🔩 Twardość Vickersa (siły 1 gf–120 kgf) i twardość Knoopa (1 gf–2 kgf) materiałów metalowych — wymagania dla twardościomierzy, wgłębników, płytek wzorcowych i przebieg badania; ASTM E92

Materiały i NDT ASTM E92

Przegląd

CO TA NORMA OPISUJE (strona ASTM: rozdz. 1 i 4). Metody obejmują oznaczanie twardości Vickersa i twardości Knoopa materiałów metalowych na zasadzie wciskania wgłębnika Vickersa albo Knoopa; norma podaje wymagania dla twardościomierzy i przebieg badań. Załączniki obowiązkowe: A1 — sprawdzanie twardościomierzy, A2 — maszyny wzorcowe, A3 — wzorcowanie wgłębników, A4 — wzorcowanie płytek wzorcowych, A5 — współczynniki poprawkowe dla badań Vickersa na powierzchniach kulistych i walcowych; dodatek nieobowiązkowy X1 — przykłady wyznaczania niepewności. Twardość Vickersa bada się siłami od 9,807 × 10⁻³ N do 1176,80 N (1 gf–120 kgf), twardość Knoopa — od 9,807 × 10⁻³ N do 19,613 N (1 gf–2 kgf); wskazówki dla zakresu mikrotwardości (siły do 1 kgf) zawiera ASTM E384. Norma podaje siły i długości w jednostkach SI, ale z powodów historycznych wyniki odnosi się zwykle do kgf i gf; przy sile w niutonach dzieli się ją przez 9,80665 N/kgf. Zasady, przebieg i sprawdzanie są dla obu metod w zasadzie takie same; różnią się geometrią wgłębnika, sposobem obliczania liczby twardości i tym, że Vickersa można stosować przy większych siłach. Uwaga 2: procedury nadają się także do innych materiałów (ceramika — ASTM C1326 i C1327).

ZNACZENIE I OGRANICZENIA (rozdz. 4 na stronie ASTM). Twardość Vickersa i Knoopa służy do oceny materiałów, kontroli jakości procesów wytwarzania i prac badawczych; choć empiryczna, dla wielu metali koreluje z wytrzymałością na rozciąganie i wskazuje odporność na zużycie i ciągliwość. Mikrotwardość pozwala badać materiały za cienkie albo za małe dla badań makro oraz pojedyncze fazy i strefy. Ponieważ obie metody ujawniają niejednorodność twardości, pojedynczy wynik może nie reprezentować twardości całego materiału. Wgłębnik Vickersa daje zwykle tę samą liczbę twardości przy wszystkich siłach w materiale jednorodnym, z wyjątkiem bardzo małych sił (poniżej 25 gf) i odcisków o przekątnych mniejszych niż ok. 25 µm; w materiałach izotropowych obie przekątne odcisku są równe. Liczba twardości Knoopa rośnie wraz ze zmniejszaniem siły, wyraźniej w materiałach twardszych i przy siłach poniżej 50 gf. Wgłębnik Knoopa ma kształt wydłużonego rombu, w którym dłuższa przekątna jest 7,114 razy dłuższa od krótszej; daje węższe i płytsze odciski niż piramida Vickersa, więc odciski można układać gęściej — krótszą przekątną w kierunku gradientu twardości.

WYDANIA I STATUS (strony ASTM, odczyt 27.10.2026). Na liście wersji ASTM aktywne jest wydanie E92-26 (DOI 10.1520/E0092-26); strona E92-23 (DOI 10.1520/E0092-23) ma oznaczenie „Historical” (obie z datą aktualizacji 27.08.2026), wcześniejsze wydania to E92-17, E92-16 i E92-82 z wersjami (R03, R97). Tekst rozdziałów 1 i 4 na stronach E92-23 i E92-26 jest identyczny (porównanie obu stron 27.10.2026: bez różnic); jakie zmiany wprowadziło wydanie 2026, strona nie podaje. ASTM E92 nie ma polskiego wydania — to dokument ASTM International. W katalogu iTeh (odczyt 27.10.2026) ASTM E92-23 ma status „Published”, a E92-17 i E92-16 — „Historical”; wydania 2026 katalog jeszcze nie wymieniał.

ILE LABORATORIÓW I W JAKIEJ POSTACI (kopia bazy zakresów akredytacji odświeżona z serwera produkcyjnego 27.10.2026 i aktualne dokumenty PCA pobrane tego dnia). Numer E92 stoi w 7 rekordach u 6 polskich laboratoriów: AB 001, AB 205, AB 792, AB 1489, AB 1700 (dwie pozycje) i laboratorium wzorcujące AP 045. We wszystkich 6 aktualnych dokumentach PCA norma jest; żadna pozycja nie jest zawieszona. Wszyscy piszą „ASTM E92-23”; AB 792 ma w tej samej pozycji także „ASTM E92-17”, a obok — ASTM E384-22 i PN-EN ISO 6507-1:2024-04. Normę ISO Vickersa PN-EN ISO 6507-1:2024-04 mają w tych samych pozycjach AB 205, AB 792 i AB 1700, a AB 1700 przy złączach spawanych także PN-EN ISO 9015-1:2011. Zakładka „Laboratoria” („ASTM E92”) pokazuje 13 laboratoriów: tych 6 polskich i 7 czeskich (zapytanie zakładki na labcoda.pl, 27.10.2026).

