Kaedah Ujian Standard ASTM C1326 untuk Kekerasan Lekukan Knoop Seramik Termaju

Standard "Kaedah Ujian Standard ASTM C1326 untuk Kekerasan Lekukan Knoop bagi Seramik Termaju," yang dibangunkan oleh Persatuan Pengujian dan Bahan Amerika (ASTM), menerangkan kaedah ujian untuk menentukan kekerasan lekukan Knoop seramik termaju. Dalam kaedah ujian ini, inden berlian berbentuk runcing berasaskan rombik, piramid bentuk yang ditetapkan ditekan pada permukaan seramik dengan daya yang telah ditetapkan untuk menghasilkan lekukan kekal yang agak kecil. Unjuran permukaan pepenjuru panjang lekukan kekal diukur menggunakan mikroskop cahaya. Panjang pepenjuru panjang dan daya yang dikenakan digunakan untuk mengira kekerasan Knoop, yang mewakili rintangan bahan terhadap penembusan oleh indentor Knoop.

Untuk seramik termaju, kekerasan lekukan Knoop digunakan untuk membuat lekukan. Unjuran permukaan pepenjuru panjang diukur dengan mikroskop optik. Kekerasan lekukan Knoop adalah salah satu daripada banyak sifat yang digunakan untuk mencirikan seramik termaju. Percubaan telah dibuat untuk mengaitkan kekerasan lekukan Knoop dengan skala kekerasan lain, tetapi tiada kaedah yang diterima umum wujud. Penukaran sedemikian adalah terhad dalam skop dan harus digunakan dengan berhati-hati kecuali dalam kes khas di mana ujian perbandingan menyediakan asas yang boleh dipercayai untuk penukaran.

Untuk seramik lanjutan, inden Knoop biasanya lebih disukai berbanding indentor Vickers kerana panjang pepenjuru panjang Knoop adalah 2,8 kali lebih panjang daripada pepenjuru Vickers untuk daya yang sama, menjadikan keretakan tidak menjadi masalah. Sebaliknya, hujung inden Knoop yang panjang dan nipis adalah lebih sukar untuk dibezakan dengan tepat, terutamanya dalam bahan kontras rendah. Daya lekukan yang dipilih dalam kaedah ujian ini direka bentuk untuk menghasilkan lekukan yang cukup besar untuk dilakukan dengan peralatan kekerasan mikro konvensional, tetapi cukup besar untuk tidak menyebabkan keretakan.

Lekukan Knoop lebih cetek daripada lekukan Vickers yang dibuat pada kekuatan yang sama. Lekukan Knoop boleh berguna dalam menilai kekerasan salutan.

Kekerasan knop dikira dengan membahagikan daya yang dikenakan dengan kawasan yang diunjurkan pada permukaan spesimen. Diandaikan bahawa springback anjal pepenjuru sempit boleh diabaikan. Indentor Vickers juga digunakan untuk mengukur kekerasan, tetapi kekerasan Vickers dikira daripada nisbah daya yang dikenakan kepada kawasan sentuhan empat muka indenter yang tidak berubah bentuk.

Pencirian kekerasan yang lengkap melibatkan pengukuran ke atas pelbagai daya lekukan. Kekerasan Knoop seramik umumnya berkurangan dengan peningkatan saiz lekukan atau daya lekukan, seperti yang digambarkan dalam rajah yang disediakan dalam piawai. Kecenderungan ini dikenali sebagai kesan saiz lekukan. Kekerasan menghampiri kekerasan malar dataran tinggi pada saiz lekukan atau daya (beban) yang cukup besar. Daya ujian yang diperlukan untuk mencapai kekerasan malar berbeza-beza mengikut seramik. Daya ujian yang dinyatakan dalam piawaian ini bertujuan untuk cukup besar untuk kekerasan hampir atau di atas dataran tinggi, tetapi tidak begitu besar sehingga menyebabkan keretakan yang berlebihan. Pencirian menyeluruh bagi kesan saiz lekukan disyorkan tetapi berada di luar skop kaedah ujian ini, yang mengukur kekerasan pada satu daya tertentu.

Kaedah ujian untuk kekerasan lekukan Knoop seramik termaju menentukan kekerasan lekukan Knoop seramik termaju, termasuk bahan seperti aluminium oksida, zirkonium dan silikon karbida, di bawah beban rendah lazimnya antara 10 hingga 1000 gram-daya (gf).

