VẬT LIỆU KIM LOẠI THIÊU KẾT, TRỪ HỢP KIM CỨNG – MẪU THỬ KÉO
Sintered metal materials, excluding hardmetals - Tensile test pieces
Lời nói đầu
TCVN 8187 : 2009 hoàn toàn tương đương với ISO 2740 : 2009.
TCVN 8187 : 2009 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 164 Thử cơ lý kim loại biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
VẬT LIỆU KIM LOẠI THIÊU KẾT, TRỪ HỢPKIM CỨNG – MẪU THỬ KÉO
Sintered metal materials, excluding hardmetals - Tensile test pieces
Tiêu chuẩn này áp dụng cho tất cả các kim loại và hợp kim thiêu kết, trừ hợp kim cứng.
Tiêu chuẩn này quy định:
- kích thước của lòng khuôn được sử dụng để chế tạo mẫu thửkéo bằng cáchép vàthiêu kết,và bằng đúc áp lực trong khuôn kim loại (MIM) và thiêu kết;
- kích thước của mẫu thử kéo được gia công từ vật liệu thiêu kếtvàvật liệubộtđượcnén ép.
Các tài liệu dưới đây là rất cần thiết đối với việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với tài liệu có ghi năm công bố, áp dụng phiên bản được nêu. Đối với tài liệu không ghi năm công bố, áp dụng phiên bản mới nhất (bao gồm cả các sửa đổi).
TCVN 197 (ISO 6892) Vật liệu kim loại - Thử kéo ở nhiệt độ thường.
ISO 7500-1, Metallic materials - Verification of static uniaxial test machines - Part 1: Tension/compression testing machines - Verification and calibration of the force-measuring system (Vật liệu kim loại - Kiểm định máy thử một trục trạng thái tĩnh - Phần 1: Máy thử kéo/nén - Kiểm định và hiệu chuẩn hệ thống đo lực).
3.1. Mẫu thử phải được thử phù hợp với TCVN 197 (ISO 6892) và máy thử kéo phải được hiệu chuẩn đạt tới cấp 1 theo ISO 7500-1.
3.2. Dữ liệu được báo cáo cho ba mẫu thử hoặc nhiều hơn.
4.1 Mẫu thử được chế tạo bằng ép và thiêu kết
Mẫu thử kéo phải có chiều dày từ 5 mm đến 6,5 mm. Dung sai chiều dày là 1,5 mm phù hợp với sự thay đổi khối lượng riêng biểu kiến của bột kim loại. Khi thử, các mẫu thử mỏng hơn có độ trượt khi kẹp nhỏ hơn và thích hợp hơn để kéo đứt gần tâm của chiều dài đo.
Nếu cần đo độ giãn dài, có thể vạch các dấu mảnh cách nhau 25 mm và đối xứng qua đường tâm [xem Hình 1a) và Hình 2a)]. Giữa các dấu đã vạch, chiều dày không được thay đổi lớn hơn 0,04 mm. Chiều dài đo phải được vạch theo cách sao cho đặc tính kéo không bị ảnh hưởng.
Do khả năng tách lớp ở các góc của mẫu thử được kết lại trong điều kiện phòng thử nghiệm, các mẫu thử thiêu kết đại diện phải được kiểm tra kim tương để chỉ ra rằng không có tách lớp dàihơn 0,25 mm.
4.2 Yêu cầu kỹ thuật của khuôn ép
Các kích thước của hai lòng khuôn cho phép được chỉ ra trên Hình 1b) và Hình 2b). Các khuôn tốt nhất là làm bằng hợp kim cứng và sự gia công hoàn thiện bề mặt khuôn phải sao cho có thể ép mẫu thử dưới điều kiện bình thường. Khuôn có thể có độ côn thoát (góc thoát khuôn) để lấy mẫu thử ra dễ dàng và để tránh các nứt vỡ hoặc các tách lớp ở mẫu thử. Lòng khuôn được làm côn 0,01 mỗi bên để trợ giúp việc lấy mẫu, có thể được mở rộng bằng 0,5 % đối với khuôn được sử dụng để ép lại. Khuôn phải được hỗ trợ tốt bằng cách lắp các vòng co siết, để giảm đến mức thấp nhất sự giãn nở ở các mặt xung quanh trong quá trình nén chặt. Kết cấu này làm giảm khả năng bị nứt vỡ của mẫu khi lấy ra khỏi khuôn. Để giảm sự xuất hiện của các vết nứt trong mẫu, nên sử dụng cách thúc khuôn trên giữ khuôn dưới trong khi lấy mẫu ra.
