چگونه سختی چاقوی دمشق را اندازه گیری کنیم؟

一 ، اساس علمی اندازه گیری سختی: منطق اساسی خصوصیات مواد و روشهای آزمایش
سختی چاقوی دمشق در اصل توانایی مواد آن برای مقاومت در برابر تغییر شکل پلاستیک محلی است که با ترکیب ، ریزساختار و فرآیند تصفیه حرارتی فولاد تعیین می شود.
1. همبستگی بین سختی و خاصیت مواد
همبستگی مثبت بین میزان کربن و سختی
سختی فولاد دمشق عمدتاً با میزان کربن آن تعیین می شود. به عنوان مثال ، فولاد کربن بالا سنتی (مانند فولاد 1095 ، با میزان کربن 0.95 ٪) می تواند بعد از خاموش شدن به سختی HRC 60 {8} 62} دست پیدا کند ، در حالی که فولاد کم کربن (مانند 1020 فولاد ، با میزان کربن 0.20 ٪) پس از خاموشی ، سختی HRC 40-45 را دارد. اتم های کربن به طور قابل توجهی سختی فولاد را از طریق تقویت محلول جامد و بارش کاربید (مانند FE-C) تقویت می کنند.
اثر تقویت سختی عناصر آلیاژ
عناصر آلیاژ مانند کروم (CR) ، مولیبدن (MO) و وانادیوم (V) با پالایش اندازه دانه و تشکیل کاربیدهای سخت (مانند Cr ₇ C3 ، VC) ، سختی را بیشتر می کنند. به عنوان مثال ، سختی فولاد دمشق M390 (حاوی 20 ٪ CR ، 1 ٪ MO ، 0.6 ٪ ولت) می تواند به HRC 61-63 برسد و مقاومت سایش آن 40 ٪ بیشتر از 1095 فولاد است.
کنترل ریزساختار بر سختی
فرآیند جعل تاشو فولاد دمشق یک ساختار کامپوزیت ماتریس مارتنزیتی و ذرات کاربید را تشکیل می دهد. چگالی جابجایی بالای مارتنزیت (حدود 10 ¹² سانتی متر ⁻) سختی اساسی را فراهم می کند ، در حالی که ذرات کاربید (اندازه 0.5-5 میکرومتر) به عنوان مراحل سخت برای پراکندگی استرس و تأخیر در تغییر شکل پلاستیک عمل می کنند. به عنوان مثال ، یک مطالعه نشان داد که برای هر 1 ٪ افزایش در کسر حجم کاربید ، سختی تقریباً HRC 0.5 افزایش می یابد.
2. طبقه بندی و کاربرد روشهای تست سختی
روش تورفتگی: با اندازه گیری اندازه یا عمق تورفتگی که به سطح مواد از جمله برینل (HB) ، Rockwell (HR) ، Vickers (HV) و غیره فشار داده شده است ، سختی را محاسبه کنید.
روش بازگشت: با استفاده از اصل انتشار انرژی تغییر شکل الاستیک ، سختی (مانند سختی ساحل HS) با اندازه گیری ارتفاع ریباند توپ های فولادی یا مخروط های الماس محاسبه می شود.
روش خراش: به طور غیرمستقیم با اندازه گیری توانایی مواد در مقاومت در برابر خراش ، سختی (مانند سختی MOHS) را ارزیابی می کند ، اما به دلیل دقت کم آن برای مواد فلزی کمتر مورد استفاده قرار می گیرد.
2 ، روشهای آزمایش سختی اصلی: اصول ، تجهیزات و مشخصات عملیاتی
برای ساختار پیچیده چاقوی دمشق (کامپوزیت لایه ای ، محتوای کاربید بالا) ، لازم است یک روش آزمایش انتخاب شود که دقت و کارآیی را متعادل کند.
1. آزمون سختی راکول (HR): استاندارد صنعت برای ارزیابی سریع
اصل:
برای فشار دادن سطح مواد در زیر بار اولیه (10kgF) و بار اصلی (150kgf) ، از یک مخروط الماس مخروطی (مقیاس C) یا یک محفظه توپ فولادی (مقیاس B) استفاده کنید ، اختلاف عمق تورفتگی را اندازه گیری کرده و آن را به مقدار سختی تبدیل کنید.
تجهیزات:
تستر سختی راکول (مانند سری ویلسون راکول 2000) با دقت 0.5 ساعت.
استانداردهای عملیاتی:
سطح آزمایش باید به RA کمتر از یا مساوی با 0.8 میکرومتر جلا داده شود تا از زبری سطح بر نتایج تأثیر بگذارد.
فاصله تورفتگی بیشتر از یا مساوی 3 برابر قطر تورفتگی برای جلوگیری از فشار استرس بین تورفتگی های مجاور است.
برای چاقوهای دمشق ، توصیه می شود از حاکمان HRC (مخروطی الماس) برای آزمایش توزیع سختی تیغه ، پشت و منطقه انتقال لایه استفاده کنید.
