Kapitola 2 Stanovenie hĺbky povrchovo tvrdenej vrstvy
Prostredníctvom chemického tepelného spracovania (kalenie nauhličovaním, karbonitridačné kalenie, nitridácia atď.) alebo povrchového tepelného spracovania (indukčné kalenie, kalenie plameňom, kalenie elektrónovým lúčom atď.), ako aj infiltráciu kovov a infiltráciu nekovov, povrch kovu časti môžu byť ošetrené do určitej hĺbky. Vytvrdená vrstva, aby vyhovovala prevádzkovým požiadavkám. Za predpokladu určenia definície vytvrdenej vrstvy možno na meranie hĺbky vytvrdenej vrstvy použiť metódu gradientu tvrdosti. Ak existuje jasné rozhranie medzi vytvrdenou vrstvou a matricou, možno použiť aj metalografickú metódu.
Pri príprave vzoriek by sa mali dodržiavať všeobecné požiadavky na prípravu metalografických vzoriek (pozri kapitolu 5, časť 5.1). Vyžaduje sa, aby bola vzorka namontovaná na ochranu okraja povrchu vzorky pred skosením; pri metalografickom testovaní alebo na pochopenie rozloženia vrstvy tvrdosti pri použití metódy tvrdosti sa vyžaduje, aby bola vzorka normálne erodovaná. Pri meraní tvrdosti sa odporúča robiť to v leštenom stave.
2.1 Všeobecné pravidlá pre stanovenie hĺbky povrchovej vytvrdenej vrstvy
Stanovenie hĺbky vytvrdenej vrstvy získanej za špecifických podmienok procesu by sa malo vykonať v súlade s požiadavkami príslušných skúšobných noriem a technických protokolov.
2.1.1 Výber vzorky a príprava vzorky
Vzorky na meranie hĺbky povrchovej vytvrdenej vrstvy by sa mali odobrať z dielov po dokončení špecifického procesu. Oblasť a odoberané množstvo by mali byť špecifikované v procesných dokumentoch a vzorky dodávané s pecou môžu byť tiež vybrané podľa predpisov.
Hĺbka povrchovej vytvrdenej vrstvy by sa mala merať na priečnom reze kolmom na vytvrdenú vrstvu. Skúšobný povrch by mal zahŕňať celú vytvrdenú vrstvu a časť štruktúry jadra a mal by byť čo najbližšie k axiálnemu smeru časti alebo oblasti špecifikovanej v technickej dohode.
Pre vzorky tenkej tvrdenej vrstvy možno použiť vzorky klinového tvaru, ako je znázornené na obrázku 2-1. Stupňovité vzorky sa môžu použiť aj pri určovaní hraníc hĺbky povrchovej vytvrdenej vrstvy. Výška každého schodíka vzorky schodíka je 0.05 mm alebo 0,10 mm a jeho povrch a povrch každého schodíka musia byť brúsené a opracované, ako je znázornené na obrázku 2-2.
obrázok
2.1.2 Stanovenie gradientu tvrdosti
Na určenie hĺbky povrchovej vytvrdenej vrstvy sa používa metóda tvrdosti, ktorá je založená na krivke gradientu tvrdosti od povrchu smerom dovnútra.
Gradient tvrdosti sa zvyčajne meria pomocou tvrdomeru Vickers, ale za podmienok dohodnutých oboma zmluvnými stranami je možné použiť aj tvrdomer Knoop. Použiteľný rozsah testovacej sily môže byť {{0}},9807~9,807N (0,1~1kgf).
Gradient tvrdosti sa meria na dvoch alebo viacerých miestach po dohode medzi zmluvnými stranami. Výsledky merania na každom mieste by sa mali nakresliť ako krivka zmeny tvrdosti vzhľadom na vzdialenosť od povrchu.
