 10 ~ 35°C 범위 내에 있지 않은 경우 시험온도

e) Indentation 직경 대 Indenter 직경 비(0.24 ~ 0.60 한계를 벗어난 경우)

f) 4.2에 명시된 명칭에 따라 보고된 HBW 결과

g) 다른 경도 Scale로 변환되는 경우, 변환 기초와 방법을 명시(참조 [6] 참조)

NOTE BRINELL 경도를 다른 Scale 경도 또는 인장강도로 정확하게 변환하는 일반적인 공정은 없다.

h) ISO 6506 이외 추가 요구 사항

i) 결과에 영향을 줄 수 있는 사안에 대한 세부 사항

부속서 A(규정)

사용자에 의한 시험기의 주기적 점검 절차

재료의 사용되는 경도 수준에서 각 Scale에 대해 기기를 점검하는 날마다 기기를 점검.

검사는 ISO 6506- 3에 따라 보정된 경도 기준시편에서 적어도 하나의 Indentation을 시행.

측정된 평균 경도와 기준시편의 인증된 값의 차이가 ISO 6506‑2: 2014, 표2 및 3에 제공된 허용 오차 한계 내에

있으면 기기가 만족스러운 것으로 평가.

그렇지 않은 경우 Indenter, 시편 Holder 및 시험 상태가 양호한지 확인하고 시험을 반복.

기기가 매일 시험에 계속 실패하면 ISO 6506- 2: 2014, 5 절에 명시된 간접 검증을 수행.

NOTE 일정 기간 동안 이러한 결과의 기록을 유지하고 재현성을 측정하여 기기의 Drift 관찰을 권장.




부속서 B(규정)

평균 Indentation 직경에 대한 시편의 최소 두께(정보)

측정 경도의 Uncertainty

부록 C(정보)

측정 경도의 Uncertainty




C. 1 일반 요구사항

이 부록에 제시된 Uncertainty를 결정하는 접근법은 경도 기준시편에 대한 경도 시험기의 전체 측정 성능과

관련된 Uncertainty만을 고려. 이러한 성능 Uncertainty는 모든 개별 Uncertainty(간접 검증)의 결합된 효과를 반영.

이 접근 방식으로 인해 개별 기기 구성 요소가 공차 내에서 작동하는 것이 중요. 직접 검증을 통과한 후 최대

1년 동안이 절차를 적용하는 것을 권장.

그림 C. 1은 경도 Scale을 정의하고 전파에 필요한 도량형 Chain 4단계 구조.

Chain은 국제적 수준에서 시작하여 다양한 경도 Scale의 국제적 정의를 사용하여 국제적 상호 비교를 수행.

전국 수준의 다수의 1차 경도 표준기기는 교정 실험실 수준에 대한 1차 경도 기준 시편을 ―Produce‖

이 기기의 직접 교정 및 검증은 가능한 최고의 정확도를 유지.

측정 Uncertainty 분석은 오차 원인을 파악하고 시험결과 차이를 이해하는데 유용한 도구.

이 부록은 Uncertainty 추정 지침을 제공하지만, 고객이 달리 지시하지 않는 한 도출된 값은 정보로만 사용.

제품 사양은 주로 제품의 요구 사항을 기반으로 하지만 부분적으로 경도 측정 기기 성능을 바탕으로 유발된

공차가 있다. 따라서, 이 공차는 경도 측정의 Uncertainty로 인한 기여를 포함하며, 경도측정으로 추정된

Uncertainty에 의해 특정 공차를 감소시킴으로써 이러한 Uncertainty에 대한 추가 허용을 하는 것은 부적절.

즉, 제품 사양에 따라 경도가 특정 값보다 높거나 낮아야 한다고 명시되면, 이는 구체적으로 명시되지 않는 한

측정 및 계산된 경도가 이 요구 사항을 충족하도록 지정하는 것으로 해석.

C. 2 일반 절차

이 절차는 측정 경도와 관련된 확장 Uncertainty U를 계산.

이 계산에 대한 두 가지 다른 접근법이 사용 기호의 세부 사항과 함께 표 C. 1 및 C. 2에 제공.

두 경우 모두, 상관되지 않은 많은 표준 Uncertainty 원인은 RSS(Root- Sum- Square) 방법으로 결합된 다음 적용

범위 계수 k = 2를 곱한다.

