سلام! بهعنوان تامینکننده سختی سنجهای سطحی، من از نزدیک دیدم که چگونه ترکیب شیمیایی مواد میتواند یک توپ منحنی واقعی را وارد فرآیند اندازهگیری کند. در این وبلاگ، من میخواهم توضیح دهم که چگونه عناصر شیمیایی مختلف در یک ماده میتوانند با نتایجی که شما از یک تست سختی سطحی به دست میآورید، دچار مشکل شوند.
اول از همه، اجازه دهید به سرعت به آنچه که یک تستر سختی سطحی انجام می دهد بپردازیم. این ابزار مفیدی است که سختی یک ماده را با اعمال یک بار کوچک روی یک فرورفتگی (معمولاً یک مخروط الماس یا یک توپ فولادی) و سپس اندازهگیری عمق فرورفتگی اندازهگیری میکند. هرچه فرورفتگی کمتر باشد، ماده سختتر است. ساده است، درست است؟ اما وقتی شروع به بررسی ترکیب شیمیایی ماده ای که در حال آزمایش هستید، اوضاع کمی پیچیده تر می شود.
محتوای کربن
کربن یکی از مهمترین عناصر در مورد سختی فلزات به ویژه فولادها است. به طور کلی، هر چه یک فولاد کربن بیشتری داشته باشد، سخت تر است. به این دلیل که اتم های کربن می توانند کاربیدها را تشکیل دهند که ذرات واقعاً سختی هستند که ماتریس فلزی را تقویت می کنند. هنگامی که از یک سختی سنج سطحی روی فولادی با کربن بالا استفاده می کنید، احتمالاً میزان سختی بالاتری را در مقایسه با فولاد کم کربن دریافت خواهید کرد.
به عنوان مثال، فولاد کم کربن با حدود 0.1 درصد کربن ممکن است ساختار نسبتاً نرمی داشته باشد. سختی سنج سطحی می تواند فرورفتگی عمیق تری ایجاد کند زیرا کاربیدهای زیادی برای مقاومت در برابر فرورفتگی وجود ندارد. از طرف دیگر، فولاد پر کربن با 1% یا بیشتر کربن دارای مقدار زیادی کاربید خواهد بود. این کاربیدها مانند آجرهای کوچک در یک دیوار عمل میکنند و باعث میشوند که فرورفتگی از آن عبور کند. بنابراین، فرورفتگی کمتر و میزان سختی بالاتر خواهد بود.
عناصر آلیاژی
به غیر از کربن، عناصر آلیاژی دیگری نیز وجود دارند که می توانند تاثیر زیادی بر سختی داشته باشند. عناصری مانند کروم، نیکل، مولیبدن و وانادیم اغلب به فولادها اضافه می شوند تا خواص آنها را بهبود بخشند.
کروم به دلیل توانایی خود در تشکیل کاربیدهای کروم سخت شناخته شده است. همچنین به بهبود مقاومت در برابر خوردگی فولاد کمک می کند. هنگامی که فولاد آلیاژی کروم را با دستگاه سختی سنج سطحی آزمایش می کنید، وجود این کاربیدهای کروم می تواند سختی را افزایش دهد. فرورفتگی زمان سخت تری برای نفوذ به مواد خواهد داشت و در نتیجه مقدار سختی بالاتری خواهد داشت.
از طرف دیگر نیکل کمی متفاوت است. مانند کروم کاربیدهای سخت را تشکیل نمی دهد، اما می تواند ماتریس فولاد را به روش های دیگر تقویت کند. این می تواند چقرمگی و شکل پذیری فولاد را بهبود بخشد، اما بر سختی نیز تأثیر دارد. در برخی موارد، فولادهای آلیاژی نیکل می توانند توزیع سختی یکنواخت تری داشته باشند که می تواند اندازه گیری سختی را سازگارتر کند.
مولیبدن و وانادیم نیز از عناصر آلیاژی مهم هستند. آنها می توانند کاربیدها و نیتریدهای بسیار سخت را تشکیل دهند که می تواند سختی فولاد را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. هنگامی که در حال آزمایش یک فولاد با این عناصر هستید، ممکن است متوجه شوید که سختی سنج سطحی نسبت به فولاد کربنی ساده خوانایی بسیار بالاتری به شما می دهد.
اقلام غیر فلزی
آخال های غیر فلزی عامل دیگری است که می تواند بر اندازه گیری سختی تاثیر بگذارد. این اجزاء می توانند چیزهایی مانند اکسیدها، سولفیدها و سیلیکات ها باشند. آنها اغلب در نتیجه فرآیند تولید در مواد وجود دارند.
