Poglavlje 2 Određivanje dubine površinski otvrdnutog sloja
Kemijskom toplinskom obradom (kaljenje karburizacijom, kaljenje karbonitricijom, nitriranjem itd.) ili površinskom toplinskom obradom (indukcijsko kaljenje, gašenje plamenom, kaljenje elektronskim snopom itd.), kao i infiltracijom metala i infiltracijom nemetala, površina metala dijelovi se mogu obraditi do određene dubine. Stvrdnuti sloj koji odgovara zahtjevima servisa. Na temelju određivanja definicije očvrslog sloja, metoda gradijenta tvrdoće može se koristiti za mjerenje dubine očvrslog sloja. Kada postoji jasna granica između očvrslog sloja i matrice, može se koristiti i metalografska metoda.
Za pripremu uzoraka treba se pridržavati općih zahtjeva za pripremu metalografskih uzoraka (vidi Poglavlje 5, odjeljak 5.1). Uzorak se mora montirati kako bi se zaštitio površinski rub uzorka od skošenja; uzorak se mora normalno erodirati za metalografsko ispitivanje ili za razumijevanje raspodjele slojeva tvrdoće kada se koristi metoda tvrdoće. Kod mjerenja tvrdoće preporuča se to raditi u poliranom stanju.
2.1 Opća pravila za određivanje dubine površinski kaljenog sloja
Određivanje dubine očvrsnutog sloja dobivenog u određenim procesnim uvjetima treba provesti u skladu sa zahtjevima relevantnih standarda ispitivanja i tehničkih protokola.
2.1.1 Odabir i priprema uzorka
Uzorke za mjerenje dubine površinskog očvrslog sloja potrebno je uzeti s dijelova nakon završetka određenog procesa. Područje i uzeta količina trebaju biti navedeni u procesnim dokumentima, a uzorci koji se isporučuju s peći također se mogu odabrati prema propisima.
Dubinu površinskog očvrslog sloja treba mjeriti na presjeku okomitom na očvrsli sloj. Ispitna površina treba uključivati cijeli očvrsli sloj i dio strukture jezgre i treba biti što je moguće bliže aksijalnom smjeru dijela ili području navedenom u tehničkom sporazumu.
Za uzorke tankog očvrslog sloja mogu se koristiti uzorci u obliku klina, kao što je prikazano na slici 2-1. Stupnjevi uzorci također se mogu koristiti za određivanje granica dubine površinski očvrslog sloja. Visina svake stepenice uzorka stepenica je 0.05 mm ili 0,10 mm, a njegova površina i svaka površina stepenica moraju se brusiti i obraditi, kao što je prikazano na slici 2-2.
slika
2.1.2 Određivanje gradijenta tvrdoće
Za određivanje dubine površinski kaljenog sloja koristi se metoda tvrdoće koja se temelji na krivulji gradijenta tvrdoće od površine prema unutra.
Gradijent tvrdoće obično se mjeri pomoću Vickersovog uređaja za mjerenje tvrdoće, ali se također može koristiti i Knoop uređaj za mjerenje tvrdoće pod uvjetima dogovorenim između obje strane u ugovoru. Primjenjivi raspon ispitne sile može biti {{0}}.9807~9.807N (0.1~1kgf).
Gradijent tvrdoće mjeri se na dva ili više mjesta prema dogovoru između ugovornih strana. Rezultate mjerenja na svakom mjestu treba nacrtati kao krivulju promjene tvrdoće u odnosu na udaljenost od površine.
Položaj mjerenja tvrdoće prikazan je metodom tablice na slici {{0}}. Unutar širine W od 1,5 mm, tvrdoća po Vickersu se mjeri na jednoj ili više paralelnih linija okomitih na površinu. Udaljenost između tih paralelnih linija mora biti u skladu sa zahtjevima standarda za ispitivanje tvrdoće po Vickersu. Udaljenost (Δd) između svaka dva susjedna udubljenja ne smije biti manja od normalnih vremena dijagonale udubljenja. Razlika udaljenosti (d2-d1) između središta uzastopnih udubljenja i površine ne smije biti veća od 0,1 mm. Točnost mjerenja udaljenosti od središta udubljenja do površine treba biti unutar ± 25 μm.
slika
Udaljenost između središta i površine prvog udubljenja (d1) na površini mora biti najmanje 2,5 puta veća od dijagonale udubljenja tvrdoće po Vickersu.
