ISO 3369 無孔燒結金屬材料及硬質金屬-密度測定

國際標準化組織 (ISO) 發布的《ISO 3369 不透性燒結金屬材料和硬金屬 - 密度測定》標準描述了一種測定不透性燒結金屬材料和硬金屬密度的方法。此方法的原理是先在空氣中稱量試樣，然後在液體中稱量，然後計算其密度。 ISO 2738 適用於測定透氣性燒結金屬材料的密度。

密度是一項基本特性，它直接影響燒結金屬材料和硬質合金（例如碳化鎢或鐵基合金）的機械、熱和電性能。 ISO 3369 標準之所以重要，原因如下：

• 強度和耐久性：密度與孔隙率密切相關。對於不透性材料（開孔率極低的材料），密度越高通常意味著內部孔隙越少，從而提高抗拉強度、抗疲勞性和耐磨性。例如，在切削刀具中，一致的密度使刀具能夠承受高速加工而不會斷裂。
• 性能可預測性：在燒結齒輪或軸承等應用中，精確的密度數據可驗證零件是否符合設計規格，從而確保其在負載或熱應力下具有可靠的性能。密度過低可能意味著孔隙率過高，因此偏差可能導致過早失效。
• 功能一致性：在燒結磁體或醫療植入物等電子元件中，密度會影響磁性或生物相容性。此標準可確保這些材料的性能達到預期，從而降低關鍵應用中的風險。

取樣程序必須依照 ISO 4489 標準進行。試樣的體積必須至少為 0,5 cm³ ^{。如果需要}測定體積小於 0,5 cm³ 的試樣的密度，則應將若干體積至少為 0,05 cm³ 的試樣組合在一起進行一次測量^。試樣表面必須徹底清潔，去除附著的污垢、油脂等異物。

進行測試時，將試件放置在上層架子或託盤上。下層架子應完全浸入水中，懸掛線可自由懸掛在托盤上，部分浸入液體中。排除所有氣泡，然後稱量試片。將試件放置在下層架子上或用金屬絲懸掛。將試件放入裝有液體的容器中，確保只有懸吊線穿透液體表面。排除所有氣泡，然後稱量試片。 10 克以下的重量應精確到 0,1 毫克，10 克以上的重量應精確到 0,001%。稱量時，試件、液體和周圍空氣的溫度應相同。應測定液體的溫度。使用蒸餾水時，其密度應從表格中取得。

在材料工程（尤其是粉末冶金）中，密度是影響機械強度、孔隙率和負載性能的基本特性。 ISO 3369 標準提供了一種可靠的靜水力學方法（基於阿基米德原理），用於測試在測試過程中不吸水且孔隙率極小的不透水材料。

此標準包含一種精確的重量法，用於計算不滲透性燒結金屬和硬質合金的密度。此標準針對透過粉末壓制和燒結製成的材料，例如碳化鎢硬質合金或鐵基燒結零件，這些材料的不滲透性可防止測量過程中液體滲入。

此方法基於在空氣中稱量樣品，將其浸入蒸餾水中，並根據阿基米德原理進行浮力校正。此方法不涵蓋 ISO 2738 範圍內的滲透性材料（具有連通孔隙的材料）。值得注意的例外情況包括高孔隙率或吸收性樣品，對於此類情況，使用者應使用其他方法，例如氣體比重瓶法。

ISO 3369 標準確保以排水法測量大多數樣品的過程簡單易行，且純度可達 -0,01 g/cm³ ^。此流程優先考慮環境控制和校準設備，以最大限度地減少溫度或表面張力引起的誤差。

測試中使用以下設備：

• 具有懸浮能力的浸入式分析天平（靈敏度±0,1 毫克）。
• 蒸餾水浴溫度為 20 度±1 度。
• 非吸收性懸吊線或支架（例如鉑，不超過0,1克）。
• 水溫溫度計。

開始測試時，選擇形狀均勻、無裂痕或塗層的代表性試片（每批至少三個）。清洗後，在110°C±5°C下乾燥。測量質量，精確到0,1毫克。將試件懸浮在蒸餾水中（必要時脫氣）。穩定後（1-2分鐘），記錄表觀品質。使用標準中給出的公式進行計算。如果需要高精度，則需校正空氣浮力。報告時，應說明平均密度、溫度和偏差，並包含精確度聲明：基於實驗室間研究的重複性不超過0,2%，重複性不超過0,5%。

因此，ISO 3369 標準使工程師能夠自信地測量不透性燒結材料的密度。隨著粉末冶金技術朝著更環保、更高性能的合金方向發展，該標準對於將實驗室精度與工業可擴展性相結合仍然至關重要。

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