Rozdział 2 Oznaczanie głębokości warstwy utwardzanej powierzchniowo
Poprzez chemiczną obróbkę cieplną (hartowanie nawęglanie, węgloazotowanie, azotowanie itp.) lub obróbkę cieplną powierzchni (hartowanie indukcyjne, hartowanie płomieniowe, hartowanie wiązką elektronów itp.), a także infiltrację metalu i infiltrację niemetalu, powierzchnia metalu części można poddać obróbce na określoną głębokość. Utwardzona warstwa spełniająca wymagania serwisowe. Wychodząc z założenia określenia definicji warstwy utwardzonej, do pomiaru głębokości warstwy utwardzonej można zastosować metodę gradientu twardości. W przypadku wyraźnej granicy między warstwą utwardzoną a osnową można zastosować także metodę metalograficzną.
Przy przygotowaniu próbek należy przestrzegać ogólnych wymagań dotyczących przygotowania próbek metalograficznych (patrz rozdział 5, punkt 5.1). Próbkę należy zamontować tak, aby zabezpieczyć krawędź powierzchni próbki przed fazowaniem; wymagana jest normalna erodowanie próbki do badań metalograficznych lub do zrozumienia rozkładu warstw twardości przy stosowaniu metody twardości. Pomiar twardości zaleca się wykonywać w stanie wypolerowanym.
2.1 Ogólne zasady wyznaczania głębokości warstwy utwardzonej powierzchniowo
Oznaczenie głębokości warstwy utwardzonej uzyskanej w określonych warunkach procesu należy przeprowadzić zgodnie z wymaganiami odpowiednich norm badawczych i protokołów technicznych.
2.1.1 Wybór próbki i przygotowanie próbki
Próbki do pomiaru głębokości warstwy utwardzonej powierzchniowo należy pobrać z części po zakończeniu określonego procesu. Pobieraną powierzchnię i ilość należy określić w dokumentach procesowych, a próbki dostarczane wraz z piecem można również wybrać zgodnie z przepisami.
Głębokość warstwy utwardzonej powierzchniowo należy mierzyć w przekroju prostopadłym do warstwy utwardzonej. Powierzchnia badawcza powinna obejmować całą warstwę utwardzoną oraz część konstrukcji rdzenia i powinna znajdować się jak najbliżej kierunku osiowego części lub obszaru określonego w umowie technicznej.
W przypadku próbek cienkowarstwowych można zastosować próbki w kształcie klina, jak pokazano na rysunku 2-1. Próbki schodkowe można również wykorzystać do określenia granic głębokości warstwy utwardzanej powierzchniowo. Wysokość każdego stopnia próbki stopnia wynosi 0.05 mm lub 0,10 mm, a jego powierzchnia i powierzchnia każdego stopnia muszą zostać oszlifowane i obrobione, jak pokazano na rysunku 2-2.
zdjęcie
2.1.2 Wyznaczanie gradientu twardości
Do określenia głębokości warstwy utwardzonej powierzchniowo stosuje się metodę twardości, która opiera się na krzywej gradientu twardości od powierzchni do wewnątrz.
Pomiar gradientu twardości odbywa się najczęściej za pomocą twardościomierza Vickersa, ale można zastosować także twardościomierz Knoopa na warunkach uzgodnionych przez obie strony umowy. Odpowiedni zakres siły testowej może wynosić {{0}}.9807 ~ 9,807 N (0,1 ~ 1 kgf).
Gradient twardości mierzony jest w dwóch lub więcej miejscach po uzgodnieniu pomiędzy stronami umowy. Wyniki pomiarów w każdym miejscu należy narysować jako krzywą zmiany twardości w zależności od odległości od powierzchni.
Miejsce pomiaru twardości pokazano w metodzie tabelarycznej na rysunku {{0}}. W zakresie szerokości W wynoszącej 1,5 mm twardość Vickersa jest mierzona na jednej lub kilku równoległych liniach prostopadłych do powierzchni. Odległość pomiędzy tymi równoległymi liniami powinna odpowiadać wymaganiom normy dotyczącej testu twardości Vickersa. Odległość (Δd) pomiędzy każdymi dwoma sąsiednimi wgłębieniami nie powinna być mniejsza niż normalne czasy przekątnej wcięcia. Różnica odległości (d2-d1) pomiędzy środkami kolejnych wgłębień a powierzchnią nie powinna przekraczać 0,1mm. Dokładność pomiaru odległości środka wgłębienia od powierzchni powinna mieścić się w granicach ± 25 µm.
zdjęcie
Odległość od środka do powierzchni pierwszego wgłębienia (d1) na powierzchni powinna wynosić co najmniej 2,5-krotność przekątnej wgłębienia twardości Vickersa.
