Kaip išmatuoti Damasko peilio kietumą?

一, Mokslinis kietumo matavimo pagrindas: pagrindinė medžiagų savybių ir bandymo metodų logika
Damasko peilio kietumas iš esmės yra jo medžiagos gebėjimas atsispirti vietinei plastinei deformacijai, kurią lemia plieno kompozicija, mikrostruktūra ir terminio apdorojimo procesas.
1. Kietumo ir medžiagos savybių koreliacija
Teigiama koreliacija tarp anglies kiekio ir kietumo
Damasko plieno kietumą daugiausia lemia jo anglies kiekis. Pavyzdžiui, tradicinis aukštas anglies plienas (pvz., 1095 plienas, kurio anglies kiekis yra 0,95%), gali pasiekti HRC 60 {- 62 kietumą po gesinimo, o žemas anglies plienas (pvz., 1020 plieno, kurio anglies kiekis yra 0,20%) turi tik HRC 40–45. Anglies atomai žymiai padidina plieno kietumą, stiprinant kietą tirpalą ir kritulius (pvz., Fe-C).
Leginių elementų kietumo padidėjimo poveikis
Lydinio elementai, tokie kaip chromas (CR), molibdenas (MO) ir vanadis (V), dar labiau padidina kietumą, rafinuodami grūdų dydį ir formuojant kietus karbidus (tokius kaip Cr ₇ C3, VC). Pavyzdžiui, M390 Damasko plieno kietumas (kuriame yra 20% CR, 1% MO, 0,6% V) gali pasiekti HRC 61-63, o jo atsparumas susidėvėjimui yra 40% didesnis nei 1095 plieno.
Mikrostruktūros kontrolė kietumui
Damasko plieno sulankstymo kalimo procesas sudaro kompozicinę martensitinės matricos ir karbido dalelių struktūrą. Didelis martensito dislokacijos tankis (apie 10 ¹² cm ⁻ ²) suteikia pagrindinį kietumą, o karbido dalelės (0,5–5 μm dydis) veikia kaip sunkios fazės, skirtos išsklaidyti stresą ir atidėti plastinės deformaciją. Pavyzdžiui, tyrimas parodė, kad kas 1% padidėjus karbido tūrio frakcijai, kietumas padidėja maždaug HRC 0,5.
2. Kietumo testavimo metodų klasifikavimas ir pritaikymas
Įbrėžimo metodas: apskaičiuokite kietumą išmatuodami įbrėžimo, prispausto į medžiagos paviršių, įdubimo dydį arba gylį, įskaitant Brinell (HB), Rockwell (HR), Vickers (HV) ir kt.
Atgimimo metodas: Naudojant elastinės deformacijos energijos išsiskyrimo principą, kietumas (pvz., Korhe kietumas HS) apskaičiuojamas matuojant plieninių rutulių ar deimantų kūgių atkovotą aukštį.
Įbrėžimų metodas: netiesiogiai įvertina kietumą (pvz., Mohs kietumą), matuojant medžiagos gebėjimą atsispirti įbrėžimams, tačiau jis rečiau naudojamas metalinėms medžiagoms dėl mažo tikslumo.
2, Pagrindinio kietumo tikrinimo metodai: principai, įranga ir eksploatavimo specifikacijos
Sudėtingai Damasko peilio struktūrai (sluoksniuotas kompozitas, didelis karbido kiekis), būtina pasirinkti bandymo metodą, kuris subalansuoja tikslumą ir efektyvumą.
1. Rokvelio kietumo (HR) testas: greito įvertinimo pramonės standartas
Principas:
Norėdami paspausti medžiagos paviršių po pradine apkrovai (10 kgf) ir pagrindinės apkrovos (150 kgf), naudokite deimantinio kūgio įdubimo (C skalę) arba plieno rutulio įdubimą (B skalę), išmatuokite įdubimo gylio skirtumą ir paversti jį kietumo verte.
Įranga:
„Rockwell kietumo testeris“ (pvz., „Wilson Rockwell 2000“ serija), kurio tikslumas yra ± 0,5 val.
Veiklos standartai:
Tyrimo paviršių reikia šlifuoti iki RA, mažesnės arba lygi 0,8 μm, kad būtų išvengta paviršiaus šiurkštumo, turinčio įtakos rezultatams.
Įbrėžimų tarpai yra didesni arba lygus 3 kartus didesniam įtraukimo skersmeniui, kad būtų išvengta streso superpozicijos tarp gretimų įdubimų.
Damasko peiliams rekomenduojama naudoti HRC valdovus (deimantų kūgio įbrėžimus), kad būtų galima patikrinti ašmenų, nugaros ir tarpsluoksnio perėjimo zonos kietumo pasiskirstymą.
