Proces spekania je rozhodujúcim krokom v oblasti materiálov a inžinierstva, ktorý významne ovplyvňuje tvrdosť materiálov. Ako dodávateľ strojov na testovanie tvrdosti som bol svedkom z prvej ruky zložitý vzťah medzi týmito dvoma aspektmi. V tomto blogu sa ponorím do toho, ako spekanie ovplyvňuje tvrdosť materiálu, a tiež predstavím niektoré z našich vysokokvalitných testovacích strojov, ktoré môžu presne zmerať tvrdosť spekaných materiálov.
Pochopenie procesu spekania
Sintrovanie je proces ošetrenia tepla, v ktorom sú práškové materiály zhutnené a potom sa zahrievajú pod ich topením. Počas tohto procesu sa atómy v práškových častiach rozptyľujú medzi hranicami medzi nimi, čo spôsobuje, že častice sa spoja. To má za následok pevnú hmotnosť so zvýšenými mechanickými vlastnosťami. V procese spekania existuje niekoľko kľúčových faktorov, ktoré môžu ovplyvniť konečnú tvrdosť materiálu:
Teplota
Teplota spekania je jedným z najdôležitejších faktorov. Keď sa teplota zvýši, zvyšuje rýchlosť atómovej difúzie. Vyššie rýchlosti difúzie umožňujú rozsiahlejšie spojenie medzi práškovými časticami, čo vedie k hustejšiemu materiálu. Hustejší materiál má vo všeobecnosti vyššiu tvrdosť, pretože existuje viac atómových väzieb na jednotku objemu, aby sa odolala deformácii. Napríklad pri spekaní kovových práškov môže mierne zvýšenie teploty spôsobiť efektívnejšie spojenie častíc, čím sa medzi nimi vyplní medzery. Toto zníženie pórovitosti vedie k tvrdšiemu a homogénnejšiemu materiálu.
Čas
Trvanie procesu spekania tiež zohráva dôležitú úlohu. Dlhší čas spekania umožňuje úplnejšiu difúziu a väzbu. Existuje však bod znižovania výnosov. Ak je čas spekania príliš dlhý, materiál môže mať rast obilia. Veľké zrná môžu znížiť tvrdosť materiálu, pretože majú menej hraníc zŕn. Hranice zŕn pôsobia ako bariéry hnutia dislokácie a vyššia hustota hraníc zŕn zvyčajne vedie k väčšej tvrdosti.
Tlak
Použitie tlaku počas spekania môže zvýšiť hustotu materiálu. Tlak pomáha priblížiť sa častice prášku, čo uľahčuje atómovú difúziu. Napríklad v horúcom - izostatickom lisovaní (bedra) sa počas spekania rovnomerne vyvíja vysoký tlak vo všetkých smeroch. Tento proces môže produkovať materiály s extrémne vysokou hustotou a tvrdosťou, pretože účinne eliminuje vnútorné dutiny a podporuje silné medzipar - častice.
Vplyv spekania na materiálnu tvrdosť
Hustota a tvrdosť
Ako už bolo spomenuté, spekanie vedie k poklesu materiálu. Ak je práškový kompaktný sintrovaný, dutiny medzi časticami sú postupne vyplňované a materiál sa stáva pevnejším. Toto zvýšenie hustoty priamo koreluje so zvýšením tvrdosti. Napríklad v keramických materiáloch spekanie transformuje voľný prášok na tvrdé, husté keramické telo. Tvrdosť spekanej keramiky môže byť niekoľkokrát vyššia ako ťažkosť počiatočného práškového kompaktného.
Mikroštruktúra a tvrdosť
Proces spekania tiež ovplyvňuje mikroštruktúru materiálu, ktorá zase ovplyvňuje tvrdosť. Jemná mikroštruktúra je všeobecne spojená s vyššou tvrdosťou. Počas spekania, ak sú podmienky starostlivo kontrolované, je možné vytvoriť malé zrná. Tieto malé zrná majú veľké množstvo hraníc zŕn, ktoré bránia pohybu dislokácií. Dislokácie sú defekty v kryštálovej mriežke, ktoré spôsobujú plastickú deformáciu. Obmedzením dislokačného pohybu sa materiál stáva odolnejším voči deformácii, a teda tvrdší.