Penguji kekerasan mikro Knoop yang digunakan dalam ujian ini termasuk:

Lekukan Diamond Knoop (tidak simetri, bentuk piramid rombohedral)
Sistem aplikasi beban yang tepat (biasanya 10–1000 gf)
Mikroskop optik resolusi tinggi (dengan kanta mikrometer yang ditentukur atau pengimejan digital)
Mikrometer bergraduat ditentukur untuk pengesahan

Spesimen ujian hendaklah licin, rata, dan sangat digilap untuk meminimumkan kesan kekasaran permukaan. Tambahan pula, spesimen hendaklah cukup tebal dan tegar untuk mengelakkan meleding semasa ujian.

Pada permulaan ujian, permukaan sampel mestilah bersih dan digilap dengan lancar (biasanya dengan pes berlian 1 µm atau lebih halus). Sampel diletakkan dengan selamat di atas meja. Beban ujian yang sesuai dipilih untuk lekukan (biasanya 100 gf atau 500 gf untuk seramik). Beban digunakan untuk masa tinggal standard, biasanya 15 saat. Lekukan diturunkan ke dalam sampel dengan masa beban dan tinggal yang dipilih. Lekukan ditarik dengan teliti untuk mengelakkan keretakan. pepenjuru panjang lekukan diukur di bawah mikroskop (pepenjuru pendek diabaikan dalam Knoop). Sekurang-kurangnya lima ukuran diambil bagi setiap sampel untuk memastikan kebolehulangan. Pengiraan dibuat menggunakan formula yang diberikan dalam piawai.

Pelaporan termasuk beban ujian dan masa tinggal, bilangan takuk dan nilai kekerasan Knoop purata, sisihan piawai atau julat, jenis maklumat takuk dan penentukuran serta sebarang kecacatan permukaan yang boleh dilihat, retak atau anomali.

Kekerasan Knoop adalah anisotropik; orientasi struktur kristal boleh menjejaskan keputusan. Elakkan meletakkan takuk terlalu rapat dengan tepi atau terlalu rapat. Keretakan boleh berlaku dalam seramik rapuh, dan lekukan retak tidak boleh dimasukkan dalam purata.

Kaedah Knoop lebih disukai untuk seramik termaju atas sebab-sebab berikut:

Kerosakan minimum: Bentuk panjang indentor Knoop meminimumkan kedalaman penembusan sambil menyediakan pepenjuru panjang untuk pengukuran. Ini penting untuk bahan rapuh seperti seramik, yang boleh retak di bawah lekukan yang lebih dalam atau lebih agresif.
Resolusi spatial tinggi: Knoop membenarkan beban ujian yang sangat kecil (serendah 10 gf) dan lekukan cetek. Ini sesuai untuk salutan nipis, ciri kecil atau fasa mikrostruktur pada seramik.
Mengurangkan risiko retak: Berbanding dengan kaedah ujian Vickers, kaedah Knoop menghasilkan kurang tekanan dan lebih sedikit retakan. Ini penting untuk mendapatkan nilai kekerasan yang tepat dalam bahan rapuh.
Kepekaan orientasi: Lekukan Knoop Asymmetric berguna dalam mengesan kekerasan anisotropik dan membantu mengkaji kesan orientasi bijian dalam seramik termaju.
Pengukuran yang konsisten pada permukaan yang digilap: Seramik termaju selalunya diuji selepas kemasan yang digilap tinggi. Kaedah Knoop berfungsi dengan baik pada permukaan rata yang sangat digilap dan memberikan hasil yang tepat dan boleh berulang.
Dipiawaikan untuk seramik: Piawaian ASTM C1326 secara khusus mentakrifkan penggunaan ujian Knoop untuk seramik termaju dan menyediakan data yang boleh dipercayai dan boleh dibandingkan antara makmal.

Organisasi kami, yang telah menyokong perniagaan merentas semua sektor selama bertahun-tahun melalui pelbagai aktiviti ujian, pengukuran, analisis dan penilaian, mempunyai pasukan pekerja yang kukuh yang mengikuti perkembangan global dalam sains dan teknologi serta sentiasa meningkatkan diri mereka. Dalam konteks ini, kami juga menyediakan perkhidmatan ujian mengikut Kaedah Ujian Standard ASTM C1326 untuk Kekerasan Lekukan Knoop bagi Seramik Termaju.