ISO 16859-1:2015
(Main)Metallic materials — Leeb hardness test — Part 1: Test method
Metallic materials — Leeb hardness test — Part 1: Test method
ISO 16859-1:2015 covers the determination of a dynamic hardness of metallic materials using seven different Leeb scales (HLD, HLS, HLE, HLDL, HLD+15, HLC, HLG).
Matériaux métalliques — Essai de dureté Leeb — Partie 1: Méthode d'essai
L'ISO 16859-1:2015 couvre la détermination de la dureté Leeb des matériaux métalliques au moyen de sept échelles Leeb différentes (HLD, HLS, HLE, HLDL, HLD+15, HLC, HLG).
General Information
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 16859-1
First edition
2015-09-15
Metallic materials — Leeb hardness
test —
Part 1:
Test method
Matériaux métalliques — Essai de dureté Leeb —
Partie 1: Méthode d’essai
Reference number
©
ISO 2015
© ISO 2015, Published in Switzerland
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ii © ISO 2015 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Principle . 1
4 Symbols, abbreviated terms, and designations . 1
5 Testing instrument . 3
6 Test piece . 3
6.1 Shape . 3
6.2 Thickness and mass . 3
6.3 Surface preparation . 4
7 Procedure. 4
8 Uncertainty of the results . 6
9 Test report . 6
10 Conversions to other hardness scales or tensile strength values .6
Annex A (normative) Tables of correction factors for use in tests not conducted in direction
of gravity . 7
Annex B (normative) Procedure for periodic checking of testing instrument by the user .11
Annex C (informative) Uncertainty of the measured Leeb hardness values .12
Annex D (informative) Leeb hardness testing instruments .18
Bibliography .20
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical
Barriers to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary Information
The committee responsible for this document is ISO/TC 164, Mechanical testing of metals, Subcommittee
SC 3, Hardness testing.
ISO 16859 consists of the following parts, under the general title Metallic materials — Leeb hardness test:
— Part 1: Test method
— Part 2: Verification and calibration of the testing devices
— Part 3: Calibration of reference test blocks
iv © ISO 2015 – All rights reserved
INTERNATIONAL STANDARD ISO 16859-1:2015(E)
Metallic materials — Leeb hardness test —
Part 1:
Test method
1 Scope
This part of ISO 16859 covers the determination of a dynamic hardness of metallic materials using
seven different Leeb scales (HLD, HLS, HLE, HLDL, HLD+15, HLC, HLG).
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 16859-2, Metallic materials — Leeb hardness test — Part 2: Verification and calibration of the
testing devices
ISO 16859-3, Metallic materials — Leeb hardness test — Part 3: Calibration of reference test blocks
3 Principle
When testing hardness according to Leeb, a moving impact body collides at normal incidence with a
surface and rebounds. The velocity of the impact body is measured before (v ) and after impact (v ).
A R
The energy amount absorbed by the test piece respectively dissipated in the test measures the dynamic
Leeb hardness of the test piece. It is assumed that the impact body does not permanently deform.
The ratio of the impact and rebound velocity values gives the coefficient of restitution for the impact
configuration and energy used. This coefficient represents the proportion of initial kinetic energy
returned to the impact body within the contact time of the impact.
The hardness number according to Leeb, HL, is calculated as given in Formula (1)
v
R
HL=⋅1 000 (1)
v
A
where
v is rebound velocity;
R
v is impact velocity.
A
By definition, the Leeb hardness is a ratio and thus becomes a quantity without dimensions.
4 Symbols, abbreviated terms, and designations
4.1 For most common Leeb scale and type of impact devices, see Table 1.
NOTE Other parameter values can be used based on the specific agreement between the parties.
Table 1 — Symbols, dimensions, designations, and parameters of Leeb scales according to type
of impact devices
Parameters of types of impact devices
Symbol Unit Designation
a
D S E DL D+15 C G
E mJ Kinetic 11,5 11,4 11,5 11,95 11,2 3,0 90,0
A
impact
b
energy
v m/s Impact 2,05 2,05 2,05 1,82 1,7 1,4 3,0
A
velocity
v m/s Rebound 0,615 - 0,82 - 0,615 - 1,1092 - 0,561 - 0,49 - 0,9 - 2,25
R
velocity 1,824 5 1,886 1,886 1,729 1,513 1,344
mm Maximum 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 3,00
distance of
ball indenter
from test
piece surface
at velocity
measurement
M g Mass of 5,45 5,40 5,45 7,25 7,75 3,1 20,0
impact body
incl. ball
indenter
R mm Spherical 1,5 1,5 1,5 1,39 1,5 1,5 2,5
radius of
indenter ball
c d e c c c c
Material of WC-Co C PCD WC-Co WC-Co WC-Co WC-Co
indenter
HL Leeb hardness HLD HLS HLE HLDL HLD+15 HLC HLG
Field of 300 HLD - 400 HLS - 300 HLE - 560 HLDL 330 350 HLC 300 HLG -
application 890 HLD 920 HLS 920 HLE - 950 HLD+15 - 960 750 HLG
HLDL - 890 HLC
HLD+15
a
Alternative common designation “DC”.
b
Impact vertically down, in direction of gravity, rounded.
c
Tungsten-carbide cobalt.
d
Ceramics.
e
Polycrystalline diamond.
