ວິທີການວັດແທກຄວາມແຂງຂອງແຮ່ທາດ

ວິທີການວັດແທກຄວາມແຂງຂອງແຮ່ທາດ

Pendahuluan

ຄວາມແຂງຂອງແຮ່ທາດເປັນຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບທີ່ສຳຄັນໃນທໍລະນີວິທະຍາ ແລະ ແຮ່ທາດວິທະຍາ. ຄຸນສົມບັດນີ້ກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມຕ້ານທານຂອງແຮ່ທາດຕໍ່ກັບການຂູດຂີດ ຫຼື ການຂັດຖູ. ການວັດແທກຄວາມແຂງຂອງແຮ່ທາດແມ່ນຂະບວນການທີ່ຕ້ອງການວິທີການຕ່າງໆ ແລະ ເຄື່ອງມືທີ່ເໝາະສົມເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຜົນທີ່ຖືກຕ້ອງ. ບົດຄວາມນີ້ຈະປຶກສາຫາລືກ່ຽວກັບວິທີການຕ່າງໆໃນການວັດແທກຄວາມແຂງຂອງແຮ່ທາດ, ຕັ້ງແຕ່ວິທີການມາດຕະຖານເຊັ່ນ: ລະດັບ Mohs ຈົນເຖິງເຕັກນິກທີ່ຊັບຊ້ອນກວ່າເຊັ່ນ: ການທົດສອບຄວາມແຂງຂອງ Vickers.

ຂະໜາດ Mohs: ວິທີການພື້ນຖານ

ໜຶ່ງໃນວິທີທີ່ງ່າຍທີ່ສຸດ ແລະ ເປັນທີ່ຮູ້ຈັກກັນດີທີ່ສຸດໃນການວັດແທກຄວາມແຂງຂອງແຮ່ທາດແມ່ນມາດຕະຖານ Mohs. ມາດຕະຖານ Mohs ໄດ້ຖືກນຳສະເໜີໂດຍນັກແຮ່ທາດ Friedrich Mohs ໃນປີ 1812, ເຊິ່ງຈັດອັນດັບ ແຮ່ທາດໂດຍອີງໃສ່ ຄວາມສາມາດໃນການຂູດ ຫຼື ຖືກຂູດໂດຍແຮ່ທາດອື່ນໆ. ມາດຕະຖານດັ່ງກ່າວປະກອບດ້ວຍແຮ່ທາດອ້າງອີງ 10 ຊະນິດທີ່ມີຕົວເລກຄວາມແຂງຕັ້ງແຕ່ 1 (ແຮ່ທາດທີ່ອ່ອນທີ່ສຸດ, talc) ຫາ 10 (ແຮ່ທາດທີ່ແຂງທີ່ສຸດ, ເພັດ).

ຂັ້ນຕອນໃນການນໍາໃຊ້ຂະຫນາດ Mohs:

1. ກະກຽມຕົວຢ່າງ: ເລືອກແຮ່ທາດທີ່ທ່ານຕ້ອງການທົດສອບ ແລະ ຮັບປະກັນວ່າພື້ນຜິວສະອາດ ແລະ ບໍ່ມີການປົນເປື້ອນທີ່ອາດສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຜົນໄດ້ຮັບ.

2. ການລະບຸເອກະສານອ້າງອີງ: ກະກຽມຊຸດແຮ່ທາດອ້າງອີງຈາກລະດັບ Mohs ເຊິ່ງປະກອບມີ talc (1), gypsum (2), calcite (3), fluorite (4), apatite (5), feldspar (6), quartz (7), topaz (8), corundum (9), ແລະ diamond (10).

3. ປະຕິບັດການທົດສອບຮອຍຂີດຂ່ວນ: ຖູແຮ່ທາດອ້າງອີງໃສ່ຕົວຢ່າງທີ່ກຳລັງທົດສອບ. ຖ້າແຮ່ທາດອ້າງອີງຂູດຕົວຢ່າງ, ຄວາມແຂງຂອງຕົວຢ່າງຈະຕ່ຳກວ່າຄວາມແຂງຂອງແຮ່ທາດອ້າງອີງ. ຖ້າບໍ່, ຄວາມແຂງຂອງຕົວຢ່າງຈະສູງກວ່າ.

4. ບັນທຶກຜົນໄດ້ຮັບ: ກຳນົດບ່ອນທີ່ຕົວຢ່າງຂອງທ່ານຕົກຢູ່ໃນລະດັບ Mohs ໂດຍອີງໃສ່ຜົນການທົດສອບແບບຂູດຂີດ.

ຕົວຢ່າງກໍລະນີ:

ຖ້າແຄວໄຊ (ຄວາມແຂງ 3) ຂູດຕົວຢ່າງຂອງທ່ານ, ແຕ່ຟລູອໍໄຣ (ຄວາມແຂງ 4) ບໍ່ສາມາດຂູດຕົວຢ່າງຂອງທ່ານໄດ້, ຄວາມແຂງຂອງແຮ່ທາດຂອງທ່ານຈະຢູ່ລະຫວ່າງ 3 ແລະ 4 ໃນລະດັບ Mohs.