Khuôn ở Hình 1b) nên dùng cho mẫu thử ở dạng thiêu kết. Việc kẹp chặt đạt được bằng sự trượt các mặt nêm 20° của mẫu thử vào trong các rãnh thích hợp được gia công ở bộ phận kẹp. Mẫu thử theo Hình 1a).
Khuôn ở Hình 2b) nên dùng cho mẫu thử ở dạng thiêu kết. Mẫu thử được kẹp trên các đường răng cưa nổi được tạo ép trên các đầu kẹp của nó, để ngăn chặn sự trượt trong khi thử. Quan trọng khi thử là các bộ phận kẹp được lắp thích hợp vào móc hình chữ U. Cách khác, mẫu thử được ép không có đường răng cưa và được kẹp trên các mặt phẳng.
Mẫu thử được làm từ khuôn trong Hình 1b) hoặc Hình 2b) nên dùng cho các vật liệu được thử như trong điều kiện được thiêu kết. Khi thử liên quan đến vật liệu giòn, vật liệu nhiệt luyện, sự hạn chế của các góc sắc của mẫu thử có thể dẫn đến giá trị kéo thấp hơn giá trị nhận được với các mẫu thử kéo được gia công bằng máy (xem Hình 5).
5. Mẫu thử được chế tạo bằng đúc áp lực trong khuôn kim loại
Hình 3 quy định kích thước lớn của lòng khuôn để chế tạo mẫu thử kéo loại A bằng đúc áp lựctrong khuôn kim loại (MIM). Hình 4 quy định kích thước nhỏ của lòng khuôn để chế tạo mẫu thử kéo loại B bằng đúc áp lực trong khuôn kim loại. Khi thử, các lỗ xuyên suốt được dùng để bao quanh các chốt bằng thép tôi. Các chốt được kẹp trong một cái móc hình chữ U, và được lắp trên máy thử theo cách tự định tâm. Các lỗ có thể được khoan sau khi thiêu kết, hoặc tốt hơn là được đúc không cho phép có độ côn. Đường kính lỗ lựa chọn này nên là: đường kính 6,5 mm đốivới thanh lớn hoặc đường kính 4,77 mm đối với thanh nhỏ, sau khi thiêu kết. Các kích thướckhuôn chịu khoảng 17 % độ co ngót trong quá trình thiêu kết, nhưng cho phép có sai lệch độ co ngót. Có thể sử dụng kết cấu thanh khác. Dấu đo có thể được vạch như trong 4.1.
Đậu rót, sự nhận biết nhà chế tạo và vị trí thiết bị phun được tùy chọn, nhưng không được nằm trong chiều dài đo Lc và không nằm trong vùng kẹp.
6. Mẫu thử được gia công bằng máy
6.1 Hình 5 quy định các kích thước của mẫu thử kéo đầu tròn được gia công bằng máy. Mẫu được gia công từ thanh ép chuẩn có kích thước 10 mm x 10 mm x 75 mm là thích hợp. Đường kính danh nghĩa có độ côn là 0,1 mm trên chiều dài đo, như vậy thường đưa đến sự xuất hiện đứt gãy trong khoảng đo, thậm chí đối với cả vật liệu tương đối giòn.
Nếu vật liệu được thấm các bon sau khi mài, lỗ rỗng bề mặt trong khoảng đo phải được để trống để cho khí các bon đi vào. Đánh bóng lần cuối phải theo phương dọc trục (không nhìn thấy được bằng mắt thường các đường vết xước theo chu vi).
Mẫu thử được kẹp bằng ống kẹp xẻ, bao quanh chặt vùng được làm côn 20°. Khi thử, mẫu thử được đỡ trên dụng cụ có độ côn tương tự. Mẫu thử có thể có chiều dài đo 25 mm được vạch mảnh như quy định trong 4.1.