CO BADAJĄ LABORATORIA (kopia bazy i dokumenty PCA). Wyłącznie twardość Vickersa: HV10 w wyrobach z metali i stopów oraz złączach spawanych (AB 001, Dział Badań Laboratoryjnych w Poznaniu, także w miejscu wskazanym przez zleceniodawcę), HV 10 w odlewach staliwnych i żeliwnych oraz wyrobach hutniczych (AB 205), HV 0,1 i HV 10 w materiałach i wyrobach metalowych (AB 792), HV 0,1; 0,3; 0,5; 1; 5; 10; 30 w metalach i stopach (AB 1489), HV10 w złączach spawanych i wyrobach hutniczych (AB 1700). AP 045 wzorcuje według tej normy twardościomierze Vickersa w zakresie 100–1000 HV dla skal od HV 0,05 do HV 30, z najmniejszą niepewnością (CMC) od 1,4 % (HV 10) do 5,1 % (HV 0,05). Twardości Knoopa według ASTM E92 nie ma w żadnej polskiej pozycji; twardość Knoopa HK ma w zakresie AB 053 — według PN-EN ISO 4545-1:2024-04.

GDZIE ŁATWO O WYNIK POZORNIE POPRAWNY. Pierwsze — wydanie: zakresy powołują E92-23, które ASTM oznacza dziś jako „Historical”; przy powołaniu datowanym laboratorium pracuje według wydania z zakresu, a zmian wydania 2026 strona ASTM nie opisuje. Drugie — jednostki: liczba twardości jest zdefiniowana siłą w niutonach, ale w praktyce podaje się ją w kgf i gf; przy sile w N trzeba ją podzielić przez 9,80665 N/kgf — pominięcie przeliczenia zmienia wynik ok. 9,8 razy. Trzecie — małe siły: Vickers przy siłach poniżej 25 gf albo odciskach mniejszych niż ok. 25 µm, a Knoop przy siłach poniżej 50 gf dają liczby zależne od siły; porównywać można tylko wyniki z tą samą siłą (np. HV 0,1 z HV 0,1, a nie z HV 10). Czwarte — pojedynczy odcisk może nie odpowiadać twardości całego materiału, bo metoda wykrywa niejednorodności. Piąte — powierzchnie zakrzywione: dla badań Vickersa na powierzchniach kulistych i walcowych norma ma współczynniki poprawkowe (załącznik A5). Szóste — ASTM E92 i PN-EN ISO 6507-1 to dwa różne dokumenty; trzy laboratoria mają oba w tej samej pozycji, więc sprawozdanie powinno wskazać, według którego wykonano badanie.

CZEGO NIE PODAJEMY. Tekstu normy nie mieliśmy (podgląd E92-23 w katalogu iTeh był niedostępny, strona ASTM udostępnia tylko rozdziały 1 i 4). Nie podajemy wymagań dla twardościomierzy i wgłębników, czasu działania siły, odległości między odciskami i od krawędzi, wzorów obliczania HV i HK, współczynników z załącznika A5 ani przykładów niepewności.

Zasada metody

W powierzchnię materiału wciska się wgłębnik Vickersa (piramida o podstawie kwadratu) albo Knoopa (wydłużony romb, przekątne w stosunku 7,114 : 1) określoną siłą — dla Vickersa od 1 gf do 120 kgf, dla Knoopa od 1 gf do 2 kgf — i z wymiarów odcisku oblicza liczbę twardości HV albo HK; zasady, przebieg i sprawdzanie maszyn są dla obu metod w zasadzie jednakowe (ASTM E92, rozdz. 1 i 4 według strony ASTM). Wzorów i przebiegu NIE PODAJEMY.

Zastosowania

• Materiały metalowe — twardość Vickersa (1 gf–120 kgf) i Knoopa (1 gf–2 kgf), także mikrotwardość do 1 kgf (z odesłaniem do ASTM E384)
• Kontrola jakości, ocena materiałów i stref (fazy, gradienty twardości — szczególnie metodą Knoopa)
• Sprawdzanie i wzorcowanie twardościomierzy, wgłębników i płytek wzorcowych (załączniki A1–A4)
• W zakresach akredytacji: 5 laboratoriów badawczych (wyłącznie HV) i laboratorium wzorcujące twardościomierze Vickersa

Kluczowe parametry

Norma

Numer normy

ASTM E92-26 (wydanie aktywne; E92-23 — „Historical”)

Tytuł (PL)

Metody badań twardości Vickersa i twardości Knoopa materiałów metalowych (tłumaczenie tytułu nasze; norma ASTM nie ma polskiego wydania)

Title (EN)

Standard Test Methods for Vickers Hardness and Knoop Hardness of Metallic Materials

Procedura krok po kroku

1. Dobór metody i siły

   Vickers 1 gf–120 kgf albo Knoop 1 gf–2 kgf; przy siłach do 1 kgf wskazówki ASTM E384; siła w N przeliczana przez 9,80665 N/kgf (pkt 1.4–1.6).

2. Sprawdzenie twardościomierza

   Według załącznika A1, z płytkami wzorcowanymi według A4 i wgłębnikiem według A3. Szczegółów NIE PODAJEMY.

3. Wykonanie odcisków

   Wciśnięcie wgłębnika i pomiar przekątnych odcisku; przy powierzchniach kulistych i walcowych współczynniki z załącznika A5. Czasów i odległości NIE PODAJEMY.

4. Wynik

   HV albo HK z symbolem siły (np. HV 10); pojedynczy wynik może nie odpowiadać twardości całego materiału (pkt 4.3). ASTM E92-26 aktywne, E92-23 — „Historical” (27.10.2026).

Wymagany sprzęt i aparatura

Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)

• Norma nie zajmuje się kwestiami bezpieczeństwa; zasady bezpieczeństwa, higieny i ochrony środowiska ustala użytkownik (pkt 1.8)
• UWAGA MERYTORYCZNA: porównywać można tylko wyniki z tą samą siłą badania — przy małych siłach liczba twardości zależy od siły

Najczęstsze pytania