Na podstawie zmierzonych danych można narysować krzywą pokazaną na rysunku 2-4 i uzyskać odpowiadającą jej głębokość warstwy hartowanej w oparciu o definicje różnych głębokości warstw hartowanych.
zdjęcie
2.2 Oznaczanie głębokości nawęglanej lub węgloazotowanej, hartowanej warstwy części stalowych
Głębokość nawęglanej lub węgloazotowanej warstwy części stalowych (większej niż 0,3 mm) mierzy się zazwyczaj metodą określoną w GB/T 9450-2005 „Wyznaczanie i weryfikacja głębokości nawęglonej i hartowana, hartowana warstwa części stalowych”. Metoda ta Jest to jednocześnie jedyna metoda arbitrażowa.
2.2.1 Określenie głębokości nawęglania i hartowania warstwy utwardzonej
GB/T 9450-2005 stanowi, że pionowa odległość od powierzchni części do punktu, w którym wartość twardości Vickersa wynosi 550HV1, jest głębokością warstwy utwardzonej podczas nawęglania i hartowania. Ta wartość 550HV1 nazywana jest wartością graniczną twardości. Definicja ta dotyczy przedmiotu obrabianego, który został nawęglany lub węgloazotowany i hartowany, a wartość twardości na głębokości warstwy hartowanej od powierzchni (określanej jako środek) jest mniejsza niż 450HV. Gdy punkt jest wyższy niż 450HV, jako twardość graniczną należy wybrać konkretną wartość większą niż 550HV (przy 25HV na pierwszym poziomie). Jeżeli wartość twardości rdzenia w tym miejscu wynosi 470HV, wartość graniczną twardości należy ustawić na 575HV. Jeżeli istnieje inna umowa techniczna, postanowienia umowy zostaną zrealizowane.
2.2.2 Wyznaczanie głębokości warstwy hartowanej metodą twardości
Użyj obciążenia o wartości {{0}},9807~9,807N (powszechnie używane: 0,9807~2,942N), aby zmierzyć krzywą gradientu twardości od powierzchni do wnętrza zgodnie z metodą wprowadzoną w rozdziale 2.1. Ogólnie rzecz biorąc, należy zmierzyć dwie lub więcej krzywych twardości w pozycjach uzgodnionych przez obie strony. Określ odległość od powierzchni przedmiotu obrabianego, gdzie wartość twardości jest określoną wartością (np. 550HV lub odpowiadająca wartość twardości Knoopa) na podstawie każdej krzywej, jak pokazano w tabeli na rysunku 2-4. Jeżeli różnica pomiędzy poszczególnymi wartościami jest mniejsza lub równa 0,1 mm, za głębokość utwardzonej warstwy przyjmuje się wartość średnią. Jeżeli różnica jest większa niż 0,1 mm, badanie należy powtórzyć.
Pod warunkiem, że głębokość warstwy utwardzonej podczas nawęglania i hartowania została zgrubnie określona, do weryfikacji można zastosować metodę interpolacji. W miejscu, w którym odległość od powierzchni jest mniejsza niż szacunkowa głębokość warstwy hartowanej d1 i większa niż szacunkowa głębokość warstwy hartowanej d2
(„D{{0}} d1 nie powinno przekraczać 0,3 mm”). Zmierz co najmniej 5 wartości twardości (wartość średnia) na każdym z nich. Zdjęcia są odpowiednio. Głębokość warstwy hartowanej (CHD) można obliczyć ze wzoru interpolacyjnego (2-1):
zdjęcie
We wzorze d1 — odległość od powierzchni mniejsza niż głębokość warstwy utwardzonej;
d2 ——— Odległość od powierzchni większa niż głębokość warstwy utwardzonej;
Zdjęcie - średnia arytmetyczna wartości pomiarów twardości w d1 i d2, jak pokazano na rysunku 2-5;
Zdjęcie - graniczna wartość twardości (zwykle 550HVI).
zdjęcie
2.2.3 Sposób wyrażania wyników pomiaru głębokości warstwy zahartowanej podczas nawęglania i hartowania
Zgodnie z warunkami badania twardości głębokość warstwy utwardzonej podczas nawęglania i hartowania wyraża się w następujący sposób:
zdjęcie
2.2.4 Metoda metalograficzna określania głębokości nawęglania i hartowania warstwy utwardzonej
Do pomiaru głębokości warstwy utwardzonej metodą metalograficzną zaleca się stosowanie mikroskopu metalograficznego, w którym głębokość warstwy utwardzonej zajmuje 1/3~2/3 pola widzenia.