Mẫu thử này chủ yếu nên dùng cho phép thử vật liệu trong điều kiện đã nhiệt luyện, có độ giãn dài khi đứt có thể nhỏ hơn 0,5 % trên chiều dài 25 mm. Mẫu thử này nên sử dụng khi tỷ phần theo thể tích của mactensit lớn hơn 20 %, không quan tâm đến mẫu thử được thiêu kết hay nhiệt luyện. Đôi khi xuất hiện sự biến cứng nguội khi gia công, và nếu mẫu thử được thử ở điều kiện được thiêu kết và được gia công, sự biến cứng nguội có thể làm độ giãn dài thấp hơn và tăng giới hạn bền. Điều này đặc biệt đúng đối với thép không gỉ.
Trong quá trình austenit hóa và tôi trong dầu, thép hợp kim thiêu kết thông thường có thể không được tôi hoàn toàn đến tâm của mẫu thử được gia công. Các mẫu thử như vậy có thể được nói rõ hơn trong bản báo cáo thử, bằng việc cho biết độ cứng từ bề mặt tới lỗi.
6.2 Có thể có mẫu thử được gia công hình trụ khác và phải phù hợp với TCVN 197 (ISO 6892).
Khi đường kính của phần thử của mẫu thử nhỏ hơn 4 mm, thì giá trị của nó phải được biết rõ cũng như thực tế kết quả của phép thử có thể không so sánh được với kết quả nhận được từ mẫu thử có đường kính phần thử lớn hơn.
Đối với các sản phẩm thiêu kết, nên sử dụng mẫu thử có hai bậc ở mỗi đầu. Bán kính của bậc trong phải từ 1,5 mm đến 2,5 mm (xem Hình 5).
Để nhận biết mẫu thử phải công bố các thông tin sau:
a) Số hiệu của tiêu chuẩn này, TCVN 8187;
b) Loại vật liệu;
c) Khối lượng riêng của mẫu thử;
d) Các kích thước của mẫu thử (chiều dày);
e) Khi mẫu thử được ép và thiêu kết được chế tạo theo 4.1, bản chất của sự xử lý nhiệt lần cuối và ngoài ra, tốt nhất là, vật liệu và sự gia công tinh bề mặt của dụng cụ ép;
f) Dạng của mẫu thử, nghĩa là hình số mấy của tiêu chuẩn này;
g) Vật liệu khuôn, nghĩa là thép dụng cụ hoặc hợp kim cứng/cacbit;
h) Được thiêu kết hay được nhiệt luyện;
i) Độ cứng của mẫu thử phù hợp với sự nhiệt luyện.
Kích thước tính bằng milimét
a) Mẫu thử
b) Khuôn đổ ép mẫu thử
Hình 1 – Mẫu thử và khuôn - Các đầu kẹp nhẵn
Kích thước tính bằng milimét
a) Mẫu thử
b) Khuôn để nén mẫu thử
Hình 2 - Mẫu thử và khuôn - Các đầu kẹp răng cưa
Kích thước tính bằng milimét
a Áp dụng cho chiều dài đo Lc
Loại | b | c | Lc | Ld | Lt | w | R1 | R2 | D |
±0,1 | ±0,1 | ±0,2 | ±0,2 | ±0,5 | 0,1 | ±0,5 | ±0,5 | ±0,1 | |
A1 | Æ 5,82 | Æ 5,87 | 30,5 | 31,75 | 94 | 5,85 | R 25 | R 38 | Æ 7,85 |
A2 | Æ 3,8 | Æ 3,85 | 30,5 | 27,5 | 85,5 | 3,85 | R 23 | R 23 | Æ6 |
Hình 3 - Lòng khuôn để chế tạo mẫu thử kéo loại A theo phương pháp MIM
Kích thước tính bằng milimét
CHÚ DẪN:
1 Mặt phân khuôn
Hình 4 - Lòng khuôn đểchế tạo mẫu thử kéo loại B theo phương pháp MIM
Kích thước tính bằng milimét
CHÚ DẪN:
a Các lỗ định tâm được thừa nhận
1 Kiểu đầu lựa chọn khác
Hình 5 - Mẫu thử được gia công