آخال های غیر فلزی می توانند به عنوان نقاط ضعف در مواد عمل کنند. هنگامی که تورفتگی دستگاه سختی سنج سطحی به یک انکلوزیون برخورد می کند، می تواند باعث فرورفتگی غیرعادی شود. اگر انکلوزیون نرم باشد، ممکن است فرورفتگی در آن ناحیه عمیقتر شود و سختی کمتری را نشان دهد. از طرف دیگر، اگر انکلوزیون سخت باشد، ممکن است بیشتر از مواد اطراف در برابر فرورفتگی مقاومت کند و در نتیجه سختی موضعی افزایش یابد.
این می تواند اندازه گیری سختی را با دقت کمتری انجام دهد زیرا نتایج بسته به جایی که فرورفتگی به مواد برخورد می کند می تواند متفاوت باشد. برای به دست آوردن اندازه گیری مطمئن تر، اغلب لازم است که چندین قرائت در مکان های مختلف روی سطح مواد انجام شود.
اندازه دانه
اندازه دانه یک ماده ارتباط نزدیکی با ترکیب شیمیایی آن دارد و همچنین می تواند بر اندازه گیری سختی تاثیر بگذارد. به طور کلی، ماده ای با دانه بندی کوچکتر از ماده ای با دانه بندی بزرگتر سخت تر است.
ترکیب شیمیایی یک ماده می تواند بر اندازه دانه در طول فرآیند تولید تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، برخی از عناصر آلیاژی می توانند به عنوان تصفیه کننده دانه عمل کنند. آنها از بزرگ شدن بیش از حد دانه ها در طول عملیات حرارتی جلوگیری می کنند. هنگامی که یک ماده با ساختار ریزدانه را با استفاده از دستگاه سختی سنج سطحی آزمایش می کنید، دانه های کوچکتر مقاومت بیشتری در برابر فرورفتگی ایجاد می کنند. این منجر به فرورفتگی کمتر و خواندن سختی بالاتر میشود.
چگونه آزمایش کنندگان ما با این عوارض برخورد می کنند
در شرکت ما، ما درک می کنیم که ترکیب شیمیایی مواد می تواند تست سختی را به یک چالش واقعی تبدیل کند. به همین دلیل است که ما سختی سنج های سطحی خود را به گونه ای طراحی کرده ایم که تا حد امکان دقیق و قابل اعتماد باشد، حتی در هنگام برخورد با مواد پیچیده.
ماسختی سطح دوبار استفاده و سختی سنج راکولیک مثال عالی است این یک دستگاه همه کاره است که می تواند طیف گسترده ای از مواد را مدیریت کند. از فناوری پیشرفته برای اطمینان از اعمال یکنواخت بار و دقیق بودن اندازه گیری فرورفتگی استفاده می کند. این کمک می کند تا خطاهای ناشی از ترکیب شیمیایی مواد به حداقل برسد.
راسختی سنج سطحی راکولیکی دیگر از گزینه های عالی است این به طور خاص برای اندازه گیری سختی مواد جدار نازک و قطعات سخت شده سطحی طراحی شده است. می تواند سختی را حتی در حضور عناصر آلیاژی و آخال های غیر فلزی به دقت اندازه گیری کند.
و اگر به دنبال تستر تخصصی تری هستید، ماسختی سنج راکول سطحی مدل HR - 45Aیک انتخاب درجه یک است. این به دلیل دقت بالا و سهولت استفاده شناخته شده است. بدون توجه به ترکیب شیمیایی مواد، می تواند سختی ثابت و قابل اعتمادی را به شما بدهد.
نتیجه گیری
همانطور که می بینید، ترکیب شیمیایی یک ماده می تواند تاثیر زیادی بر اندازه گیری سختی سنج سطحی داشته باشد. محتوای کربن، عناصر آلیاژی، اجزای غیر فلزی و اندازه دانه همه در تعیین سختی یک ماده نقش دارند و می توانند بر دقت اندازه گیری سختی تأثیر بگذارند.
اما نگران نباشید! طیف تست های سختی سطحی ما برای غلبه بر این چالش ها طراحی شده است. چه در حال آزمایش فولادی با کربن بالا، یک فلز آلیاژی، یا ماده ای با اجزای غیر فلزی باشید، تسترهای ما می توانند نتایج دقیق و قابل اعتمادی را به شما ارائه دهند.
اگر به دنبال تست سختی سطحی هستید، مایلیم با شما گپ بزنیم. ما میتوانیم به شما کمک کنیم آزمایشکننده مناسب را برای نیازهای خاص خود انتخاب کنید و به هر سؤالی که ممکن است داشته باشید پاسخ دهیم. بنابراین، در تماس گرفتن و شروع فرآیند خرید دریغ نکنید. ما اینجا هستیم تا تست سختی شما را تا حد امکان آسان و دقیق کنیم.
مراجع
- Callister، WD، & Rethwisch، DG (2011). علم و مهندسی مواد: مقدمه. وایلی.
- کمیته راهنمای ASM. (1990). ASM Handbook: Volume 8: Mechanical Testing and Evaluation. ASM International.