tieu-chuan-tcvn-9101-2011-vat-lieu-silic-nitrua-dung-cho-vien-bi-o-lan

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 9101:2011 ISO 26602:2009 GỐM MỊN (GỐM CAO CẤP, GỐM KỸ THUẬT CAO CẤP) – VẬT LIỆU SILIC NITRUA DÙNG CHO VIÊN BI Ổ LĂN Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) – Silicon nitride materials for rolling bearing balls Lời nói đầu TCVN 9101:2011 hồn toàn tương đương với ISO 26602:2009 TCVN 9101:2011 Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC206 Gốm cao cấp biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học Công nghệ công bố GỐM MỊN (GỐM CAO CẤP, GỐM KỸ THUẬT CAO CẤP) – VẬT LIỆU SILIC NITRUA DÙNG CHO VIÊN BI Ổ LĂN Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) – Silicon nitride materials for rolling bearing balls Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn quy định yêu cầu vật liệu silic nitrua xử lý trước dùng cho viên bi ổ lăn Tiêu chuẩn đưa phân loại xác định đặc tính lý học học viên bi ổ lăn xử lý trước vật liệu silic nitrua Những vật liệu phân thành ba loại theo đặc tính kỹ thuật vi cấu trúc Phương pháp chuẩn bị mẫu quan sát vi cấu trúc nêu Phụ lục A CHÚ THÍCH: Sản phẩm silic nitrua nghĩa khối lượng vật liệu nung kết mà thành phần vật liệu silic nitrua Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau cần thiết áp dụng tiêu chuẩn Đối với tài liệu viện dẫn ghi năm cơng bố áp dụng nêu Đối với tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố áp dụng phiên nhất, bao gồm sửa đổi, bổ sung (nếu có) ISO 14704, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) – Test method for flexural strength of monolithic ceramics at room temperature [Gốm mịn (gốm cao cấp, gốm kỹ thuật cao cấp) – Phương pháp thử độ bền uốn gốm monolithic nhiệt độ phòng] ISO 14705, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) – Test method for hardness of monolithic ceramics at room temperature [Gốm mịn (gốm cao cấp, gốm kỹ thuật cao cấp) – Phương pháp thử độ cứng gốm monolithic nhiệt độ phòng.] ISO 15732, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) – Test method for fracture toughness of monolithic ceramics at room temperature by single edge precracked beam (SEPB) method [Gốm mịn (gốm cao cấp, gốm kỹ thuật cao cấp) – Phương pháp thử độ bền nứt gốm monolithic nhiệt độ phòng phương pháp chiếu rọi trước nứt cạnh (SEPB)] ISO 17561, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) – Test method for elastic môđune of monolithic ceramics at room temperature by sonic resonance [Gốm mịn (gốm cao cấp, gốm kỹ thuật cao cấp) – Phương pháp thử môđun đàn hồi gốm monolithic nhiệt độ phòng cộng hưởng âm] ISO 17562, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) – Test method for linear thermal expansion of monolithic ceramics by push-rod technique [Gốm mịn (gốm cao cấp, gốm kỹ thuật cao cấp) – Phương pháp thử nở nhiệt tuyến tính gốm monolithic kỹ thuật pushrod.] ISO 18754, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) – Determination of density and apprarent porosity [Gốm mịn (gốm cao cấp, gốm kỹ thuật cao cấp) – Xác định khối lượng riêng độ xốp biểu kiến.] ISO 20501, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) – Weibull statistics for strength data [Gốm mịn (gốm cao cấp, gốm kỹ thuật cao cấp) – Thống kê Weibull liệu độ bền.] ISO 20507, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) – Vocabulary [Gốm mịn (gốm