4.2 The Leeb hardness number is followed by the symbol “HL” with one or more subsequent characters
representing the type of impact device.
EXAMPLE 570 HLD
Leeb hardness, HL, is measured using impact device type D in direction of gravity. Measurements using
a different impact device type will deliver a different hardness number, as the result from Formula (1)
depends on the parameters of each impact device type.
For testing in other directions, the measured hardness number will be biased. In such cases, a correction
shall be applied in accordance with Annex A. If the test is not conducted in direction of gravity, the
testing direction and correction shall be recorded, and the adjusted hardness number shall be given as
the Leeb hardness result.
2 © ISO 2015 – All rights reserved
5 Testing instrument
5.1 The instrument used for Leeb hardness testing consists of an impact device (for an example, see
Annex D) and an electronic measuring and indicating unit to determine the impact and rebound velocity
of the impact body.
5.2 The impact body consists of a spherical indenter and the holder of the indenter, see Table 1.
5.3 The support ring shall be mounted tightly to the bottom of the impact device. Except for impact device
type DL, the support surface shall be designed to prevent movement of the impact device during the test.
The support ring should be checked regularly, as wear can affect the readings. Specifically, the bottom
surface of the support ring should be visually inspected. Deposits and dirt should be removed.
5.4 The instrument shall meet the requirements of ISO 16859-2.
6 Test piece
6.1 Shape
6.1.1 Leeb hardness testing can be done on test pieces of diverse shapes as long as the impact velocity
vector is normal to the local surface region to be tested, and the support ring is stably placed on the test
piece surface.
6.1.2 Test pieces with curved surfaces (concave or convex) can be tested providing that the radius of
curvature at the test location is not less than 50 mm for the impact device type G, or 30 mm for other
impact devices, respectively.
6.1.3 In all other cases, special support rings shall be used for a stable seating of the instrument on the
test surface.
6.2 Thickness and mass
The stiffness of the test piece, which is often determined by the local thickness and the mass of the test
piece, shall be considered when selecting the impact device to be employed (see Table 2).
NOTE 1 Failure to provide adequate support will produce incorrect test results.
NOTE 2 Test pieces of mass less than the minimum indicated mass or pieces of sufficient mass with sections
less than the minimum thickness require rigid support and/or coupling to a solid supporting body. Coupling refers
to a method where the test piece is firmly connected to a much heavier support without straining or stressing
the test piece. For example, an adhesive film can be applied between the test piece surface and the heavy support.
This combination presents a larger combined mass to resist the impinging impact body. The coupling method can
be used after comparison of the results with an uncoupled reference test piece of sufficient mass and thickness.
Table 2 — Mass and thickness requirements of test piece
Type of impact Minimum mass Minimum mass Minimum Minimum
devices (no rigid support) (rigid support) thickness thickness
(uncoupled) (coupled)
kg kg mm mm
D, DL, D+15, S, E 5 2 25 3
G 15 5 70 10
C 1,5 0,5 10 1
NOTE 3 Special geometries of the test piece, e.g. thin slabs or tube surfaces, can require additional support of
the test location to also permit testing where the thickness of the test piece can be smaller than the minimum
thickness given in Table 2. For example on tubes, the support requirement can be expressed in terms of the ratio of
the tube diameter, D, to its wall thickness, s, (see References [2] to [4]), which is a measure of the sample stiffness.
If no support can be applied, correction factors to the measured values can be determined in dependence of D/s
(see Reference [4]).
