Metode Uji Standar ASTM C1326 untuk Kekerasan Lekukan Knoop pada Keramik Canggih

Standar "Metode Uji Standar ASTM C1326 untuk Kekerasan Indentasi Knoop pada Keramik Canggih" yang dikembangkan oleh American Society for Testing and Materials (ASTM) menjelaskan metode uji untuk menentukan kekerasan indentasi Knoop pada keramik canggih. Dalam metode uji ini, sebuah indenter berlian piramidal berbentuk belah ketupat yang runcing dengan bentuk yang ditentukan ditekan ke permukaan keramik dengan gaya yang telah ditentukan untuk menciptakan indentasi permanen yang relatif kecil. Proyeksi permukaan diagonal panjang indentasi permanen diukur menggunakan mikroskop cahaya. Panjang diagonal panjang dan gaya yang diberikan digunakan untuk menghitung kekerasan Knoop, yang merepresentasikan ketahanan material terhadap penetrasi oleh indenter Knoop.

Untuk keramik tingkat lanjut, kekerasan indentasi Knoop digunakan untuk membuat indentasi. Proyeksi permukaan diagonal panjang diukur dengan mikroskop optik. Kekerasan indentasi Knoop merupakan salah satu dari banyak sifat yang digunakan untuk mengkarakterisasi keramik tingkat lanjut. Berbagai upaya telah dilakukan untuk menghubungkan kekerasan indentasi Knoop dengan skala kekerasan lainnya, tetapi belum ada metode yang diterima secara umum. Konversi semacam itu memiliki cakupan terbatas dan harus digunakan dengan hati-hati kecuali dalam kasus khusus di mana uji perbandingan memberikan dasar yang andal untuk konversi.

Untuk keramik tingkat lanjut, indentor Knoop umumnya lebih disukai daripada indentor Vickers karena panjang diagonal Knoop 2,8 kali lebih panjang daripada diagonal Vickers untuk gaya yang sama, sehingga mengurangi masalah retak. Di sisi lain, ujung indentor Knoop yang panjang dan tipis lebih sulit dibedakan secara presisi, terutama pada material dengan kontras rendah. Gaya lekukan yang dipilih dalam metode uji ini dirancang untuk menghasilkan lekukan yang cukup besar sehingga dapat dilakukan dengan peralatan mikrokekerasan konvensional, tetapi cukup besar untuk tidak menyebabkan retak.

Lekukan Knoop lebih dangkal dibandingkan lekukan Vickers yang dibuat dengan kekuatan yang sama. Lekukan Knoop dapat berguna dalam mengevaluasi kekerasan lapisan.

Kekerasan Knoop dihitung dengan membagi gaya yang diberikan dengan luas proyeksi pada permukaan spesimen. Diasumsikan bahwa pegas elastis diagonal sempit dapat diabaikan. Indentor Vickers juga digunakan untuk mengukur kekerasan, tetapi kekerasan Vickers dihitung dari rasio gaya yang diberikan terhadap luas kontak keempat permukaan indentor yang tidak terdeformasi.

Karakterisasi kekerasan yang lengkap melibatkan pengukuran pada rentang gaya lekukan yang luas. Kekerasan Knoop keramik umumnya menurun seiring bertambahnya ukuran lekukan atau gaya lekukan, seperti yang diilustrasikan pada gambar yang disediakan dalam standar. Kecenderungan ini dikenal sebagai efek ukuran lekukan. Kekerasan mendekati kekerasan konstan plateau pada ukuran lekukan atau gaya (beban) yang cukup besar. Gaya uji yang diperlukan untuk mencapai kekerasan konstan bervariasi dengan keramik. Gaya uji yang ditentukan dalam standar ini dimaksudkan agar cukup besar agar kekerasan mendekati atau di atas plateau, tetapi tidak terlalu besar sehingga menyebabkan retak berlebihan. Karakterisasi komprehensif dari efek ukuran lekukan direkomendasikan tetapi berada di luar cakupan metode uji ini, yang mengukur kekerasan pada satu gaya yang ditentukan.

Metode pengujian untuk kekerasan lekukan Knoop pada keramik canggih menentukan kekerasan lekukan Knoop pada keramik canggih, termasuk bahan seperti aluminium oksida, zirkonium, dan silikon karbida, di bawah beban rendah yang biasanya berkisar antara 10 hingga 1000 gram-gaya (gf).

