दमिश्क चाकू की कठोरता को कैसे मापें?

一, कठोरता माप का वैज्ञानिक आधार: भौतिक गुणों और परीक्षण विधियों का अंतर्निहित तर्क
दमिश्क चाकू की कठोरता अनिवार्य रूप से स्थानीय प्लास्टिक विरूपण का विरोध करने के लिए अपनी सामग्री की क्षमता है, जो स्टील की रचना, माइक्रोस्ट्रक्चर और गर्मी उपचार प्रक्रिया द्वारा निर्धारित की जाती है।
1। कठोरता और भौतिक गुणों के बीच संबंध
कार्बन सामग्री और कठोरता के बीच सकारात्मक संबंध
दमिश्क स्टील की कठोरता मुख्य रूप से इसकी कार्बन सामग्री द्वारा निर्धारित की जाती है। उदाहरण के लिए, पारंपरिक उच्च कार्बन स्टील (जैसे कि 1095 स्टील, 0.95%की कार्बन सामग्री के साथ), शमन के बाद एचआरसी 60 - 62 की कठोरता प्राप्त कर सकती है, जबकि कम कार्बन स्टील (जैसे 1020 स्टील, 0.20%की कार्बन सामग्री के साथ) को केवल एचआरसी 40-45 की कठोरता है। कार्बन परमाणु महत्वपूर्ण रूप से ठोस समाधान को मजबूत करने और कार्बाइड वर्षा (जैसे Fe-C) के माध्यम से स्टील की कठोरता को बढ़ाते हैं।
मिश्र धातु तत्वों की कठोरता वृद्धि प्रभाव
मिश्र धातु तत्व जैसे क्रोमियम (सीआर), मोलिब्डेनम (एमओ), और वैनेडियम (वी) अनाज के आकार को परिष्कृत करके और हार्ड कार्बाइड्स (जैसे सीआर ₇ सी 3, वीसी) का निर्माण करके कठोरता को बढ़ाते हैं। उदाहरण के लिए, M390 दमिश्क स्टील (20% Cr, 1% Mo, 0.6% V युक्त) की कठोरता HRC 61-63 तक पहुंच सकती है, और इसका पहनने का प्रतिरोध 1095 स्टील की तुलना में 40% अधिक है।
कठोरता पर माइक्रोस्ट्रक्चर का नियंत्रण
दमिश्क स्टील की तह फोर्जिंग प्रक्रिया मार्टेंसिटिक मैट्रिक्स और कार्बाइड कणों की एक समग्र संरचना बनाती है। मार्टेंसाइट का उच्च अव्यवस्था घनत्व (लगभग 10 ¹ सेमी of) मूल कठोरता प्रदान करता है, जबकि कार्बाइड कण (आकार 0.5-5 μ मीटर) तनाव को फैलाने और प्लास्टिक विरूपण में देरी करने के लिए कठिन चरणों के रूप में कार्य करते हैं। उदाहरण के लिए, एक अध्ययन से पता चला कि कार्बाइड वॉल्यूम अंश में प्रत्येक 1% की वृद्धि के लिए, कठोरता लगभग एचआरसी 0.5 से बढ़ जाती है।
2। कठोरता परीक्षण विधियों का वर्गीकरण और प्रयोज्यता
इंडेंटेशन विधि: ब्रिनेल (एचबी), रॉकवेल (एचआर), विकर्स (एचवी), आदि सहित सामग्री की सतह में दबाए गए इंडेंटर के इंडेंटेशन आकार या गहराई को मापकर कठोरता की गणना करें।
रिबाउंड विधि: लोचदार विरूपण ऊर्जा रिलीज के सिद्धांत का उपयोग करते हुए, कठोरता (जैसे शोर कठोरता एचएस) की गणना स्टील बॉल्स या डायमंड शंकु की रिबाउंड ऊंचाई को मापकर की जाती है।
स्क्रैच विधि: अप्रत्यक्ष रूप से खरोंच का विरोध करने की सामग्री की क्षमता को मापने से अप्रत्यक्ष रूप से कठोरता (जैसे मोह्स कठोरता) का मूल्यांकन करता है, लेकिन इसकी कम सटीकता के कारण धातु सामग्री के लिए आमतौर पर कम उपयोग किया जाता है।
2, मुख्यधारा की कठोरता परीक्षण के तरीके: सिद्धांत, उपकरण और ऑपरेटिंग विनिर्देश
दमिश्क चाकू (स्तरित समग्र, उच्च कार्बाइड सामग्री) की जटिल संरचना के लिए, एक परीक्षण विधि का चयन करना आवश्यक है जो सटीकता और दक्षता को संतुलित करता है।