ວິທີການນີ້ເປັນທີ່ນິຍົມຫຼາຍເນື່ອງຈາກຄວາມລຽບງ່າຍຂອງມັນ, ແຕ່ມັນຍັງມີຂໍ້ຈຳກັດໂດຍສະເພາະໃນດ້ານຄວາມຖືກຕ້ອງ ແລະ ຄວາມແມ່ນຍຳໃນຄ່າຄວາມແຂງປານກາງ.

ການທົດສອບຄວາມແຂງຂອງ Vickers

ວິທີການຂອງ Vickers ແມ່ນເຕັກນິກຂັ້ນສູງທີ່ໃຊ້ເພື່ອວັດແທກຄວາມແຂງຂອງແຮ່ທາດດ້ວຍລາຍລະອຽດ ແລະ ຄວາມແມ່ນຍຳຫຼາຍຂຶ້ນ. ວິທີການນີ້ກ່ຽວຂ້ອງກັບການກົດຮູບພີຣາມິດເພັດໃສ່ໜ້າດິນຂອງແຮ່ທາດດ້ວຍແຮງສະເພາະ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ຄວາມເລິກ ຫຼື ຄວາມກວ້າງຂອງຮອຍຂີດຂ່ວນທີ່ໄດ້ຮັບຈະຖືກວັດແທກເພື່ອກຳນົດຄວາມແຂງຂອງ Vickers (HV).

ຂັ້ນຕອນໃນການໃຊ້ວິທີ Vickers:

1. ກະກຽມຕົວຢ່າງ: ຕັດ ແລະ ຂັດຕົວຢ່າງແຮ່ທາດຈົນກວ່າໜ້າດິນຈະລຽບຫຼາຍ.

2. ກະກຽມເຄື່ອງມືທົດສອບ Vickers: ເຄື່ອງມືນີ້ປົກກະຕິແລ້ວປະກອບດ້ວຍຮູບພີຣາມິດຮູບເພັດ ແລະ ກ້ອງຈຸລະທັດເພື່ອວັດແທກຄວາມໂຄ້ງ.

3. ປະຕິບັດການທົດສອບຄວາມກົດດັນ: ກົດຮູບພີຣາມິດເພັດໃສ່ໜ້າດິນແຮ່ທາດດ້ວຍແຮງທີ່ແນ່ນອນ ແລະ ຖືມັນໄວ້ເປັນເວລາທີ່ແນ່ນອນ.

4. ວັດແທກເສັ້ນໂຄ້ງ: ວັດແທກເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງເສັ້ນໂຄ້ງທີ່ໄດ້ຮັບໂດຍໃຊ້ກ້ອງຈຸລະທັດທີ່ປະສົມປະສານກັບເຄື່ອງມືທົດສອບ.

5. ຄິດໄລ່ຄວາມແຂງຂອງ Vickers: ໃຊ້ສູດທີ່ກຳນົດໃຫ້ໂດຍວິທີ Vickers ເພື່ອຄິດໄລ່ຄວາມແຂງ. ຄວາມແຂງຂອງ Vickers ສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ເປັນ HV = 1.854 F/D², ເຊິ່ງ F ແມ່ນແຮງອັດເປັນກິໂລກຣາມ-ແຮງ (kgf) ແລະ D ແມ່ນເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງຮອຍແຫວ່ງເປັນມິນລິແມັດ.

ການທົດສອບຄວາມແຂງຂອງ Brinell

ວິທີການ Brinell ແມ່ນເຕັກນິກອີກອັນໜຶ່ງທີ່ໃຊ້ຕົ້ນຕໍສຳລັບວັດສະດຸທີ່ອ່ອນກວ່າ ຫຼື ແຕກງ່າຍກວ່າ. ລະບົບນີ້ໃຊ້ລູກບານເຫຼັກ ຫຼື ລູກບານຄາໄບທີ່ກົດລົງໃນໜ້າຜິວຂອງວັດສະດຸດ້ວຍແຮງສະເພາະ. ເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງຮອຍແຫງທີ່ໄດ້ຮັບແມ່ນຖືກວັດແທກເພື່ອກຳນົດຄ່າຄວາມແຂງ Brinell (HB).

ຂັ້ນຕອນໃນການໃຊ້ວິທີ Brinell:

1. ກະກຽມຕົວຢ່າງ: ໜ້າດິນຂອງແຮ່ທາດຕ້ອງຮາບພຽງ ແລະ ບໍ່ມີການປົນເປື້ອນ.

2. ກະກຽມອຸປະກອນທົດສອບ Brinell: ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວປະກອບດ້ວຍລູກບານເຫຼັກ ແລະ ກ້ອງຈຸລະທັດເພື່ອວັດແທກຮອຍແຫງ.

3. ປະຕິບັດການທົດສອບຄວາມດັນ: ກົດລູກບານເຫຼັກໃສ່ໜ້າດິນແຮ່ທາດດ້ວຍແຮງທີ່ແນ່ນອນ ແລະ ຖືມັນໄວ້ເປັນເວລາທີ່ແນ່ນອນ.