Na temelju izmjerenih podataka može se nacrtati krivulja prikazana na slici 2-4, a odgovarajuća dubina očvrslog sloja može se dobiti na temelju definicija različitih dubina očvrslog sloja.
slika
2.2 Određivanje dubine naugljičenog ili karbonitridiziranog kaljenog očvrslog sloja čeličnih dijelova
Dubina naugljičenog ili karbonitridiziranog očvrslog sloja čeličnih dijelova (veća od 0.3 mm) općenito se mjeri metodom navedenom u GB/T 9450-2005 "Određivanje i provjera dubine naugljičenog i kaljeni kaljeni sloj čeličnih dijelova". Ova metoda To je ujedno i jedina arbitražna metoda.
2.2.1 Definicija dubine naugljičavanja i kaljenja očvrslog sloja
GB/T 9450-2005 propisuje da je okomita udaljenost od površine dijela do točke u kojoj je vrijednost Vickersove tvrdoće 550HV1 dubina očvrslog sloja naugljičavanja i kaljenja. Ovaj 550HV1 naziva se granična vrijednost tvrdoće. Ova se definicija odnosi na obradak koji je karburiziran ili karbonitriran i kaljen, a vrijednost tvrdoće na dubini kaljenja očvrslog sloja od površine (definirano kao središte) manja je od 450HV. Kada je točka viša od 450HV, određena vrijednost veća od 550HV (s 25HV kao prvom razinom) treba odabrati kao graničnu tvrdoću. Ako je vrijednost tvrdoće jezgre na ovom mjestu 470HV, granična vrijednost tvrdoće trebala bi biti postavljena na 575HV. Ako postoji drugi tehnički sporazum, odredbe sporazuma će se primijeniti.
2.2.2 Određivanje dubine očvrslog sloja metodom tvrdoće
Koristite opterećenje od {{0}}.9807~9.807N (obično korišteno: 0.9807~2.942N) za mjerenje krivulje gradijenta tvrdoće od površine prema unutra prema metodi predstavljenoj u odjeljku 2.1. Općenito, dvije ili više krivulja tvrdoće trebaju se mjeriti na pozicijama koje su dogovorile obje strane. Odredite udaljenost od površine obratka gdje je vrijednost tvrdoće definirana vrijednost (kao što je 550HV ili odgovarajuća Knoop vrijednost tvrdoće) na temelju svake krivulje, kao što je prikazano u tablici na slici 2-4. Kada je razlika između svake vrijednosti manja ili jednaka 0,1 mm, prosječna vrijednost se uzima kao dubina očvrslog sloja. Ako je razlika veća od 0,1 mm, test treba ponoviti.
Pod uvjetom da je grubo određena dubina sloja otvrdnutog pougljičenjem i kaljenjem, za provjeru se može koristiti metoda interpolacije. Na mjestu gdje je udaljenost od površine manja od procijenjene dubine očvrslog sloja d1 i veća od procijenjene dubine očvrslog sloja d2
(" od d{{0}} d1 ne smije prelaziti 0,3 mm"). Na svakom od njih izmjerite najmanje 5 vrijednosti tvrdoće (prosječne vrijednosti). Slike su respektivno. Dubina otvrdnutog sloja (CHD) može se dobiti prema interpolacijskoj formuli (2-1):
slika
U formuli, d1 — udaljenost od površine koja je manja od dubine očvrslog sloja;
d2 ———Udaljenost od površine koja je veća od dubine očvrslog sloja;
Slika - aritmetička sredina izmjerenih vrijednosti tvrdoće na d1 i d2, kao što je prikazano na slici 2-5;
Slika - granična vrijednost tvrdoće (obično 550HVI).
slika
2.2.3 Metoda za izražavanje rezultata mjerenja dubine otvrdnutog sloja karburiziranja i kaljenja
Prema uvjetima ispitivanja tvrdoće, dubina očvrslog sloja naugljičavanja i kaljenja izražava se kako slijedi:
slika
2.2.4 Metalografska metoda za određivanje dubine pougljičenja i kaljenja očvrslog sloja
Kod mjerenja dubine očvrslog sloja metalografskom metodom preporuča se koristiti metalografski mikroskop kod kojeg dubina očvrslog sloja zauzima 1/3~2/3 vidnog polja.
