Розділ 2 Визначення глибини шару поверхневого зміцнення
Шляхом хімічної термічної обробки (загартування навуглецюванням, загартування карбонітруванням, азотування тощо) або поверхневої термічної обробки (індукційне загартування, загартування полум’ям, загартування електронним променем тощо), а також інфільтрації металу та інфільтрації неметалів, поверхня металу деталі можна обробити на певну глибину. Загартований шар відповідно до вимог експлуатації. Виходячи з визначення визначення загартованого шару, можна використовувати метод градієнта твердості для вимірювання глибини зміцненого шару. При наявності чіткої межі між зміцненим шаром і матрицею можна також використовувати металографічний метод.
При підготовці зразків слід дотримуватися загальних вимог до підготовки металографічних зразків (див. главу 5, розділ 5.1). Зразок повинен бути встановлений, щоб захистити край поверхні зразка від скошування; для металографічного випробування або для розуміння розподілу шару твердості при використанні методу твердості зразок повинен бути нормально розмитий. Вимірювання твердості рекомендується проводити в полірованому стані.
2.1 Загальні правила визначення глибини поверхневого зміцненого шару
Визначення глибини зміцненого шару, отриманого за конкретних умов процесу, слід проводити відповідно до вимог відповідних стандартів випробувань і технічних протоколів.
2.1.1 Відбір та підготовка проби
Зразки для вимірювання глибини поверхневого зміцненого шару слід відбирати з деталей після завершення конкретного процесу. Відібрана площа та кількість повинні бути вказані в технологічних документах, а зразки, що поставляються з піччю, також можуть бути відібрані відповідно до правил.
Глибина поверхневого зміцненого шару повинна вимірюватися на поперечному перерізі, перпендикулярному до зміцненого шару. Випробувальна поверхня повинна включати весь загартований шар і частину основної структури, і повинна бути якомога ближче до осьового напрямку частини або області, визначеної в технічній угоді.
Для зразків тонкого загартованого шару можна використовувати зразки клиноподібної форми, як показано на малюнку 2-1. Ступінчасті зразки також можна використовувати при визначенні межі глибини шару поверхневого зміцнення. Висота кожної сходинки зразка сходинок становить 0.05 мм або 0,10 мм, а її поверхню та кожну поверхню сходинок потрібно відшліфувати та обробити, як показано на малюнку 2-2.
картина
2.1.2 Визначення градієнта твердості
Для визначення глибини поверхневого зміцненого шару використовується метод твердості, який базується на кривій градієнта твердості від поверхні всередину.
Градієнт твердості зазвичай вимірюється за допомогою твердомера за Віккерсом, але також можна використовувати твердомір за Кнупом за умов, погоджених обома сторонами угоди. Застосований діапазон випробувальної сили може бути {{0}}.9807~9.807N (0.1~1kgf).
Градієнт твердості вимірюється в двох або більше місцях за згодою між сторонами угоди. Результати вимірювань у кожному місці повинні бути намальовані як крива зміни твердості відносно відстані від поверхні.
Позиція вимірювання твердості показана в табличному методі на малюнку {{0}}. У межах ширини W 1,5 мм твердість за Віккерсом вимірюється на одній або кількох паралельних лініях, перпендикулярних до поверхні. Відстань між цими паралельними лініями має відповідати стандартним вимогам тесту на твердість за Віккерсом. Відстань (Δd) між кожними двома сусідніми відступами не повинна бути меншою за нормальний час діагоналі відступу. Різниця відстані (d2-d1) між центрами послідовних поглиблень і поверхнею не повинна перевищувати 0,1 мм. Точність вимірювання відстані від центру вдавлення до поверхні повинна бути в межах ± 25 мкм.
картина
Відстань між центром і поверхнею першого відступу (d1) на поверхні має бути принаймні в 2,5 рази більшою за діагональ відбитка на твердість за Віккерсом.
На основі виміряних даних можна накреслити криву, показану на малюнку 2-4, і отримати відповідну глибину зміцненого шару на основі визначень різних глибин зміцненого шару.
картина
2.2 Визначення глибини науглерожуваного або нітрованого загартованого шару сталевих деталей
Глибина науглерожуваного або нітролізованого загартованого шару сталевих деталей (більше 0,3 мм) зазвичай вимірюється за допомогою методу, зазначеного в GB/T 9450-2005 "Визначення та перевірка глибини науглерожування і загартований шар сталевих деталей». Цей метод також є єдиним арбітражним методом.
2.2.1 Визначення глибини науглерожування і загартування зміцненого шару
GB/T 9450-2005 передбачає, що вертикальна відстань від поверхні деталі до точки, де значення твердості за Віккерсом становить 550HV1, є глибиною шару зміцненого цементацією та загартуванням. Це 550HV1 називається граничним значенням твердості. Це визначення застосовується до заготовки, яка була цементована або карбонітрована та загартована, а значення твердості на глибині загартованого шару від поверхні (визначеної як центр) менше 450HV. Коли точка вище 450HV, конкретне значення більше 550HV (з 25HV як перший рівень) слід вибрати як граничну твердість. Якщо значення твердості серцевини в цьому місці становить 470HV, граничне значення твердості має бути встановлено як 575HV. Якщо буде інша технічна угода, положення угоди будуть реалізовані.