cao cấp, gốm kỹ thuật cao cấp) – Từ vựng] ASTM F 2094, Standard specification for silicon nitride bearing balls (Yêu cầu kỹ thuật vòng bi ổ lăn silic nitrua.) Thuật ngữ định nghĩa Trong tiêu chuẩn sử dụng thuật ngữ định nghĩa ISO 20507 thuật ngữ, định nghĩa sau 3.1 Độ bền rạn nứt (fracture resistance) Kl, IFR Độ bền rạn nứt đo theo phương pháp rạn ấn lõm (IF) quy định Phụ lục ASTM F 2094 3.2 Loại vật liệu (material class) Kết hợp cụ thể tính chất cơ, lý vật liệu silic nitrua 3.3 Bi xử lý trước (preprocessed ball) Đơn vị nén vật liệu từ lơ vật liệu trước tạo hình hồn thiện 3.4 Lơ vật liệu (material lot) Số lượng vật liệu thơ xác định sẵn sàng để tạo hình nén hình dáng viên và/hoặc hạng mục thử nghiệm 3.5 Thể bao (Inclusion) Vùng mà khác với vi cấu trúc silic nitrua thông thường 3.6 Độ dai phá hủy (fracture toughness) Kl,SEPB Hệ số cường độ ứng suất tới hạn đo theo phương pháp chiếu rọi trước nứt cạnh (SEPB) quy định ISO 15732 Các đặc tính lý Dải đặc tính học lý học đặc trưng viên bi xử lý trước nêu Bảng Các đặc tính cơ, lý xác định theo 6.1 đến 6.4 Các giá trị độ dẫn nhiệt, điện trở riêng nhiệt dung riêng bên liên quan thỏa thuận Bảng – Các đặc tính cơ, lý Đặc tính Nhỏ Lớn Khối lượng riêng (g/cm3) 3,0 3,6 Môđun đàn hồi (GPa) 270 330 0,23 0,29 2,0 3,7 Hệ số Poisson -6 o Hệ số giãn nở nhiệt, x 10 / C (dải áp dụng: từ nhiệt độ phòng đến 500 oC) Phân loại vật liệu Các vật liệu silic nitrua dùng cho viên bi ổ lăn chia thành ba loại theo đặc tính học lý học vật liệu (xem Phụ lục B) Thử nghiệm 6.1 Khối lượng riêng Sử dụng viên bi xử lý trước làm mẫu thử Phép thử tiến hành theo ISO 18754 6.2 Môđun đàn hồi Mẫu thử phải tạo thành từ lô vật liệu bi xử lý trước Phép thử tiến hành theo ISO 17561 6.3 Hệ số Poisson Mẫu thử phải tạo thành từ lô vật liệu bi xử lý trước Phép thử tiến hành theo ISO 17561 6.4 Hệ số giãn nở nhiệt Mẫu thử phải tạo thành từ lô vật liệu bi xử lý trước Phép thử tiến hành theo ISO 17562 6.5 Độ bền uốn môđun Weibull Mẫu thử phải tạo thành từ lô vật liệu bi xử lý trước Giá trị trung bình độ bền uốn nhiệt độ phịng mơđun W eibull xác định theo ISO 14704 ISO 20501 Hoặc sử dụng phương pháp thử điểm điểm độ bền uốn 6.6 Độ cứng Phần đánh bóng bi xử lý trước sử dụng để thử nghiệm Giá trị trung bình độ cứng Vickers xác định theo ISO 14705 Lực thử HV5, HV10 HV20 6.7 Độ bền rạn ấn lõm 6.7.1 Phần đánh bóng vịng bi xử lý trước phải sử dụng phương pháp rạn ấn lõm (IF) Phải tiến hành hoàn thiện bề mặt để tránh ứng suất dư 6.7.2 Giá trị trung bình độ bền rạn nứt phương pháp rạn ấn lõm (IF) xác định theo Phụ lục ASTM F 2094 Nếu cần thiết, mẫu thử phương pháp chiếu rọi trước nứt cạnh (SEPB) phải tạo thành từ lô vật liệu tương tự bi xử lý trước Giá trị trung bình độ dai phá hủy xác định phương pháp chiếu rọi trước nứt cạnh (SEPB) xác định theo ISO 15732 6.8 Vi cấu trúc Phần đánh bóng bi xử lý trước sử dụng để kiểm tra vi cấu trúc Quan sát chuẩn bị mẫu phải tiến hành theo quy định Phụ lục A Phân loại vật liệu Theo giá trị thu từ thử nghiệm mẫu vật liệu, lô vật liệu phân loại thành loại 1, loại loại (xem Bảng B.1) Báo cáo thử nghiệm Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm thông tin sau: a) Viện dẫn tiêu chuẩn này; b) Ngày thử nghiệm; c) Lô bột thô; d) Kết thử nghiệm: 1) Khối lượng riêng; 2) Môđun đàn hồi; 3) Hệ số Poisson; 4) Hệ số giãn nở nhiệt; 5) Độ bền rạn nứt trung bình mơđun W eibull