Privalumai ir apribojimai:
Privalumai: greitas bandymo greitis (vieno taško mažesnis arba lygus 10 sekundžių), tinkami bandymams dėl partijos; Apribojimai: Įbrėžimas yra palyginti didelis (kurio skersmuo yra apie 0,4 mm), o tai gali pakenkti modelio vientisumui.
2. Vickers kietumo (HV) testavimas: aukštas - Tiksli mikroskopinė analizė
Principas:
Naudodami įprastą kvadratinės piramidės deimantų įdubimą, paspauskite medžiagos paviršių po apkrovą (paprastai 1-30 kgf), išmatuokite įstrižainės įbrėžimo ilgį ir apskaičiuokite kietumo vertę (HV =1.8454 × f/d ², f yra apkrova, d yra įstrižainės vidurkis).
Įranga:
„Micro Vickers“ kietumo testeris (pvz., „Buehler Micromet 6000“), aprūpintas optiniu mikroskopu (50–1000 x padidinimas).
Veiklos standartai:
Bandymo paviršių reikia šlifuoti iki veidrodinio apdailos (RA mažesnis arba lygus 0,1 μm), kad įbrėžimai išvengtų įbrėžimų matavimų.
Apkrovos pasirinkimas: ašmenys (HV0.3-1), atgal (HV5-10), kad atitiktų skirtingų sričių storį.
Sluoksniuotos struktūros bandymai: nuolat taškas išilgai vertikalios ašmenų kryžiaus - sekcijos, skirtos analizuoti kietumo gradientą (pvz., Kietumo svyravimas mažesnis arba lygus HV 5 vienam sluoksniui).
Privalumai ir apribojimai:
Privalumai: mažas įdubimas (įstrižainė 0,02–0,2 mm), tinkama mikroskopinei analizei; Apribojimai: Lėtas testavimo greitis (apie 1 minutę už tašką) ir didelės išlaidos.
3. Nanoindentacijos testavimas: kietumo analizė mikroskale
Principas:
Naudojant deimantinį Berkovičiaus įdubimą, medžiagos paviršius paspaudžiamas esant ypač mažoms apkrovoms (μ n - mn lygis), o kietumas ir elastinis modulis apskaičiuojami per įdubimo gylio apkrovos kreivę.
Įranga:
Nanoindentacijos instrumentas (pvz., „Hysitron Ti 950“), poslinkio skiriamoji geba mažesnė arba lygi 0,1 nm, apkrovos skiriamoji geba mažesnė arba lygi 50NN.
Veiklos standartai:
Tyrimo paviršius turi būti elektrolitinis poliruotas, kad būtų pašalintas liekamasis įtempis iš mechaninio apdorojimo.
Bandymo sritis: Kietumo tarp karbido dalelių (kietumo HV 1500-2500) ir martensitinės matricos (kietumo HV 800-1200) palyginimas.
Duomenų apdorojimas: kietumui apskaičiuoti naudojamas Oliverio Pharro metodas, todėl reikia atsižvelgti į šliaužimo efekto pataisą.
Privalumai ir apribojimai:
Privalumai: gebėjimas atskirti nanoskalės kietumo skirtumus; Apribojimai: brangi įranga ir ribotas bandymo plotas (vieno taško mažesnis arba lygus 10 μm ²).
3, Kietumo bandymo iššūkiai ir sprendimai: sprendimas su ypatingomis Damasko peilio savybėmis
Sluoksniuota struktūra, didelis karbido kiekis ir sudėtingas Damasko peilio modelis kelia specialius kietumo tyrimų reikalavimus.
1. Sluoksniuotos struktūros kietumo gradiento analizė
Klausimas:
Sulankstomas kalimas sudaro šimtus kintamų kietų sluoksnių (aukšto anglies plieno) ir minkštųjų sluoksnių (mažai anglies plieno), todėl kietumas svyruoja storio kryptimi.
Sprendimas:
Išilginio pjūvio testas: taškas kas 0,1 mm išilgai ašmenų sekcijos ir nubrėžkite kietumo pasiskirstymo kreivę.
Horizontalus tarpsluoksnio bandymas: HV0.1 apkrova taikoma tarpsluoksnio pereinamojoje zonoje (maždaug 0,05 mm storis), kad būtų išvengta įdubimo, kuris prasiskverbia į vieną sluoksnį.
atvejis
Damasko peilio testas parodė, kad kietojo sluoksnio kietumas buvo HV 850, minkšto sluoksnio kietumas buvo HV 650, o tarpsluoksnio kietumo gradientas pasiekė 200/0,1 mm HV.
2. Karbido dalelių indėlio į kietumą kiekybinis įvertinimas
Klausimas:
Karbido dalelių kietumas (0,5–5 μm dydis) yra daug didesnis nei matricos, tačiau tradicinius bandymo metodus sunku atskirti jų indėlį.