مزایا و محدودیت ها:
مزایا: سرعت آزمایش سریع (یک نقطه کمتر از یا برابر با 10 ثانیه) ، مناسب برای آزمایش دسته ای. محدودیت ها: تورفتگی نسبتاً بزرگ است (با قطر حدود 0.4 میلی متر) ، که ممکن است به یکپارچگی الگوی آسیب برساند.
2. تست سختی ویکرز (HV): تجزیه و تحلیل میکروسکوپی دقیق-
اصل:
با استفاده از یک الماس معمولی هرمی مربع ، سطح مواد را در زیر بار (معمولاً 1-30 کیلوگرم) فشار دهید ، طول مورب تورفتگی را اندازه گیری کرده و مقدار سختی را محاسبه کنید (HV=1.8454 × F/D ² ، F بار ، D میانگین مورب است).
تجهیزات:
تستر سختی Micro Vickers (مانند میکرومتر Buehler 6000) ، مجهز به میکروسکوپ نوری (بزرگنمایی 50-1000 x).
استانداردهای عملیاتی:
سطح آزمایش باید به یک آینه (RA کمتر از یا برابر با 0.1 میکرومتر) صیقل داده شود تا از خراش های دخالت در اندازه گیری های تورفتگی جلوگیری شود.
انتخاب بار: تیغه (HV0.3-1) ، پشت (HV5-10) ، برای مطابقت با ضخامت مناطق مختلف.
آزمایش ساختار لایه بندی شده: به طور مداوم در امتداد جهت عمودی قسمت صلیب تیغه - برای تجزیه و تحلیل شیب سختی (مانند نوسان سختی کمتر از یا مساوی با HV 5 در هر لایه).
مزایا و محدودیت ها:
مزایا: تورفتگی کوچک (مورب 0.02-0.2 میلی متر) ، مناسب برای تجزیه و تحلیل میکروسکوپی. محدودیت ها: سرعت آزمایش آهسته (حدود 1 دقیقه در هر نقطه) و هزینه بالا.
3. آزمایش نانواژنت: تجزیه و تحلیل سختی در میکروسکوپ
اصل:
با استفاده از یک الماس الماس برکوویچ ، سطح مواد تحت بارهای بسیار کم فشار می یابد (μ n {0} mn سطح منگنز) ، و سختی و مدول الاستیک از طریق منحنی بار عمق تورفتگی محاسبه می شود.
تجهیزات:
ابزار nanoindentation (مانند Hysitron TI 950) ، وضوح جابجایی کمتر از یا مساوی با 0.1nm ، وضوح بار کمتر از یا برابر با 50NN.
استانداردهای عملیاتی:
برای از بین بردن استرس باقیمانده از پردازش مکانیکی ، سطح آزمایش باید صیقلی الکترولیتی باشد.
منطقه آزمایش: مقایسه سختی بین ذرات کاربید (سختی HV 1500-2500) و ماتریس مارتنزیتیک (سختی HV 800-1200).
پردازش داده ها: از روش Oliver Pharr برای محاسبه سختی استفاده می شود و باید تصحیح اثر خزش در نظر گرفته شود.
مزایا و محدودیت ها:
مزایا: قادر به تشخیص تفاوت های سختی نانو. محدودیت ها: تجهیزات گران قیمت و منطقه آزمایش محدود (تک نقطه ای کمتر از یا مساوی با 10 میکرومتر).
3 ، چالش ها و راه حل های آزمایش سختی: برخورد با ویژگی های خاص چاقوی دمشق
ساختار لایه ای ، محتوای کاربید بالا و الگوی پیچیده چاقوی دمشق الزامات ویژه ای را برای آزمایش سختی ایجاد می کند.
1. تجزیه و تحلیل شیب سختی از ساختار لایه ای
سوال:
جعل تاشو صدها لایه سخت متناوب (فولاد کربن بالا) و لایه های نرم (فولاد کربن کم) را تشکیل می دهد و در نتیجه نوسانات سختی در جهت ضخامت ایجاد می شود.
راه حل:
تست بخش طولی: هر 0.1 میلی متر در امتداد قسمت تیغه نقطه را بکشید و منحنی توزیع سختی را ترسیم کنید.
آزمایش بین لایه های افقی: بار HV0.1 در منطقه انتقال لایه (ضخامت حدود 0.05 میلی متر) برای جلوگیری از نفوذ در لایه منفرد اعمال می شود.
مورد
یک آزمایش چاقوی دمشق نشان داد که سختی لایه سخت HV 850 ، سختی لایه نرم HV 650 بود و شیب سختی بین لایه به HV 200/0.1 میلی متر رسید.
2. کمیت سهم ذرات کاربید به سختی
سوال:
سختی ذرات کاربید (اندازه 0.5-5 میکرومتر) بسیار بالاتر از ماتریس است ، اما روش های آزمایش سنتی تشخیص سهم آنها دشوار است.