2.2.2 Визначення глибини зміцненого шару методом твердості
Використовуйте навантаження {{0}}.9807~9.807N (зазвичай використовується: 0.9807~2.942N), щоб виміряти криву градієнта твердості від поверхні до внутрішньої за методикою, наведеною в розділі 2.1. Як правило, дві або більше кривих твердості слід вимірювати в положеннях, погоджених обома сторонами. Визначте відстань від поверхні заготовки, де значення твердості є визначеним значенням (наприклад, 550HV або відповідне значення твердості за Кнупом) на основі кожної кривої, як показано в таблиці на малюнку 2-4. Якщо різниця між кожним значенням менше або дорівнює 0,1 мм, середнє значення приймається як глибина зміцненого шару. Якщо різниця перевищує 0,1 мм, тест слід повторити.
За умови приблизного визначення глибини науглерожувального і загартованого шару для перевірки можна використовувати метод інтерполяції. У положенні, де відстань від поверхні менша за розрахункову глибину зміцненого шару d1 і більша за розрахункову глибину зміцненого шару d2
(" d{{0}} d1 не має перевищувати 0,3 мм"). Виміряйте не менше 5 значень твердості (середнє значення) на кожному з них. Картинки відповідно. Глибина зміцненого шару (CHD) може бути отримана за інтерполяційною формулою (2-1):
картина
У формулі d1 — відстань від поверхні, менша за глибину зміцненого шару;
d2 ———відстань від поверхні, що перевищує глибину зміцненого шару;
Малюнок - середнє арифметичне вимірюваних значень твердості при d1 і d2, як показано на малюнку 2-5;
Малюнок - граничне значення твердості (зазвичай 550HVI).
картина
2.2.3 Метод вираження результатів вимірювання глибини науглерожування та загартування зміцненого шару
Відповідно до умов випробування на твердість, глибина науглерожувального і загартованого шару виражається наступним чином:
картина
2.2.4 Металографічний метод визначення глибини науглерожування і загартування зміцненого шару
При вимірюванні глибини зміцненого шару металографічним методом рекомендується використовувати металографічний мікроскоп, у якому глибина зміцненого шару займає 1/3-2/3 поля зору.
Металографічний метод зазвичай вимірюється на металографічній тестовій поверхні нормального поперечного перерізу науглерожуваного зразка в умовах повільного охолодження (стан рівноваги). Немає суворого і єдиного галузевого стандарту для конкретного методу розрахунку глибини науглерожуваного і загартованого зміцненого шару. Зазвичай це базується на сировині. (Вуглецева сталь, легована сталь) і технології можна розділити на 3 методи, див. таблицю 2-1.
картина
картина
Забезпечуючи, щоб заготовка мала достатньо глибоку зону з високим вмістом вуглецю, також зазвичай вимагається, щоб градієнт концентрації вуглецю в перехідній зоні навуглецьованого шару не був занадто великим, щоб уповільнити мутацію напруги між навуглецьованим шаром і матрицею. . Тому зазвичай вимагається, щоб сума заевтектоїдного шару та евтектоїдного шару становила приблизно від 50% до 75% загального шару проникності.
2.2.5 Визначення глибини невеликого науглерожуваного зміцненого шару
Для заготовок із науглерожуваним (карбонітруванням) глибиною зміцненого шару нижче 0.3 мм вищевказаний метод не застосовується, але GB/T 9451-2005 "Визначення загальної глибини зміцненого шару або ефективної глибини зміцненого шару тонкого поверхневих шарів сталевих деталей». встановлений спосіб. Цей стандарт передбачає, що відстань від зміцненого шару, виміряна у вертикальному напрямку поверхні заготовки, до заданого значення мікротвердості називається ефективною глибиною зміцненого шару, а відстань, виміряна від зміцненого шару без істотної зміни значення мікротвердості, називається загальна глибина зміцненого шару.
Специфічний метод вимірювання та метод вираження такі самі, як GB/T {{0}}, але навантаження, що використовується для випробування твердості за Віккерсом, зазвичай має становити 1,97 Н (0,2 кгс) і 2,94 Н ( 0,3 кгс).
2.3 Визначення глибини азотованого шару сталевих деталей
Визначення глибини шару азотування (нітроцементування) сталевих деталей зазвичай виконується відповідно до GB/T 11354-2005 «Сталеві деталі – визначення глибини шару азотування та перевірка металографічної структури». Специфічні методи вимірювання включають метод твердості, металографічний метод і метод руйнування. Серед них методом твердості є арбітражний метод.
2.3.1 Визначення глибини шару азотування
Глибина шару азотування (нітроцементування) є сумою поверхневого шару компаунду та дифузійного шару.
Визначається твердістю: Вертикальна відстань, виміряна від поверхні зразка до точки, що на 50HV перевищує значення твердості за Віккерсом підкладки, є глибиною шару азотування.
Для деталей, де твердість азотованого шару вуглецевої сталі або низьковуглецевої низьколегованої сталі змінюється дуже м’яко, глибину азотованого шару можна визначити як відстань від поверхні вздовж вертикального напрямку поверхні, де твердість за Віккерсом становить 30HV. вище, ніж твердість матриці за Віккерсом. Якщо буде інша технічна угода, положення угоди будуть реалізовані.
2.3.2 Визначення глибини шару азотування методом твердості
Для вимірювання глибини шару азотування використовується метод твердості. Твердість по Віккерсу використовується за стандартом (можна використовувати твердість по Кнупу). Випробувальна сила становить {{0}}.9807~9.807N, і зазвичай використовується 0.9807~2.942N.
Глибина шару азотування залежить від базової твердості деталі. Необхідно, щоб середнє значення (з точністю до 10 цифр) 3-точкових значень твердості, виміряних на 3-кратній глибині шару азотування від поверхні, було виміряною базовою твердістю.