NOTE 이 Uncertainty 접근 방식은 마지막 교정 이후 기기 성능의 변동을 허용하지 않는다. 이 변동은 그 규모가

크지 않다고 가정하기 때문. 따라서 분석은 기기 교정 직후와 기기 교정 인증서에 포함된 결과를 수행할 수 있다.

C. 3 기기의 Bias

경도 시험기 Bias(b) ("error"라고도 함)는 간접 검증 과정에서 다음 차이로부터 유발

- 사용된 경도 기준시편의 인증된 교정 값

- 기기 검증 시 이 시편에서 5개 Indentation 평균 경도

Uncertainty 결정에 다른 방법 사용 가능.

C. 4 Uncertainty 계산 절차: 경도 측정값




NOTE 이 부록에서 약어 "CRM"은 " certified reference material "을 의미.

경도 시험 표준에서 인증된 기준 물질은 경도 기준시편, 즉 인증된 값과 관련 Uncertainty를 가진 물질과 동일.

C.4.1 Bias를 고려하지 않은 절차(방법 M1)

방법 M1은 경도 시험기의 계통 오차 크기를 고려할 필요 없이 사용될 수 있는 단순화된 방법.

M1에서 오차한계(기기 측정값과 기준시편 값과 다를 수 있는 양)는 Uncertainty 구성 요소인 Umpe 정의에 사용.

측정 오차에 대한 경도 값의 보정은 없다.

U 결정 절차는 표 C. 1에 설명(참고문헌 [1] 및 [2] 참조)

측정 결과는

C.4.2 Bias를 고려한 절차(방법 M2)

방법 M1의 대안으로서, 방법 M2가 사용. 이것은 관리도의 수행과 관련.

방법 M2는 방법 M1보다 작은 Uncertainty 값을 유발.

Bias (b)(표 C. 2의 단계 5)는 계통 효과로 예상. GUM[1] 에서는 계통 효과 보정을 위해 보정하는 것이 좋으며

이는 M2의 기초. 오차 한계 항인 Umpe는 더 이상 Uncertainty 계산의 구성 요소가 아니지만 결정된 모든 경도

값은 b만큼 감소해야 하거나 Ucorr는 b 만큼 증가. Ucorr 결정 절차는 표 C. 2에 설명(참고문헌[4] 및 [5] 참조)

측정 결과는 bias (error), b가 평균값 또는 Uncertainty의 일부로 간주되는지에 따라.

또는

방법 M2 사용 시, 다음 경우는 사용된 b 값에 관한 RSS 용어 내에 추가적인 Uncertainty 성분을 포함.

- 측정 경도가 기기 교정 중에 사용된 시편 경도와 큰 차이.

- 기기 Bias 값이 교정 범위에서 크게 변동.

- 측정 재료가 기기 교정 중 사용된 경도 기준시편과 다른 재료.

모든 상황에서 b와 관련된 Uncertainty를 추정하는 강력한 방법이 필요.

C. 5 측정 결과의 표현

측정 결과 보고 시 Uncertainty 추정에 사용된 방법(M1 또는 M2)을 기록.






Bibliography [1] JCGM 100. (GUM 1995 with minor corrections), Evaluation of measurement data –

Guide to the expression of uncertainty in measurement. BIPM/IEC/IFCC/ILAC/ISO/IUPAC/IUPAP/OIML, 2008 [2] EURAMET/cg-16/v.01, Guidelines on the Estimation of Uncertainty in Hardness Measurements, 2007 [3] Gabauer W. Manual of Codes of Practice for the Determination of Uncertainties in Mechanical Tests on Metallic

Materials, The Estimation of Uncertainties in Hardness Measurements, Project, No. SMT4-CT97-2165, UNCERT COP 14:2000

[4] Gabauer W., & Binder O. Abschätzung der Messunsicherheit in der Härteprüfung unter Verwendung der indirekten Kalibriermethode, DVM Werkstoffprüfung. Tagungsband, 2000, pp. 255–261.

[5] Polzin T., & Schwenk D. Method for Uncertainty Determination of Hardness Testing; PC file for the Determination. Materialprüfung. 2002, 44 pp. 64–71

[6] ISO 18265, Metallic materials — Conversion of hardness values

Documents

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