6.3 Surface preparation
The test surface shall be carefully prepared to avoid any al
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 16859-1
Première édition
2015-09-15
Matériaux métalliques — Essai de
dureté Leeb —
Partie 1:
Méthode d’essai
Metallic materials — Leeb hardness test —
Part 1: Test method
Numéro de référence
©
ISO 2015
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ii © ISO 2015 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Principe . 1
4 Symboles, abréviations et désignations . 2
5 Instrument d’essai . 3
6 Éprouvette . 3
6.1 Forme . 3
6.2 Épaisseur et masse . 3
6.3 Préparation de la surface . 4
7 Mode opératoire. 4
8 Incertitude des résultats . 6
9 Rapport d’essai . 6
10 Conversions vers d’autres échelles de dureté ou en valeurs de résistance à la traction .6
Annexe A (normative) Tableaux de facteurs de correction pour utilisation pour des essais
qui ne sont pas réalisés dans la direction de la pesanteur . 7
Annexe B (normative) Procédure de vérification périodique de l’instrument
d’essaipar l’utilisateur .11
Annexe C (informative) Incertitude des valeurs mesurées de dureté Leeb .12
Annexe D (informative) Instruments d’essai de dureté Leeb .19
Bibliographie .21
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/CEI, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/CEI, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou sur la liste ISO des déclarations de
brevets reçues (voir www.iso.org/brevets).
Les éventuelles appellations commerciales utilisées dans le présent document sont données pour
information à l’intention des utilisateurs et ne constituent pas une approbation ou une recommandation.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation
de la conformité, aussi bien que pour des informations au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de
l’OMC concernant les obstacles techniques au commerce (OTC) voir le lien suivant: Avant-propos —
Informations supplémentaires.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 164, Essais mécaniques des métaux,
sous-comité SC 3, Essais de dureté.
L’ISO 16859 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Matériaux métalliques —
Essai de dureté Leeb:
— Partie 1: Méthode d’essai
— Partie 2: Vérification et étalonnage des dispositifs d’essai
— Partie 3: Étalonnage des blocs d’essai de référence
iv © ISO 2015 – Tous droits réservés
NORME INTERNATIONALE ISO 16859-1:2015(F)
Matériaux métalliques — Essai de dureté Leeb —
Partie 1:
Méthode d’essai
1 Domaine d’application
La présente norme couvre la détermination de la dureté Leeb des matériaux métalliques au moyen de
sept échelles Leeb différentes (HLD, HLS, HLE, HLDL, HLD+15, HLC, HLG).
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l’application du présent document. Pour
les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition
du document de référence s’applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 16859-2, Matériaux métalliques — Essai de dureté Leeb — Partie 2: Vérification et étalonnage des
dispositifs d’essai
ISO 16859-3, Matériaux métalliques — Essai de dureté Leeb — Partie 3: Etalonnage des blocs d’essai de
référence
3 Principe
Lors de la réalisation d’essais de dureté Leeb, une pièce d’impact en mouvement entre en collision avec
une surface, avec une incidence normale et rebondit. La vitesse de la pièce d’impact est mesurée avant
(v ) et après impact (v ). La valeur d’énergie absorbée par l’éprouvette respectivement dissipée lors
I R
de l’essai mesure la dureté Leeb dynamique de l’éprouvette. Il est supposé que la pièce d’impact ne se
déforme pas de manière permanente.
Le rapport des valeurs de vitesse d’impact et de rebond donne le coefficient de restitution pour la
configuration et l’énergie d’impact utilisées. Ce coefficient représente la proportion d’énergie cinétique
initiale retournée à la pièce d’impact durant le temps de contact de l’impact.
Le nombre de dureté Leeb, HL, est calculé comme donné dans l’équation (1)
v
R
HL =⋅1000 (1)
v
A
où
v est la vitesse de rebond;
R
v est la vitesse d’impact.
A
Par définition, la dureté Leeb est un rapport et ainsi devient une quantité sans dimension.
4 Symboles, abréviations et désignations
4.1 Pour les échelles Leeb et les types de dispositifs d’impact les plus courants, voir Tableau 1.
NOTE D’autres valeurs de paramètres peuvent être utilisées sur la base de l’accord spécifique entre les parties.
Tableau 1 — Symboles, dimensions, désignations et paramètres des échelles Leeb en fonction
du type de dispositif d’impact
Paramètres des types de dispositifs d’impact
Symbole Unité Désignation
a
D S E DL D+15 C G
E mJ Energie 11,5 11,4 11,5 11,95 11,2 3,0 90,0
A
cinétique
b
d’impact
v m/s Vitesse 2,05 2,05 2,05 1,82 1,7 1,4 3,0
A
d’impact
v m/s Vitesse de 0,615 à 0,82 à 0,615 à 1,1092 à 0,561 à 1,513 0,49 à 0,9 à 2,25
R
rebond 1,8245 1,886 1,886 1,729 1,344
mm Distance maxi- 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 3,00
male du péné-
trateur à bille
à la surface de
l’éprouvette
lors du mesu-
rage de vitesse
M g Masse de la 5,45 5,40 5,45 7,25 7,75 3,1 20,0
pièce d’impact
y compris le
pénétrateur à
bille
R mm Rayon sphé- 1,5 1,5 1,5 1,39 1,5 1,5 2,5
rique de la
bille du péné-
trateur
c d e c c c c
Matériau du WC-Co C PCD WC-Co WC-Co WC-Co WC-Co
pénétrateur
HL Dureté Leeb HLD HLS HLE HLDL HLD+15 HLC HLG
Domaine 300 HLD 400 HLS 300 HLE 560 HLDL 330 HLD+15 350 HLC 300 HLG
d’application à à à à à à à
890 HLD 920 HLS 920 HLE 950 HLDL 890 HLD+15 960 HLC 750 HLG
a
désignation commune alternative « DC ».