Metalografska metoda općenito se mjeri na metalografskoj ispitnoj površini normalnog poprečnog presjeka karburiziranog uzorka u uvjetima polaganog hlađenja (stanje ravnoteže). Ne postoji strogi i jedinstveni industrijski standard za specifičnu metodu proračuna dubine karburiziranog i kaljenog očvrslog sloja. Općenito se temelji na sirovini. (ugljični čelik, legirani čelik) i tehnologija se mogu podijeliti u 3 metode, vidi tablicu 2-1.
slika
slika
Dok se osigurava da obradak ima dovoljno duboku zonu s visokim udjelom ugljika, također se općenito zahtijeva da gradijent koncentracije ugljika u prijelaznoj zoni pougljičenog sloja ne bude prevelik da uspori mutaciju naprezanja između pougljičenog sloja i matrice . Stoga se općenito zahtijeva da zbroj hipereutektoidnog sloja i eutektoidnog sloja čini približno 50% do 75% ukupnog sloja propusnosti.
2.2.5 Određivanje dubine plitkog karburiziranog očvrslog sloja
Za izratke s pougljeničenim (karbonitriranjem) otvrdnutim slojem dubine ispod 0.3 mm, gornja metoda nije primjenjiva, ali GB/T 9451-2005 "Određivanje ukupne dubine očvrslog sloja ili efektivne dubine očvrslog sloja tankih treba koristiti površinske slojeve čeličnih dijelova". propisana metoda. Ova norma propisuje da se udaljenost od očvrslog sloja izmjerena u okomitom smjeru površine izratka do navedene vrijednosti mikrotvrdoće naziva efektivnom dubinom očvrslog sloja, a udaljenost izmjerena od očvrslog sloja bez značajne promjene vrijednosti mikrotvrdoće naziva se ukupna dubina otvrdnutog sloja.
Specifična metoda mjerenja i metoda izražavanja iste su kao GB/T {{0}}, ali opterećenje koje se koristi za ispitivanje tvrdoće po Vickersu općenito bi trebalo biti 1,97N (0.2kgf) i 2,94N ( 0,3 kgf).
2.3 Određivanje dubine nitriranog sloja čeličnih dijelova
Određivanje dubine sloja nitriranja (nitrokarburizacije) čeličnih dijelova općenito se provodi u skladu s GB/T 11354-2005 "Čelični dijelovi - Određivanje dubine sloja nitriranja i ispitivanje metalografske strukture". Specifične metode mjerenja uključuju metodu tvrdoće, metalografsku metodu i metodu loma. Među njima je metoda tvrdoće arbitražna metoda.
2.3.1 Definicija dubine sloja nitriranja
Dubina sloja nitriranja (nitrokarburiranja) je zbroj površinskog sloja spoja i difuzijskog sloja.
Definirana tvrdoćom: Vertikalna udaljenost mjerena od površine uzorka do točke koja je 50HV veća od Vickersove vrijednosti tvrdoće supstrata je dubina sloja nitriranja.
Za dijelove kod kojih se tvrdoća nitriranog sloja ugljičnog čelika ili niskolegiranog čelika s niskim udjelom ugljika vrlo lagano mijenja, dubina nitriranog sloja može se definirati kao udaljenost od površine duž vertikalnog smjera površine gdje je tvrdoća po Vickersu 30HV veća od Vickersove tvrdoće matrice. Ako postoji drugi tehnički sporazum, odredbe sporazuma će se primijeniti.
2.3.2 Određivanje dubine sloja nitriranja metodom tvrdoće
Metoda tvrdoće se koristi za mjerenje dubine sloja nitriranja. Tvrdoća po Vickersu se koristi prema standardu (može se koristiti i tvrdoća po Knoopu). Ispitna sila je {{0}}.9807~9.807N, a obično se koristi 0.9807~2.942N.
Dubina sloja nitriranja temelji se na osnovnoj tvrdoći dijela. Zahtijeva se da prosječna vrijednost (precizna do 10 znamenki) 3-vrijednosti točkaste tvrdoće izmjerene na 3 puta većoj dubini sloja nitriranja od površine bude izmjerena osnovna tvrdoća.