1। रॉकवेल हार्डनेस (एचआर) परीक्षण: तेजी से मूल्यांकन के लिए एक उद्योग मानक
सिद्धांत:
प्रारंभिक लोड (10kgf) और मुख्य लोड (150kgf) के तहत सामग्री की सतह को दबाने के लिए एक डायमंड शंकु इंडेंटर (सी स्केल) या एक स्टील बॉल इंडेंटर (बी स्केल) का उपयोग करें, इंडेंटेशन की गहराई अंतर को मापें, और इसे एक कठोरता मूल्य में परिवर्तित करें।
उपकरण:
रॉकवेल हार्डनेस टेस्टर (जैसे विल्सन रॉकवेल 2000 सीरीज़)। 0.5 घंटे की सटीकता के साथ।
ऑपरेटिंग मानक:
परिणामों को प्रभावित करने वाली सतह खुरदरापन से बचने के लिए परीक्षण सतह को 0.8 μ मीटर से कम या बराबर आरए करने के लिए पॉलिश करने की आवश्यकता है।
इंडेंटेशन रिक्ति आसन्न इंडेंटेशन के बीच तनाव सुपरपोजिशन को रोकने के लिए इंडेंटेशन व्यास से 3 गुना से अधिक या बराबर है।
दमिश्क चाकू के लिए, ब्लेड, बैक और इंटरलेयर संक्रमण क्षेत्र के कठोरता वितरण का परीक्षण करने के लिए एचआरसी शासकों (डायमंड कोन इंडेंटर्स) का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है।
लाभ और सीमाएँ:
लाभ: तेजी से परीक्षण की गति (10 सेकंड से कम या उससे कम एकल बिंदु), बैच परीक्षण के लिए उपयुक्त; सीमाएँ: इंडेंटेशन अपेक्षाकृत बड़ा है (लगभग 0.4 मिमी के व्यास के साथ), जो पैटर्न की अखंडता को नुकसान पहुंचा सकता है।
2। विकर्स हार्डनेस (एचवी) परीक्षण: उच्च - सटीक सूक्ष्म विश्लेषण
सिद्धांत:
एक नियमित स्क्वायर पिरामिड डायमंड इंडेंटर का उपयोग करते हुए, एक लोड (आमतौर पर 1-30kgf) के तहत सामग्री की सतह को दबाएं, इंडेंटेशन की विकर्ण लंबाई को मापें, और कठोरता मूल्य की गणना करें (HV =1.8454 × F/D ε, F लोड है, D, विकर्ण का मतलब है)।
उपकरण:
माइक्रो विकर्स हार्डनेस टेस्टर (जैसे कि ब्यूहलर माइक्रोमेट 6000), एक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप (50-1000 x आवर्धन) से लैस।
ऑपरेटिंग मानक:
परीक्षण सतह को इंडेंटेशन माप के साथ हस्तक्षेप करने वाले खरोंच से बचने के लिए एक दर्पण खत्म (आरए से कम या 0.1 μ मीटर से कम या बराबर) के लिए पॉलिश करने की आवश्यकता है।
लोड चयन: विभिन्न क्षेत्रों की मोटाई से मेल खाने के लिए ब्लेड (HV0.3-1), बैक (HV5-10)।
स्तरित संरचना परीक्षण: ब्लेड क्रॉस की ऊर्ध्वाधर दिशा के साथ निरंतर डॉट - खंड कठोरता ढाल का विश्लेषण करने के लिए (जैसे कि कठोरता में उतार -चढ़ाव से कम या एचवी 5 प्रति परत के बराबर)।
लाभ और सीमाएँ:
लाभ: छोटे इंडेंटेशन (विकर्ण 0.02-0.2 मिमी), सूक्ष्म विश्लेषण के लिए उपयुक्त; सीमाएँ: धीमी गति से परीक्षण की गति (लगभग 1 मिनट प्रति बिंदु) और उच्च लागत।
3। नैनोइंडेंटेशन टेस्टिंग: माइक्रोस्केल पर कठोरता विश्लेषण
सिद्धांत:
डायमंड बर्कोविच इंडेंटर का उपयोग करते हुए, सामग्री की सतह को बेहद कम भार (μ n - mn स्तर) के तहत दबाया जाता है, और कठोरता और लोचदार मापांक की गणना इंडेंटेशन डेप्थ लोड वक्र के माध्यम से की जाती है।
उपकरण:
Nanoindentation इंस्ट्रूमेंट (जैसे Hysitron Ti 950), विस्थापन रिज़ॉल्यूशन 0.1nm से कम या बराबर, लोड रिज़ॉल्यूशन से कम या उसके बराबर है।
ऑपरेटिंग मानक:
यांत्रिक प्रसंस्करण से अवशिष्ट तनाव को खत्म करने के लिए परीक्षण सतह को इलेक्ट्रोलाइटिक पॉलिश करने की आवश्यकता है।
परीक्षण क्षेत्र: कार्बाइड कणों (कठोरता एचवी 1500-2500) और मार्टेंसिटिक मैट्रिक्स (हार्डनेस एचवी 800-1200) के बीच कठोरता की तुलना।
डेटा प्रोसेसिंग: ओलिवर PHARR विधि का उपयोग कठोरता की गणना करने के लिए किया जाता है, और रेंगना प्रभाव सुधार पर विचार करने की आवश्यकता है।
लाभ और सीमाएँ:
लाभ: नैनोस्केल कठोरता मतभेदों को अलग करने में सक्षम; सीमाएँ: महंगे उपकरण और सीमित परीक्षण क्षेत्र (10 μ मीटर से कम या उससे कम एकल बिंदु)।
3, कठोरता परीक्षण के लिए चुनौतियां और समाधान: दमिश्क चाकू की विशेष विशेषताओं से निपटना
स्तरित संरचना, उच्च कार्बाइड सामग्री, और दमिश्क चाकू के जटिल पैटर्न ने कठोरता परीक्षण के लिए विशेष आवश्यकताओं को पोज दिया।
1। स्तरित संरचना का कठोरता ढाल विश्लेषण
सवाल:
फोल्डिंग फोर्जिंग सैकड़ों बारी -बारी से हार्ड लेयर्स (उच्च कार्बन स्टील) और नरम परतें (कम कार्बन स्टील) बनती हैं, जिसके परिणामस्वरूप मोटाई की दिशा में कठोरता में उतार -चढ़ाव होता है।
समाधान:
अनुदैर्ध्य खंड परीक्षण: ब्लेड अनुभाग के साथ प्रत्येक 0.1 मिमी डॉट और कठोरता वितरण वक्र को आकर्षित करें।
क्षैतिज इंटरलेयर परीक्षण: HV0.1 लोड इंटरलेयर संक्रमण क्षेत्र (लगभग 0.05 मिमी की मोटाई) में लागू किया जाता है ताकि एकल परत को भेदने वाले इंडेंटेशन से बचने के लिए।
मामला
दमिश्क चाकू परीक्षण से पता चला कि कठोर परत की कठोरता एचवी 850 थी, नरम परत की कठोरता एचवी 650 थी, और इंटरलेयर कठोरता ढाल एचवी 200/0.1 मिमी तक पहुंच गई।
2। कठोरता के लिए कार्बाइड कणों के योगदान की मात्रा
सवाल:
कार्बाइड कणों की कठोरता (आकार 0.5-5 μ मीटर) मैट्रिक्स की तुलना में बहुत अधिक है, लेकिन पारंपरिक परीक्षण विधियों को उनके योगदान को अलग करना मुश्किल है।
समाधान:
Nanoindentation परीक्षण: एक कठोरता चरण वितरण संबंध आरेख को स्थापित करने के लिए कार्बाइड और मैट्रिक्स के बीच इंटरफ़ेस को घनी डॉट।
छवि विश्लेषण: कार्बाइड वॉल्यूम अंश के साथ कठोरता डेटा को सहसंबंधित करने के लिए SEM - eds (स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी ऊर्जा फैलाव स्पेक्ट्रोस्कोपी) को मिलाएं।
मामला
एक निश्चित M390 दमिश्क स्टील के परीक्षण से पता चलता है कि जब कार्बाइड्स का वॉल्यूम अंश 12% होता है, तो कठोरता का योगदान एचवी 180 (कुल कठोरता एचवी 620 का 29%) के बारे में होता है।
3। पैटर्न अखंडता के लिए सुरक्षा रणनीति
सवाल:
इंडेंटेशन टेस्ट दमिश्क चाकू के सतह पैटर्न को नुकसान पहुंचा सकता है और इसके संग्रहणीय मूल्य को कम कर सकता है।
समाधान:
गैर विनाशकारी परीक्षण: ध्वनि वेग और कठोरता के बीच सहसंबंध के माध्यम से अप्रत्यक्ष रूप से मापने के लिए अल्ट्रासोनिक कठोरता परीक्षकों (जैसे चरण II UH-3000 श्रृंखला) का उपयोग करने के लिए प्राथमिकता दी जाती है।
माइक्रो एरिया टेस्टिंग: पैटर्न गैप में इंडेंटेशन को छिपाने के लिए HV0.01 लोड (लगभग 5 μ मीटर का इंडेंटेशन व्यास) का उपयोग करें।