Sprendimas:
Nanoindentacijos testavimas: tankiai pažymėti karbidų ir matricos sąsają, kad būtų nustatyta kietumo fazės pasiskirstymo santykio schema.
Vaizdo analizė: Sujunkite SEM - EDS (skenavimo elektronų mikroskopijos energijos dispersinė spektroskopija), kad koreliuotumėte kietumo duomenis su karbido tūrio frakcija.
atvejis
Tam tikro M390 Damasko plieno testas rodo, kad kai karbidų tūrio dalis yra 12%, kietumo indėlis yra apie 180 HV (29% viso kietumo HV 620).
3. Šablono vientisumo apsaugos strategija
Klausimas:
Įbrėžimo bandymas gali sugadinti Damasko peilio paviršiaus modelį ir sumažinti jo kolekcionuojamą vertę.
Sprendimas:
Nekrūnų testavimas: prioritetas yra skirtas naudoti ultragarsinius kietumo testerius (tokius kaip II fazės UH-3000 serijos), norint netiesiogiai įvertinti garso greičio ir kietumo koreliaciją.
Mikro ploto bandymai: Norėdami paslėpti įbrėžimą modelio tarpe, naudokite HV0.01 apkrovą (įbrėžimo skersmuo maždaug 5 μm).
Kopijavimo testavimas: sukurkite metalografinį ašmenų sekcijos pavyzdį ir atlikite destruktyvius replikos bandymus.
4, Kietumo testavimo pramonės praktika: Visas proceso kontrolė nuo gamybos iki kolekcijos
Kietumo matavimas vykdo visą projektavimo, gamybos, kokybės patikrinimo ir Damasko peilių priežiūros gyvavimo ciklą.
1. Kietumo kontrolė gamybos procese
Šilumos apdorojimo proceso optimizavimas:
Sureguliuokite gesinimo temperatūrą (tokią kaip 1095 plieno gesinimo temperatūra, esant 850–880 laipsnių), laikymo laiką ir grūdinimo parametrus (tokius kaip HRC kietumas 58-60 po grūdinimo 200 laipsnių 2 valandas), naudojant kietumo tikrinimą.
Internetinis aptikimas:
Naudokite nešiojamąjį „Rockwell“ kietumo testerį (pvz., „Equotip Bambino 2“), kad galėtumėte greitai imti gamybos liniją, kad įsitikintumėte, jog kietumo svyravimai yra mažesni arba lygūs HRC 1.
2. Kietumo standartai kokybės tikrinimo procese
Tarptautiniai standartai:
Laikykitės tokių specifikacijų kaip ASTM E18 (Rockwell kietumas), ISO 6507 (Vickers kietumas) ir Jis Z 2244 (nanoindentacija).
Įmonių vidaus kontrolės standartai:
Aukštos klasės įrankių gamintojai nustato griežtesnius standartus, tokius kaip ašmenų kietumas HRC 60-62 (svyravimas mažesnis arba lygus HRC 0,5) ir ašmenų atgalinio kietumo HRC 50-55.
3. Surinkimo ir priežiūros kietumo stebėjimas
Kietumo pokyčiai ilgo - termino saugykloje:
Reguliariai (kas 5 metus) naudokite HV0.3, kad patikrintumėte peiliuko paviršiaus kietumą ir stebėtumėte kietumo sumažėjimą, kurį sukelia korozija ar vandenilio gurkšnis.
Kietumo patikrinimas po remonto:
Po suvirinimo ar šlifavimo taisymo, kietumo gradiento bandymas turėtų būti atliekamas 10 mm atstumu nuo taisymo ploto ir jo aplinkos, kad būtų užtikrinta, jog nėra minkštinimo zonos (kietumas mažėja mažesnis arba lygus HV 50).
5, Ateities kietumo matavimo tendencija: intelektas ir kelių - maste
AI padeda numatyti kietumą:
Naudojant mašinų mokymosi modelius, tokius kaip atsitiktiniai miškai, kartu su plieno sudėtimi, terminio apdorojimo parametrais ir mikrostruktūros vaizdais, galima prognozuoti, kad kietumo pasiskirstymas sumažins tikrąjį bandymo krūvį.
Kelių masto kietumo apibūdinimas:
Sukurkite visą - mastelio kietumo duomenų bazę, derindami nanoindentaciją (mikro), „Vickers“ kietumą (Meso) ir Rockwell kietumą (makrokomandą).
In situ kietumo testavimo technologija:
Sukurkite kombinuotą sinchrotrono spinduliuotės sistemą x - spindulio difrakcija (Sr - XRD) ir kietumo bandymai, kad būtų galima stebėti fazių perėjimą ir kietumo pokyčius krovimo proceso metu realiu laiku.
https: //www.js - outdoorproduct.com/damascus - peilis/damaskas - kišenė - peilis - su - Abalone -} shell.ht.html