ISO 3369 Непористые спеченные металлические материалы и твердые сплавы. Определение плотности

Стандарт ISO 3369 «Непроницаемые спеченные металлические материалы и твердые сплавы. Определение плотности», опубликованный Международной организацией по стандартизации (ISO), описывает метод определения плотности непроницаемых спеченных металлических материалов и твердых сплавов. Принцип этого метода основан на взвешивании образца сначала на воздухе, затем в жидкости с последующим расчетом его плотности. ISO 2738 применим для определения плотности проницаемых спеченных металлических материалов.

Плотность — фундаментальное свойство, напрямую влияющее на механические, термические и электрические свойства спечённых металлических материалов и твёрдых металлов, таких как карбид вольфрама или сплавы на основе железа. Стандарт ISO 3369 считается важным по следующим причинам:

• Прочность и долговечность: Плотность тесно связана с пористостью. Для непроницаемых материалов (материалов с минимальной открытой пористостью) более высокая плотность, как правило, означает меньше внутренних пустот, что повышает прочность на разрыв, усталостную прочность и износостойкость. Например, в режущих инструментах постоянная плотность позволяет инструменту выдерживать высокоскоростную обработку без поломок.
• Предсказуемость характеристик: в таких областях применения, как спечённые шестерни или подшипники, точные данные о плотности обеспечивают надёжную работу под нагрузкой или термическим напряжением, подтверждая соответствие деталей проектным характеристикам. Отклонения могут привести к преждевременному выходу из строя, поскольку низкая плотность может указывать на чрезмерную пористость.
• Функциональная стабильность: в электронных компонентах, таких как спечённые магниты или медицинские имплантаты, плотность влияет на магнитные свойства или биосовместимость. Этот стандарт гарантирует, что эти материалы будут работать в соответствии со своими целевыми характеристиками, снижая риски в критически важных приложениях.

Процедуры отбора проб должны проводиться в соответствии со стандартом ISO 4489. Объем образца для испытаний должен составлять не менее 0,5 см³ ^{. Если необходимо} определить плотность образцов объемом менее 0,5 см³ , проводится одно измерение путем группировки нескольких образцов, каждый объемом не менее 0,05 см³ ^. Поверхность образца для испытаний должна быть тщательно очищена от прилипших посторонних веществ, таких как грязь, жир и масло.

При проведении испытания образец для испытаний помещают на верхнюю полку или поддон. Нижняя полка должна быть полностью погружена в воду, при этом проволочная подвеска свободно свисает с поддона и частично погружена в жидкость. Все пузырьки воздуха удаляют, и образец для испытаний взвешивают. Образец для испытаний помещают на нижнюю полку или подвешивают на проволоке. Образец для испытаний опускают в емкость с жидкостью, следя за тем, чтобы только проволочная подвеска проникала на поверхность жидкости. Все пузырьки воздуха удаляют, и образец для испытаний взвешивают. Навески до 10 г следует взвешивать с точностью до 0,1 мг, а навески свыше 10 г — с точностью до 0,001 процента. Во время взвешивания образец для испытаний, жидкость и окружающий воздух должны иметь одинаковую температуру. Температуру жидкости следует определить. При использовании дистиллированной воды ее плотность следует взять из таблицы.

В материаловедении, особенно в порошковой металлургии, плотность является фундаментальным свойством, влияющим на механическую прочность, пористость и эксплуатационные характеристики под нагрузкой. Стандарт ISO 3369 предлагает надежный гидростатический (основанный на законе Архимеда) метод испытания непроницаемых материалов с минимальной открытой пористостью, которые не впитывают воду во время испытаний.

Этот стандарт включает в себя точный гравиметрический метод расчета плотности непроницаемых спеченных и твердых металлов. Он предназначен для материалов, полученных прессованием и спеканием порошков, таких как твердые сплавы на основе карбида вольфрама или спеченные детали на основе железа, где непроницаемость предотвращает проникновение жидкости во время измерения.

Этот метод основан на взвешивании образцов на воздухе, погружении их в дистиллированную воду и применении поправки на выталкивающую силу, основанной на законе Архимеда. Он не распространяется на проницаемые материалы (материалы с сообщающимися порами), подпадающие под действие стандарта ISO 2738. К исключениям относятся высокопористые или абсорбирующие образцы, и в таких случаях пользователям рекомендуется использовать альтернативные методы, такие как газовая пикнометрия.

Стандарт ISO 3369 гарантирует простоту измерений для большинства образцов методом вытеснения воды и чистоту образца на уровне -0,01 г/см³ ^. В процессе приоритет отдается контролю окружающей среды и калибровке оборудования для минимизации ошибок, вызванных температурой или поверхностным натяжением.

В испытаниях используется следующее оборудование:

• Аналитические весы с возможностью подвешивания для погружения (чувствительность плюс/минус 0,1 мг).
• Ванна с дистиллированной водой при температуре 20 градусов плюс/минус 1 градус.
• Неабсорбирующая проволока для подвешивания или подставка (например, платина, не более 0,1 г).
• Термометр для измерения температуры воды.

Для начала испытаний отбирают представительные образцы (не менее трёх на партию) однородной формы, без трещин и покрытий. Образцы очищают и сушат при температуре 110 °C ± 5 °C. Массу измеряют с точностью до 0,1 мг. Образцы суспендируют в дистиллированной воде (при необходимости дегазированной). После стабилизации (1–2 минуты) регистрируют кажущуюся массу. Для расчёта используют формулу, приведённую в стандарте. При необходимости высокой точности вводят поправку на выталкивающую силу воздуха. При отчёте указывают среднюю плотность, температуру и отклонения, а также включают характеристику прецизионности: повторяемость, основанная на межлабораторных исследованиях, не более 0,2%, повторяемость не более 0,5%.

В результате стандарт ISO 3369 позволяет инженерам уверенно измерять плотность непроницаемых спечённых материалов. По мере того, как порошковая металлургия переходит к более экологичным и высокопроизводительным сплавам, этот стандарт остаётся важнейшим для сочетания лабораторной точности с промышленной масштабируемостью.

Наша организация, благодаря своей компетентной и опытной команде, понимает потребности своих клиентов, предоставляет им необходимые передовые услуги по испытаниям и помогает им в разработке, внедрении и совершенствовании систем управления. В этой связи мы также предоставляем услуги по испытаниям в соответствии со стандартом ISO 3369 «Непроницаемые спеченные металлические материалы и твердые сплавы. Определение плотности».