कॉपी परीक्षण: ब्लेड अनुभाग का एक मेटालोग्राफिक नमूना बनाएं और प्रतिकृति पर विनाशकारी परीक्षण का संचालन करें।
4, हार्डनेस टेस्टिंग का उद्योग अभ्यास: उत्पादन से संग्रह तक पूर्ण प्रक्रिया नियंत्रण
कठोरता माप डिजाइन, विनिर्माण, गुणवत्ता निरीक्षण और दमिश्क चाकू के रखरखाव के पूरे जीवनचक्र के माध्यम से चलता है।
1। उत्पादन प्रक्रिया में कठोरता नियंत्रण
गर्मी उपचार प्रक्रिया का अनुकूलन:
शमन तापमान (जैसे कि 850-880 डिग्री पर 1095 स्टील का शमन तापमान), समय धारण करना, और टेम्परिंग पैरामीटर (जैसे कि हार्डनेस एचआरसी 58-60 के बाद 200 डिग्री पर टेम्परिंग के बाद 2 घंटे के लिए 2 घंटे के लिए 200 डिग्री पर टेम्परिंग) को समायोजित करें।
ऑनलाइन पता लगाना:
उत्पादन लाइन पर तेजी से नमूनाकरण के लिए एक पोर्टेबल रॉकवेल हार्डनेस टेस्टर (जैसे कि इक्वोटिप बम्बिनो 2) का उपयोग करें ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि कठोरता में उतार -चढ़ाव एचआरसी 1 के बराबर या बराबर है।
2। गुणवत्ता निरीक्षण प्रक्रिया में कठोरता मानक
अंतरराष्ट्रीय मानक:
ASTM E18 (रॉकवेल हार्डनेस), ISO 6507 (विकर्स हार्डनेस), और JIS Z 2244 (Nanoindentation) जैसे विनिर्देशों का पालन करें।
उद्यम आंतरिक नियंत्रण मानक:
उच्च अंत उपकरण निर्माता सख्त मानकों को निर्धारित करते हैं, जैसे कि ब्लेड हार्डनेस एचआरसी 60-62 (एचआरसी 0.5 से कम या उसके बराबर उतार-चढ़ाव) और ब्लेड बैक हार्डनेस एचआरसी 50-55।
3। संग्रह और रखरखाव के लिए कठोरता की निगरानी
कठोरता लंबे समय के दौरान - टर्म स्टोरेज के दौरान बदलती है:
नियमित रूप से (प्रत्येक 5 वर्ष) ब्लेड की सतह की कठोरता का परीक्षण करने के लिए HV0.3 का उपयोग करें और जंग या हाइड्रोजन उत्सर्जन के कारण होने वाली कठोरता में कमी की निगरानी करें।
मरम्मत के बाद कठोरता सत्यापन:
वेल्डिंग या पीसने की मरम्मत के बाद, एक कठोरता ढाल परीक्षण मरम्मत क्षेत्र के 10 मिमी के भीतर आयोजित किया जाना चाहिए और इसके परिवेश यह सुनिश्चित करने के लिए कि कोई नरम क्षेत्र नहीं है (कठोरता एचवी 50 से कम या उसके बराबर कम हो जाती है)।
5, हार्डनेस माप की भविष्य की प्रवृत्ति: खुफिया और बहु ​​- स्केल एकीकरण
AI ने कठोरता की भविष्यवाणी की:
यादृच्छिक जंगलों जैसे मशीन लर्निंग मॉडल का उपयोग करके, स्टील, हीट ट्रीटमेंट मापदंडों और माइक्रोस्ट्रक्चर छवियों की संरचना के साथ संयुक्त, वास्तविक परीक्षण कार्यभार को कम करने के लिए कठोरता वितरण की भविष्यवाणी की जा सकती है।
मल्टी स्केल कठोरता लक्षण वर्णन:
एक पूर्ण - स्केल हार्डनेस डेटाबेस को नैनोइंडेंटेशन (माइक्रो), विकर्स हार्डनेस (मेसो), और रॉकवेल हार्डनेस (मैक्रो) के संयोजन से टूल डिज़ाइन के लिए स्थापित करें।
सीटू कठोरता परीक्षण प्रौद्योगिकी में:
सिंक्रोट्रॉन विकिरण x - किरण विवर्तन (sr - XRD) और कठोरता परीक्षण की एक संयुक्त प्रणाली विकसित करें, जो वास्तविक समय में लोडिंग प्रक्रिया के दौरान चरण संक्रमण और कठोरता परिवर्तनों की निगरानी के लिए है।
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