راه حل:
آزمایش نانوایننتاسیون: به طور متراکم رابط بین کاربیدها و ماتریس را برای ایجاد نمودار رابطه توزیع فاز سختی ایجاد کنید.
تجزیه و تحلیل تصویر: ترکیب SEM -} eds (میکروسکوپ الکترونی اسکن طیف سنجی پراکندگی انرژی) برای ارتباط داده های سختی با کسر حجم کاربید.
مورد
آزمایش یک فولاد دمشق M390 خاص نشان می دهد که وقتی کسری از حجم کاربیدها 12 ٪ باشد ، سهم سختی در حدود HV 180 است (29 ٪ از کل سختی HV 620).
3. استراتژی حفاظت برای یکپارچگی الگوی
سوال:
آزمایش تورفتگی ممکن است به الگوی سطح چاقوی دمشق آسیب برساند و مقدار کلکسیونی آن را کاهش دهد.
راه حل:
آزمایش غیر مخرب: اولویت استفاده از آزمایش کنندگان سختی اولتراسونیک (مانند سری فاز II UH-3000) برای اندازه گیری غیرمستقیم از طریق همبستگی بین سرعت صدا و سختی انجام می شود.
آزمایش میکرو منطقه: برای پنهان کردن تورفتگی در شکاف الگوی ، از بار HV0.01 (قطر تورفتگی در حدود 5 میکرومتر) استفاده کنید.
آزمایش کپی: یک نمونه متالوگرافی از بخش تیغه ایجاد کرده و آزمایش های مخرب را بر روی ماکت انجام دهید.
4 ، عمل صنعت آزمایش سختی: کنترل کامل فرآیند از تولید تا جمع آوری
اندازه گیری سختی در کل چرخه عمر طراحی ، ساخت ، بازرسی با کیفیت و نگهداری چاقوهای دمشق انجام می شود.
1. کنترل سختی در فرآیند تولید
بهینه سازی فرآیند عملیات حرارتی:
دمای خاموش کردن (مانند دمای خاموش کردن 1095 فولاد را در 850-880 درجه) ، زمان نگه داشتن و پارامترهای معتدل (مانند سختی HRC 58-60 پس از درجه حرارت در 200 درجه به مدت 2 ساعت) از طریق بازخورد آزمایش سختی تنظیم کنید.
تشخیص آنلاین:
برای نمونه گیری سریع در خط تولید از یک تستر سختگیرانه Rockwell (مانند معادله Bambino 2) استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که نوسانات سختی کمتر یا مساوی با HRC 1 است.
2. استانداردهای سختی در فرآیند بازرسی کیفیت
استانداردهای بین المللی:
مشخصات مانند ASTM E18 (Rockwell Hardness) ، ISO 6507 (سختی ویکرز) و JIS Z 2244 (نانونواختر) را دنبال کنید.
استانداردهای کنترل داخلی شرکت:
تولید کنندگان ابزار با پایان بالا ، استانداردهای سختگیرانه تری را تعیین می کنند ، مانند سختی تیغه HRC 60-62 (نوسان کمتر از یا مساوی با HRC 0.5) و سختی پشت تیغه HRC 50-55.
3. نظارت بر سختی برای جمع آوری و نگهداری
سختی در طول - ذخیره مدت تغییر می کند:
به طور منظم (هر 5 سال) از HV0.3 برای آزمایش سختی سطح تیغه استفاده کرده و کاهش سختی ناشی از خوردگی یا آغوش هیدروژن را کنترل می کند.
تأیید سختی پس از تعمیر:
پس از جوشکاری یا ترمیم سنگ زنی ، آزمایش شیب سختی باید در 10 میلی متر از محل تعمیر و محیط اطراف آن انجام شود تا اطمینان حاصل شود که هیچ منطقه نرم کننده وجود ندارد (سختی کاهش می یابد یا مساوی با HV 50).
5 ، روند آینده اندازه گیری سختی: هوش و ادغام مقیاس چند {1}
پیش بینی سختی AI:
با استفاده از مدل های یادگیری ماشین مانند جنگل های تصادفی ، همراه با ترکیب فولاد ، پارامترهای عملیات حرارتی و تصاویر ریزساختار ، می توان توزیع سختی را برای کاهش بار کار آزمایش واقعی پیش بینی کرد.
خصوصیات سختی چند مقیاس:
یک پایگاه داده کامل -} با ترکیب نانونوازی (میکرو) ، سختی ویکرز (مزو) و سختی راکول (کلان) ایجاد کنید تا طراحی ابزار را راهنمایی کنید.
فناوری تست سختی درجا:
یک سیستم ترکیبی از تابش Synchrotron X - پراش پرتوی (Sr- XRD) و آزمایش سختی را برای نظارت بر انتقال فاز و تغییرات سختی در طی فرآیند بارگذاری در زمان واقعی تهیه کنید.
https: //www.js -} outdoorproduct.com/damascus - چاقو/damascus {4} {{- چاقو - {-}} Afalone {8 {8 {8 {8 {8 {8 {8 {8 {8 {8 {8}