trung bình; 6) Độ cứng Vickers (điều kiện thử, độ cứng trung bình); 7) Độ dai phá hủy trung bình độ bền rạn nứt (phương pháp thử, độ dai phá hủy trung bình độ bền rạn nứt); 8) Vi cấu trúc (kích cỡ số lỗ thể bao trong); e) Loại vật liệu; f) Bất kỳ thông tin liên quan đến việc đánh giá PHỤ LỤC A (Quy định) Quy trình quan sát vi cấu trúc CHÚ THÍCH: Phụ lục miêu tả phương pháp tổng thể đối v ới phương pháp quan sát chuẩn bị mẫu viên bi silic nitrua Tuy nhiên, khơng có quy trình ISO tiêu chuẩn hóa thức phương pháp cụ thể để quan sát v i cấu trúc, số đặc điểm đánh giá cần thỏa thuận bên liên quan A.1 Chuẩn bị mẫu Chuẩn bị viên bi silic nitrua cách cắt, nghiền mài đá mài Phần phải đánh bóng sử dụng hai phương pháp sau a) Sau đánh bóng thơ bột kim cương có đường kính nhỏ 50 µm, phần phải đánh bóng hóa học bột ăn mịn nhơm kim cương có kích cỡ nhỏ µm b) Sau đánh bóng thơ bột kim cương có đường kính nhỏ 50 µm, phần phải đánh bóng hóa học bột mài mòn oxit xeri, oxit crom oxit sắt Trong trường hợp khác, phần phải đánh bóng vết xước nghiền biến mất, sau làm siêu âm A.2 Quan sát Mẫu phải đặt bàn soi kính hiển vi quang học Khu vực quan sát phần chia phải xác định bên liên quan Các lỗ thể bao phải xem xét với độ phóng đại gấp 100 đến 200 lần Phải xác định số lượng kích cỡ lỗ thể bao tìm thấy phải xác nhận kích cỡ lỗ kích cỡ thể bao kích cỡ lớn mẫu Ngồi ra, cần thiết xác định kích cỡ số lượng lỗ thể bao cách quét kính hiển vi điện tử (SEM), hình ảnh điện tử thứ cấp hình ảnh điện tử phản xạ A.3 Chú ý bổ sung Phần quan sát phụ thuộc vào kích cỡ viên bi điều kiện ứng dụng ổ lăn; bên liên quan xác định Sự biến đổi màu sắc vấn đề khó xác định rõ ràng cần phải có thảo luận nhà cung cấp khách hàng Nếu dung lượng xốp yêu cầu, cần áp dụng phương pháp theo ISO 4505 kim loại cứng Quan sát vi cấu trúc độ phóng đại thấp hữu ích hoạt động rà sốt khuyết tật vết nứt nhìn thấy PHỤ LỤC B (Quy định) Phân loại vật liệu vật liệu silic nitrua Bảng B.1 trình bày yêu cầu kỹ thuật đặc tính lý học học vi cấu trúc vật liệu bi ổ lăn silic nitrua theo ba nhóm, loại 1, Bảng B.1 – Phân loại vật liệu Loại Loại Loại i) Độ bền trung bình: 40 mm (khẩu độ uốn) 760 660 480 30 mm (khẩu độ uốn) 800 700 530 12 min i) Độ bền trung bình: 40 mm (khẩu độ uốn) 894 798 595 30 mm (khẩu độ uốn) 915 817 629 12 min 14,2 13,3 12,7 6,0 5,0 5,0 max 10 max 10 25 ≤4 ≤8 ≤ 16 > 50 đến ≤ 100 ≤1 ≤2 ≤4 > 100 đến ≤ 200 ≤1 ≤2 Độ bền uốn trung bình (MPa)a a) Phương pháp thử điểm ii) Môđun W eibull b) Phương pháp thử điểm ii) Môđun Weibull Độ cứng Vicker trung bình (GPa) b Độ bền rạn ấn lõm trung bình (MPa m ) Kl,IFR (độ bền rạn ấn lõm) Vi cấu trúc a) cỡ lỗ (µm) b) thể bao (số lượng/cm2) Kích thước (µm) > 25 đến ≤ 50 > 200 0 ≤1 CHÚ THÍCH: Nếu yêu cầu xác định độ dai phá hủy nhanh vật liệu thử, độ bền rạn ấn lõm tính số khơng tương đương Kl,SEPB nên xác định phương pháp chiếu rọi trước nứt đơn cạnh (ISO 15732) phương pháp tương đương a sử dụng hai phương pháp thử b Lực thử phải HV5, HV10 HV20 THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ISO 4505, Hardmetals – Metallographic determination of porosity and uncombined carbon (Kim loại cứng – Xác định độ xốp cacbon không liên kết kim loại hợp kim) [2] NIIHARA, K., MORENA, R and HASSELMAN, D.P.H Evaluation of KIC of brittle solids by the indentation method with low crack-to-indent ratios, J.Mater Sci., 1, 1982, pp 13 – 16