Стандарт «ASTM C1326 Стандартный метод определения твёрдости по Кнупу для высококачественной керамики», разработанный Американским обществом по испытаниям и материалам (ASTM), описывает метод определения твёрдости по Кнупу для высококачественной керамики. В этом методе испытания заострённый алмазный индентор с ромбическим основанием заданной формы вдавливается в поверхность керамики с заданным усилием для создания относительно небольшого остаточного отпечатка. Проекция длинной диагонали остаточного отпечатка на поверхность измеряется с помощью светового микроскопа. Длина длинной диагонали и приложенное усилие используются для расчёта твёрдости по Кнупу, которая представляет собой сопротивление материала проникновению индентора Кнупа.
Для создания отпечатков в высококачественной керамике используется твёрдость по Кнупу. Проекция длинной диагонали на поверхность измеряется с помощью оптических микроскопов. Твёрдость по Кнупу — одно из многих свойств, используемых для характеристики высококачественной керамики. Были предприняты попытки соотнести твёрдость по Кнупу с другими шкалами твёрдости, но общепринятых методов не существует. Подобные преобразования ограничены в применении и должны использоваться с осторожностью, за исключением особых случаев, когда сравнительные испытания дают надёжную основу для преобразования.
Для высококачественной керамики индентор Кнупа обычно предпочтительнее индентора Виккерса, поскольку длина длинной диагонали индентора Кнупа в 2,8 раза больше диагонали Виккерса при одинаковом усилии, что значительно снижает риск растрескивания. С другой стороны, длинный и тонкий кончик индентора Кнупа сложнее точно различить, особенно в материалах с низкой контрастностью. Усилия индентора, выбранные в данном методе испытаний, рассчитаны на получение отпечатков достаточно больших размеров, чтобы их можно было получить с помощью обычного оборудования для измерения микротвердости, но при этом достаточно больших, чтобы не вызвать растрескивания.
Отпечатки по Кнупу имеют меньшую глубину, чем отпечатки по Виккерсу, полученные при той же прочности. Отпечатки по Кнупу могут быть полезны для оценки твёрдости покрытия.
Твёрдость по Кнупу рассчитывается путём деления приложенной силы на площадь проекции на поверхность образца. Предполагается, что упругое отталкивание узкой диагонали пренебрежимо мало. Для измерения твёрдости также используются инденторы Виккерса, но твёрдость по Виккерсу рассчитывается как отношение приложенной силы к площади контакта четырёх граней недеформированного индентора.
Полная характеристика твердости включает измерения в широком диапазоне сил вдавливания. Твердость керамики по Кнупу обычно уменьшается с увеличением размера отпечатка или силы вдавливания, как показано на рисунке, приведенном в стандарте. Эта тенденция известна как эффект размера отпечатка. Твердость приближается к плато постоянной твердости при достаточно больших размерах отпечатка или силах (нагрузках). Испытательные силы, необходимые для достижения постоянной твердости, различаются в зависимости от керамики. Испытательные силы, указанные в настоящем стандарте, должны быть достаточно большими, чтобы твердость была близка к плато или превышала его, но не настолько большими, чтобы вызвать чрезмерное растрескивание. Рекомендуется всесторонняя характеристика эффекта размера отпечатка, но она выходит за рамки данного метода испытаний, который измеряет твердость при одной заданной силе.
Метод испытания на твердость при вдавливании по Кнупу для современной керамики определяет твердость при вдавливании по Кнупу для современной керамики, включая такие материалы, как оксид алюминия, цирконий и карбид кремния, при низких нагрузках, обычно в диапазоне от 10 до 1000 грамм-сил (гс).
Микротвердомер Кнупа, используемый в этих испытаниях, включает в себя:
Образцы для испытаний должны быть гладкими, плоскими и тщательно отполированными, чтобы минимизировать влияние шероховатости поверхности. Кроме того, образцы должны быть достаточно толстыми и жёсткими, чтобы предотвратить деформацию во время испытаний.
В начале испытания поверхность образца должна быть чистой и гладко отполированной (обычно алмазной пастой с зернистостью 1 мкм или меньше). Образец надёжно устанавливается на столе. Для индентирования выбирается соответствующая испытательная нагрузка (обычно 100 гс или 500 гс для керамики). Нагрузка прикладывается в течение стандартного времени выдержки, обычно 15 секунд. Индентор опускается в образец с выбранной нагрузкой и временем выдержки. Индентор осторожно извлекается, чтобы предотвратить растрескивание. Длинная диагональ индентора измеряется под микроскопом (короткая диагональ игнорируется при испытании по Кнупу). Для обеспечения повторяемости проводится не менее пяти измерений на образец. Расчёты производятся по формуле, приведённой в стандарте.
Отчетность включает в себя испытательную нагрузку и время выдержки, количество надрезов и среднее значение твердости по Кнупу, стандартное отклонение или диапазон, тип надреза и информацию о калибровке, а также любые видимые дефекты поверхности, трещины или аномалии.
Твёрдость по Кнупу анизотропна; ориентация кристаллической структуры может влиять на результаты. Избегайте расположения надрезов слишком близко к краям или слишком близко друг к другу. В хрупкой керамике могут образовываться трещины, поэтому углубления от трещин не следует включать в усреднённые значения.
Метод Кнупа предпочтителен для современной керамики по следующим причинам:
Наша организация, которая уже много лет оказывает поддержку предприятиям всех отраслей, предлагая широкий спектр услуг по испытаниям, измерениям, анализу и оценке, располагает сильной командой сотрудников, которые внимательно следят за мировыми достижениями в области науки и технологий и постоянно совершенствуются. В связи с этим мы также предоставляем услуги по испытаниям в соответствии со стандартным методом испытаний ASTM C1326 для определения твердости при вдавливании по Кнупу для высококачественной керамики.
Вы можете попросить нас заполнить нашу форму, чтобы записаться на прием, получить более подробную информацию или запросить оценку.