Meranie tvrdosti spekaných materiálov
Ako dodávateľ strojov na testovanie tvrdosti ponúkame celý rad výrobkov, ktoré môžu presne zmerať tvrdosť spekaných materiálov. NášDigital Rockwell Testing Testing Strojje stav - z - umeleckého zariadenia, ktoré poskytuje presné a spoľahlivé merania tvrdosti. Používa metódu testu tvrdosti Rockwell, ktorá sa široko používa v odvetviach pre svoju jednoduchosť a presnosť.
TenNové produkty HR - 150a ⅰ tester tvrdosti Rockwellje ďalšia vynikajúca voľba. Tento tester je navrhnutý s pokročilou technológiou na zabezpečenie vysokých presných meraní. Môže sa použiť na testovanie tvrdosti rôznych spekaných materiálov vrátane kovov, keramiky a kompozitov.
NášTester na lavičkuje kompaktný a ľahký - používať stroj. Je vhodný pre laboratórne aj priemyselné aplikácie. Vďaka svojim používateľským rozhraním a komponentom vysokej kvality môže rýchlo a presne určiť tvrdosť spekaných vzoriek.
Prípadové štúdie
Pozrime sa na niektoré skutočné príklady sveta o tom, ako proces spekania ovplyvňuje materiálnu tvrdosť a ako sa na jeho meranie používajú naše stroje na testovanie tvrdosti.
V projekte spekania kovového prášku chcel výrobca vylepšiť tvrdosť oceľovej komponentu. Zvýšením teploty spekania a optimalizáciou času spekania dokázali dosiahnuť výrazné zvýšenie hustoty a tvrdosti. Náš digitálny stroj na testovanie tvrdosti Rockwell sa použil na meranie tvrdosti spekaných vzoriek v rôznych štádiách procesu. Výsledky ukázali, že tvrdosť sa neustále zvyšovala, keď sa zlepšili podmienky sintrovania.
V aplikácii keramickej spekania výskumný tím vyvíjal nový typ keramiky s vysokou tvrdosťou. Použili horúce - izostatické lisovanie, aby spekali keramický prášok. Náš tester tvrdosti na lavičke sa použil na testovanie tvrdosti spekaných keramických vzoriek. Údaje získané od testera pomohli tímu pokutovať - vyladiť parametre sintrovania a dosiahnuť požadovanú tvrdosť.
Záver
Vzťah medzi procesom spekania a tvrdosťou materiálu je zložitý, ale dobre - pochopený. Teplota, teplota, čas a tlak majú významný vplyv na hustotu, mikroštruktúru a nakoniec tvrdosť materiálu. Ako dodávateľ strojov na testovanie tvrdosti sme odhodlaní poskytovať výrobky vysokej kvality, ktoré môžu presne merať tvrdosť spekaných materiálov.
Ak ste zapojení do výskumu materiálov, výroby alebo kontroly kvality a musíte zmerať tvrdosť spekaných materiálov, naše stroje na testovanie tvrdosti sú ideálnou voľbou. Pozývame vás, aby ste nás kontaktovali pre viac informácií a diskutovali o vašich konkrétnych požiadavkách. Náš tím odborníkov je pripravený vám pomôcť pri hľadaní najvhodnejšieho riešenia testovania tvrdosti pre vaše potreby.
Odkazy
- Callister, WD a Rethwisch, DG (2011). Materiálová veda a inžinierstvo: Úvod. Wiley.
- Shackelford, JF (2008). Úvod do vedy o materiáloch pre inžinierov. Prentice Hall.
-Výbor pre príručky. (1990). Príručka ASM Handbook Zväzok 7: Technológie a aplikácie práškových kovov. ASM International.