Penguji mikrokekerasan Knoop yang digunakan dalam pengujian ini meliputi:

Lekukan Diamond Knoop (bentuk piramida rombohedral asimetris)
Sistem penerapan beban yang tepat (biasanya 10–1000 gf)
Mikroskop optik resolusi tinggi (dengan lensa mikrometer terkalibrasi atau pencitraan digital)
Mikrometer bertingkat yang dikalibrasi untuk verifikasi

Spesimen uji harus halus, rata, dan dipoles dengan baik untuk meminimalkan efek kekasaran permukaan. Selain itu, spesimen harus cukup tebal dan kaku untuk mencegah lengkungan selama pengujian.

Pada awal pengujian, permukaan sampel harus bersih dan dipoles halus (biasanya dengan pasta berlian 1 µm atau lebih halus). Sampel diletakkan dengan aman di atas meja. Beban uji yang sesuai dipilih untuk lekukan (biasanya 100 gf atau 500 gf untuk keramik). Beban diberikan selama waktu diam standar, biasanya 15 detik. Lekukan diturunkan ke dalam sampel dengan beban dan waktu diam yang dipilih. Lekukan ditarik dengan hati-hati untuk mencegah retak. Diagonal panjang lekukan diukur di bawah mikroskop (diagonal pendek diabaikan dalam Knoop). Setidaknya lima pengukuran dilakukan per sampel untuk memastikan pengulangan. Perhitungan dilakukan menggunakan rumus yang diberikan dalam standar.

Pelaporan meliputi beban uji dan waktu diam, jumlah takik dan nilai kekerasan Knoop rata-rata, deviasi standar atau rentang, jenis takik dan informasi kalibrasi, serta setiap cacat permukaan yang terlihat, retakan, atau anomali.

Kekerasan Knoop bersifat anisotropik; orientasi struktur kristal dapat memengaruhi hasil. Hindari menempatkan takik terlalu dekat dengan tepi atau berdekatan. Retakan dapat terjadi pada keramik getas, dan lekukan retakan tidak boleh dimasukkan dalam rata-rata.

Metode Knoop lebih disukai untuk keramik tingkat lanjut karena alasan berikut:

Kerusakan minimal: Bentuk indentor Knoop yang panjang meminimalkan kedalaman penetrasi sekaligus menyediakan diagonal yang panjang untuk pengukuran. Hal ini penting untuk material rapuh seperti keramik, yang dapat retak akibat lekukan yang lebih dalam atau lebih agresif.
Resolusi spasial tinggi: Knoop memungkinkan beban uji yang sangat kecil (hingga 10 gf) dan lekukan yang dangkal. Ini ideal untuk lapisan tipis, fitur kecil, atau fase mikrostruktur pada keramik.
Risiko retak berkurang: Dibandingkan dengan metode uji Vickers, metode Knoop menghasilkan lebih sedikit tegangan dan retak. Hal ini penting untuk mendapatkan nilai kekerasan yang akurat pada material getas.
Sensitivitas orientasi: Lekukan Knoop asimetris berguna dalam mendeteksi kekerasan anisotropik dan membantu mempelajari efek orientasi butiran pada keramik canggih.
Pengukuran yang konsisten pada permukaan yang dipoles: Keramik tingkat lanjut seringkali diuji setelah lapisan akhir yang dipoles dengan baik. Metode Knoop bekerja dengan baik pada permukaan yang rata dan dipoles dengan baik, serta memberikan hasil yang presisi dan dapat diulang.
Distandarisasi untuk keramik: Standar ASTM C1326 secara khusus mendefinisikan penggunaan uji Knoop untuk keramik tingkat lanjut dan menyediakan data yang andal dan sebanding antar laboratorium.

Organisasi kami, yang telah mendukung berbagai bisnis di berbagai sektor selama bertahun-tahun melalui beragam kegiatan pengujian, pengukuran, analisis, dan evaluasi, memiliki tim karyawan yang tangguh yang senantiasa mengikuti perkembangan global dalam sains dan teknologi serta terus meningkatkan diri. Dalam konteks ini, kami juga menyediakan layanan pengujian sesuai dengan Metode Uji Standar ASTM C1326 untuk Kekerasan Lekukan Knoop pada Keramik Canggih.