4. ວັດແທກເສັ້ນໂຄ້ງ: ວັດແທກເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງເສັ້ນໂຄ້ງຢ່າງຖືກຕ້ອງໂດຍໃຊ້ກ້ອງຈຸລະທັດ.

5. ຄິດໄລ່ຄວາມແຂງ Brinell: ໃຊ້ສູດ HB = 2F / (πD(D – sqrt(D² – d²))), ບ່ອນທີ່ F ແມ່ນແຮງອັດເປັນນິວຕັນ, D ແມ່ນເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງລູກບານທົດສອບ, ແລະ d ແມ່ນເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງການຢຽດ.

ເຕັກນິກເພີ່ມເຕີມ

ນອກເໜືອໄປຈາກວິທີການທີ່ໄດ້ກ່າວມາແລ້ວ, ຍັງມີເຕັກນິກອື່ນໆອີກຈຳນວນໜຶ່ງສຳລັບການວັດແທກຄວາມແຂງຂອງແຮ່ທາດ, ເຊັ່ນ: ວິທີການ Knoop, ວິທີການ Rockwell, ແລະ ການທົດສອບຄວາມແຂງຈຸລະພາກໂດຍໃຊ້ nanoindentation. ແຕ່ລະວິທີມີຂໍ້ດີ ແລະ ຂໍ້ຈຳກັດຂອງຕົນເອງ, ແຕ່ທັງໝົດລ້ວນແຕ່ມີຈຸດປະສົງເພື່ອຜະລິດຂໍ້ມູນທີ່ມີຄວາມຖືກຕ້ອງ ແລະ ລາຍລະອຽດໃນລະດັບສູງ.

ວິທີການ Knoop

ການທົດສອບຄວາມແຂງຂອງ Knoop (KHN) ແມ່ນເຕັກນິກທີ່ຄ້າຍຄືກັນກັບວິທີການ Vickers, ແຕ່ໃຊ້ເຄື່ອງເຈາະຮູບສາມຫຼ່ຽມ. ເຕັກນິກນີ້ມັກຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອທົດສອບວັດສະດຸທີ່ບາງຫຼາຍ ຫຼື ແຕກງ່າຍ.

ວິທີການ Rockwell

ການທົດສອບຄວາມແຂງ Rockwell ແມ່ນວິທີການທີ່ໃຊ້ເຄື່ອງເຈາະຮູຮູບຊົງກົມ ຫຼື ຮູບຈວຍເພື່ອວັດແທກຄວາມເລິກຂອງການເຈາະເຂົ້າໄປໃນວັດສະດຸພາຍໃຕ້ການໂຫຼດ. ຄ່າດັ່ງກ່າວຖືກຄິດໄລ່ໂດຍການປຽບທຽບຄວາມເລິກຂອງການເຈາະຮູກ່ອນ ແລະ ຫຼັງຈາກໃຊ້ແຮງ.

Nanoindentation

ວິທີການທີ່ທັນສະໄໝ ແລະ ຊັບຊ້ອນກວ່າຄື ການເຈາະຮູຂະໜາດນາໂນ (Nanoindentation) ກ່ຽວຂ້ອງກັບການໃຊ້ເຄື່ອງເຈາະຮູຂະໜາດນ້ອຍຫຼາຍເພື່ອວັດແທກຄຸນສົມບັດທາງກົນຈັກຂອງວັດສະດຸໃນລະດັບນາໂນ. ເຕັກນິກນີ້ ມີປະໂຫຍດຫຼາຍສຳລັບການສຶກສາ ຄຸນສົມບັດທາງດ້ານໂຄງສ້າງຈຸນລະພາກຂອງແຮ່ທາດ.

ສະຫຼຸບ

ການວັດແທກຄວາມແຂງຂອງແຮ່ທາດແມ່ນລັກສະນະທີ່ສຳຄັນຂອງທໍລະນີວິທະຍາ ແລະ ແຮ່ທາດວິທະຍາ. ວິທີການວັດແທກຄວາມແຂງມີຕັ້ງແຕ່ເຕັກນິກງ່າຍໆເຊັ່ນ: ລະດັບ Mohs ຈົນເຖິງເຕັກນິກຂັ້ນສູງເຊັ່ນ: ການທົດສອບຄວາມແຂງຂອງ Vickers, Brinell, ແລະ Knoop. ການເລືອກວິທີການແມ່ນຂຶ້ນກັບປະເພດຂອງແຮ່ທາດທີ່ກຳລັງທົດສອບ ແລະ ລະດັບຄວາມຖືກຕ້ອງທີ່ຕ້ອງການ. ໂດຍການເປັນແມ່ບົດໃນເຕັກນິກເຫຼົ່ານີ້, ນັກວິທະຍາສາດ ແລະ ຊ່າງເຕັກນິກສາມາດເຂົ້າໃຈ ແລະ ນຳໃຊ້ ຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບຂອງແຮ່ທາດ ສຳລັບການນຳໃຊ້ທີ່ຫຼາກຫຼາຍ, ຕັ້ງແຕ່ການຄົ້ນຄວ້າທາງວິທະຍາສາດຈົນເຖິງອຸດສາຫະກຳ.