b
impact vertical vers le bas, dans la direction de la pesanteur, arrondie.
c
carbure de tungstène cobalt.
d
céramique.
e
diamant polycristallin.
4.2 Le nombre de dureté Leeb est suivi par le symbole “HL” et d’un ou plusieurs caractères
supplémentaires représentant le type de dispositif d’impact.
EXEMPLE 570 HLD
La dureté Leeb HL mesurée au moyen d’un dispositif d’impact de type D dans la direction de la
pesanteur. Des mesurages au moyen d’un type de dispositif d’impact différent donneront un nombre
de dureté différent, car le résultat donné par l’équation (1) dépend des paramètres de chaque type de
dispositif d’impact.
Pour les essais dans d’autres directions, le nombre de dureté mesuré sera biaisé. Dans de tels cas, une
correction doit être appliquée conformément à l’Annexe A. Si l’essai n’est pas réalisé dans la direction
2 © ISO 2015 – Tous droits réservés
de la pesanteur, la direction d’essai et la correction doivent être enregistrées et le nombre de dureté
corrigé doit être donné comme résultat pour la dureté Leeb.
5 Instrument d’essai
5.1 L’instrument utilisé pour les essais de dureté Leeb consiste en un dispositif d’impact (Voir
Annexe D pour un exemple) et une unité électronique de mesure et d’indication pour déterminer les
vitesses d’impact et de rebond de la pièce d’impact.
5.2 La pièce d’impact consiste en un pénétrateur sphérique et un porte-pénétrateur, voir Tableau 1.
5.3 L’anneau d’appui doit être fermement fixé à l’arrière du dispositif d’impact. A l’exception du type
de dispositif d’impact DL, la surface d’appui doit être conçue pour éviter le mouvement du dispositif
d’impact pendant l’essai.
Il convient de vérifier régulièrement l’anneau d’appui, du fait qu’une usure peut influer sur les lectures.
De manière spécifique, il convient de soumettre la face arrière de l’anneau d’appui à un examen visuel. Il
convient d’enlever les dépôts et la saleté.
5.4 L’instrument doit satisfaire les spécifications de l’ISO 16859-2:—.
6 Éprouvette
6.1 Forme
6.1.1 Les essais de dureté Leeb peuvent être réalisés sur des éprouvettes de diverses formes aussi
longtemps que le vecteur vitesse d’impact est normal à la région locale de la surface à soumettre aux
essais, et l’anneau d’appui est totalement placé sur la surface de l’éprouvette.
6.1.2 Des éprouvettes avec des surfaces incurvées (concaves ou convexes) peuvent être soumises à
essai pour autant que le rayon de courbure de l’emplacement d’essai ne soit pas inférieur à 50 mm pour
le type de dispositif d’impact G ou 30 mm pour les autres dispositifs d’impact.
6.1.3 Dans tous les autres cas, des anneaux d’appui spéciaux doivent être utilisés pour une assise
stable de l’instrument sur la surface d’essai.
6.2 Épaisseur et masse
La rigidité de l’éprouvette qui est souvent déterminée par l’épaisseur locale et la masse de l’éprouvette
doivent être considérées lors du choix du dispositif d’impact à employer, voir Tableau 2.
NOTE 1 Ne pas disposer d’un appui approprié produira des résultats d’essai incorrects.
NOTE 2 Des éprouvettes de masse inférieure à la masse minimale indiquée ou des éprouvettes de masse
suffisante avec des sections d’épaisseur inférieure au minimum nécessitent un appui rigide et/ou un couplage
avec un support solide. Le couplage se réfère à une méthode où l’éprouvette est fermement connectée à un
support bien plus lourd sans entraîner de déformation ou contrainte dans l’éprouvette. Par exemple, un film
adhésif peut être appliqué entre la surface de l’éprouvette et le support lourd. Cette combinaison présente une
masse plus grande pour résister au contact de la pièce d’impact. La méthode de couplage peut être utilisée après
comparaison des résult
...
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