Metodę metalograficzną zazwyczaj mierzy się na metalograficznej powierzchni testowej normalnego przekroju poprzecznego nawęglonej próbki w warunkach powolnego chłodzenia (stanu równowagi). Nie ma ścisłej i jednolitej normy branżowej dotyczącej konkretnej metody obliczania głębokości nawęglanej i hartowanej warstwy. Generalnie opiera się na surowcu. (stal węglowa, stal stopowa) i technologię można podzielić na 3 metody, patrz tabela 2-1.
zdjęcie
zdjęcie
Przy zapewnieniu, że obrabiany przedmiot posiada wystarczająco głęboką strefę wysokowęglową, ogólnie wymagane jest również, aby gradient stężenia węgla w strefie przejściowej warstwy nawęglonej nie był zbyt duży, aby spowolnić mutację naprężeń pomiędzy warstwą nawęgloną a osnową . Dlatego ogólnie wymagane jest, aby suma warstwy nadeutektoidalnej i warstwy eutektoidalnej stanowiła około 50% do 75% całkowitej warstwy przepuszczalności.
2.2.5 Wyznaczanie głębokości płytkiej, nawęglanej, zahartowanej warstwy
W przypadku detali o głębokości warstwy nawęglanej (węgloazotowanej) poniżej 0,3 mm powyższa metoda nie ma zastosowania, natomiast GB/T 9451-2005 „Wyznaczanie całkowitej głębokości warstwy hartowanej lub efektywnej głębokości warstwy hartowanej cienkiej warstwy powierzchniowe części stalowych”. przepisaną metodą. Norma ta stanowi, że odległość od warstwy hartowanej mierzona w kierunku pionowym powierzchni przedmiotu obrabianego do określonej wartości mikrotwardości nazywana jest efektywną głębokością warstwy hartowanej, a odległość mierzona od warstwy hartowanej bez istotnej zmiany wartości mikrotwardości nazywa się całkowita głębokość warstwy hartowanej.
Specyficzna metoda pomiaru i metoda wyrażania są takie same jak w przypadku GB/T {{0}}, ale obciążenie stosowane w teście twardości Vickersa powinno zazwyczaj wynosić 1,97 N (0,2 kgf) i 2,94 N ( 0,3 kgf).
2.3 Wyznaczanie głębokości warstwy azotowanej części stalowych
Określanie głębokości warstwy azotowania (azotonawęglania) części stalowych zazwyczaj przeprowadza się zgodnie z GB/T 11354-2005 „Części stalowe – Wyznaczanie głębokości warstwy azotującej i kontrola struktury metalograficznej”. Konkretne metody pomiaru obejmują metodę twardości, metodę metalograficzną i metodę pękania. Wśród nich metoda twardości jest metodą arbitrażową.
2.3.1 Definicja głębokości warstwy azotującej
Głębokość warstwy azotującej (azotonawęglania) jest sumą warstwy związku powierzchniowego i warstwy dyfuzyjnej.
Zdefiniowana przez twardość: Pionowa odległość mierzona od powierzchni próbki do punktu o 50HV wyższego niż wartość twardości Vickersa podłoża to głębokość warstwy azotującej.
W przypadku części, w których twardość warstwy azotowanej stali węglowej lub niskowęglowej stali niskostopowej zmienia się bardzo delikatnie, głębokość warstwy azotowanej można określić jako odległość od powierzchni wzdłuż pionowego kierunku powierzchni, gdzie twardość Vickersa wynosi 30HV wyższa niż twardość Vickersa osnowy. Jeżeli istnieje inna umowa techniczna, postanowienia umowy zostaną zrealizowane.
2.3.2 Wyznaczanie głębokości warstwy azotującej metodą twardości
Do pomiaru głębokości warstwy azotującej stosuje się metodę twardości. Zgodnie z normą stosuje się twardość Vickersa (można zastosować również twardość Knoopa). Siła testowa wynosi {{0}},9807 ~ 9,807 N, a zwykle stosuje się 0,9807 ~ 2,942 N.
Głębokość warstwy azotowania zależy od podstawowej twardości części. Wymagane jest, aby średnia wartość (z dokładnością do 10 cyfr) 3-wartości twardości punktowej zmierzonych na 3-krotności głębokości warstwy azotującej od powierzchni była zmierzoną twardością bazową.
