ICS 77.160 H 16
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T 33819—2017/ISO28079:2009
硬质合金 巴氏韧性试验
Hardmetals-Palmqvist toughness test
(ISO28079:2009,IDT)
2017-12-01实施
2017-05-31发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会 发布 GB/T33819—2017/IS028079:2009
样面（测试面及其背面）。加压热镶嵌能够制得平行的平面，而冷镶嵌不能够制得平行平面。
用金刚石切割机或电火花切割设备容易获得平行的试样面。切割后的试样表面应加以抛光。建议在最终抛光前应去除0.2mm厚度的材料，以确保测试面具有代表性。例如，硬质合金维氏硬度测试标准（见ISO3878）规定去除0.2mm。
注：在M.Heinonen(UNMIST)[19)文献中推荐试件的尺寸厚度至少是裂纹长度的10倍。由于试样的应力状态取决
于支撑压痕及其裂纹的材料量，过薄的试样可能无法给出有代表性的结果。采用热固性树脂镶嵌试样，可以方便而直接地制作平整且平行的测试面。然而，缺点在于因随后需要进行退火处理（通常在真空中800℃热处理 1h)以消除表面残余应力，进退火炉前需从树脂中取出试样。
4.2试样表面制备
试样表面的平整是压痕形状规则的基本要求。在测试时，可通过测量维氏压痕对角线长度来确认试样表面的平整度。如果压痕的两对角线长度差异超过1%，则表明试样表面不平整，该测试结果无效。
鉴于碳化硅砂轮会引人更大的残余应力，本方法要求采用金属粘结型40um粒度金刚石砂轮，在有磨削液情况下对试样表面进行磨削加工。然后对磨削平面进行抛光处理，建议至少采用三个磨料粒级进行抛光，先用最小粒度为30μm金刚石磨料，随后用6μm和1μm进行抛光，最后阶段需要采用无绒布。
注：如果最后的抛光阶段时间足够长，能够去除平磨中所有的损伤，这个工序就可以制备出无应力的表面。然而，
由于没有大量的仅抛光与抛光后退火的试样测试数据结果相比较，很难证明以上的情况。
4.3试样表面条件
稳定的测试结果要求试样表面无残余应力（见参考文献[8]）。抛光去应力的方法需要繁琐的系统性测量以确保试样表面不受应力的影响，在实际操作中几乎不可行。通常，将试样的表面抛光至满足微观结构金相观察，然后按照Exner的研究结果L8在8oo℃真空退火1h即可去除残余应力。如果在没有退火的抛光表面进行测试，应当在测试报告中注明。
注：近些年开发的具有更细的WC粒度（在抛光腐蚀试样面上通过直线截距法测量粒度小于0.8μm)的新材料很可
能存在更高的残余应力。消除这些材料残余应力可能需要更长的退火时间，或者更高的退火温度。采用更高的退火温度可能是更好的选择，但需要进一步研究验证。退火步骤增加了试样表面制备过程的复杂性，但是它确保了表面不存在残余应力。
5仪器
5.1概述
试样进行压痕试验所使用的测试设备应按照国家标准进行校准。应定期检查压痕的形状，以判断压头是否存在损伤。可以在硬度计附带的显微镜中测量对角线和裂纹长度，也可以使用独立的显微镜对这些尺寸进行测量，但应采用相应标准对测量装置进行校正。 5.2压痕
压痕的测试方法及测试设备应与ISO3878的要求一致。金刚石压头应采用标准样。 5.3压痕和裂纹测量
用已计量的显微镜测量压痕对角线和裂纹长度。也可以将图像投影到屏幕上，按照相关标准采用
镜台测微尺进行校正。
2 GB/T33819—2017/ISO28079:2009
6测试步骤和测试条件
6.1压痕制取
采用静载荷硬度计制取压痕，所用硬度计应每年最少校正一次。本标准推荐采用维氏金刚石压头在单一载荷（而非系列载荷）下制得压痕。制取压痕的载荷应为30kgf，当在此载荷下无可见裂纹，则可将载荷增加为100kgf。有时，在100kgf载荷下仍无可见裂纹，除非有更深入的研究验证，本标准建议加载超过100kgf的测量结果无效。测量时应首先制取两个压痕，比较两者计算的韧性值，如果按照程序，符合测量的不确定度（见第8章），则认为这两个测试结果可接受。如果两者之间的差值超过不确定度，则应加测第三个压痕，并且测试结果用带有标准偏差的平均值表示。如果两个测试值在测量不确定性内，则结果用不带标准偏差的平均值表示。
另外，也可采用一系列的载荷制取压痕，通过绘制载荷与压痕总长度关系曲线，计算材料的韧性。 如果用这种方法获取Wc值和Wk值，应在测试报告中注明。 6.2压痕和裂纹长度测量
本标准建议采用光学测量压痕的对角线及裂纹长度（如图1所示），放大倍率应至少为500倍，且测量时所用的每个放大倍率均经过校正。
如果有合适的显微镜，可以把压痕和裂纹拍摄图片或将其图像投影到测量屏上。测量并记录两个压痕对角线长度。在放大500倍下，如果两对角线长度差超过2mm，则表明试样不够平整，需要重新进行试验。
本方法推荐两种测量裂纹长度的方法。测试结果与裂纹长度测量方法无关（见参考文献[28])，以下两种方法均可使用。
a）方法A：
分别测量两个对角线方向上从一个裂纹末端到另一段裂纹末端的距离，总裂纹长度为这两个值之和减去压痕对角线长度之和（见图1）。 注：如果放大倍数是500倍，这个方法是不可行的，因为一个裂纹末端到另一段裂纹末端的距离通常太长，
一个视野内不能完全呈现。
b）方法B：
在500倍下，测量压痕的每个顶点到其裂纹末端的距离，获得每一条裂纹的长度。将裂纹长度相加就可获得总裂纹长度。如果裂纹的起点与压痕顶点未重合，则需沿着压痕的边缘从裂纹起始的地方测量裂纹长度。
3 GB/T33819—2017/IS028079:2009
t
I
-
d
图1 1巴氏压痕法表征示意图
硬度：
1.854 4× P
·(1 )
H :
(d, +dz) ×- 17
2
压痕加载P通常为30kgf。 以下为计算裂纹长度I。和韧性W。的可选方法（如图1所示）。 1）可选方法1：
i）测量裂纹末端之间的距离：
t=l+l2+d, t=la+,+d
.(2) "(3)
ii) 测量压痕对角线长度d，和d2; iii) 巴氏韧性计算公式：
P
Wo=(r - d,)+(t2 - d2)
...(4)
2) 可选方法2：
i) 测量从压痕顶角到其裂纹末端的裂纹长度l1～l：
T=+2+1+l 或T=(t,d,)+(t2-d2)
...(5) (6)
巴氏韧性计算公式：
ii)
Wc= P
.(7)
T
6.3测试有效性
如果从压痕项角发散出的裂纹不止一条，应舍去该压痕，且测试无效，如果裂纹总长度少于40um，可认为该测试结果存在较大的不确定性，在试验报告里应特别注明。 注：对于30kgf的加载，硬度1000HV30的材料对应韧性值Wc为7360N/m（或Wk约为25MN/m3/2）。这些硬
度为1000HV30的材料可能存在粗晶微观结构，即压痕每个顶角的单独裂纹长度不超过1个或2个晶粒粒径。
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