Poloha merania tvrdosti je znázornená v tabuľkovej metóde na obrázku {{0}}. V rámci šírky W 1,5 mm sa tvrdosť podľa Vickersa meria na jednej alebo viacerých rovnobežných čiarach kolmých na povrch. Vzdialenosť medzi týmito rovnobežnými čiarami by mala spĺňať požiadavky normy Vickersovej skúšky tvrdosti. Vzdialenosť (Δd) medzi každým dvoma susednými zárezmi by nemala byť menšia ako normálne časy uhlopriečky zárezu. Rozdiel vzdialenosti (d2-d1) medzi stredmi po sebe idúcich zárezov a povrchom by nemal presiahnuť 0,1 mm. Presnosť merania vzdialenosti od stredu priehlbiny k povrchu by mala byť v rozmedzí ± 25 μm.
obrázok
Vzdialenosť od stredu k povrchu prvého zárezu (d1) na povrchu by mala byť aspoň 2,5-násobok uhlopriečky zárezu podľa tvrdosti podľa Vickersa.
Na základe nameraných údajov je možné nakresliť krivku znázornenú na obrázku 2-4 a získať zodpovedajúcu hĺbku kalenej vrstvy na základe definícií rôznych hĺbok kalenej vrstvy.
obrázok
2.2 Stanovenie hĺbky nauhličenej alebo karbonitridovanej kalenej kalenej vrstvy oceľových dielov
Hĺbka nauhličovanej alebo karbonitridovanej kalenej vrstvy oceľových častí (väčšia ako 0,3 mm) sa vo všeobecnosti meria pomocou metódy špecifikovanej v GB/T 9450-2005 „Určenie a overenie hĺbky nauhličenia a kalená kalená vrstva oceľových dielov“. Táto metóda Je to tiež jediná arbitrážna metóda.
2.2.1 Definícia hĺbky nauhličovania a kalenia kalenej vrstvy
GB/T 9450-2005 stanovuje, že vertikálna vzdialenosť od povrchu dielu k bodu, kde je hodnota tvrdosti podľa Vickersa 550 HV1, je hĺbka nauhličovacej a kalením vytvrdenej vrstvy. Táto 550HV1 sa nazýva hraničná hodnota tvrdosti. Táto definícia platí pre obrobok, ktorý bol nauhličený alebo karbonitridovaný a kalený a hodnota tvrdosti v hĺbke kalenej vrstvy od povrchu (definovaná ako stred) je menšia ako 450 HV. Keď je bod vyšší ako 450 HV, mala by sa ako hraničná tvrdosť zvoliť špecifická hodnota väčšia ako 550 HV (s 25 HV ako prvou úrovňou). Ak je hodnota tvrdosti jadra v tomto mieste 470 HV, hraničná hodnota tvrdosti by mala byť nastavená na 575 HV. Ak existuje iná technická dohoda, vykonajú sa ustanovenia dohody.
2.2.2 Stanovenie hĺbky vytvrdenej vrstvy metódou tvrdosti
Použite zaťaženie {{0}},9807~9,807N (bežne používané: 0,9807~2,942N) na meranie krivky gradientu tvrdosti od povrchu smerom dovnútra podľa metódy uvedenej v časti 2.1. Vo všeobecnosti by sa mali merať dve alebo viac kriviek tvrdosti v polohách, na ktorých sa obe strany dohodnú. Určite vzdialenosť od povrchu obrobku, kde je hodnota tvrdosti definovanou hodnotou (napríklad 550 HV alebo zodpovedajúca hodnota tvrdosti podľa Knoopa) na základe každej krivky, ako je znázornené v tabuľke na obrázku 2-4. Keď je rozdiel medzi každou hodnotou menší alebo rovný 0,1 mm, priemerná hodnota sa berie ako hĺbka vytvrdenej vrstvy. Ak je rozdiel väčší ako 0,1 mm, test by sa mal zopakovať.
Za predpokladu, že hĺbka nauhličovacej a kalením vytvrdenej vrstvy bola približne stanovená, možno na overenie použiť metódu interpolácie. V mieste, kde je vzdialenosť od povrchu menšia ako odhadovaná hĺbka vytvrdenej vrstvy d1 a väčšia ako odhadovaná hĺbka vytvrdenej vrstvy d2
("z d{{0}} d1 by nemalo presiahnuť 0,3 mm"). Na každom z nich odmerajte aspoň 5 hodnôt tvrdosti (priemerná hodnota). Obrázky sú resp. Hĺbku kalenej vrstvy (CHD) je možné získať podľa interpolačného vzorca (2-1):
obrázok
Vo vzorci d1 — vzdialenosť od povrchu, ktorá je menšia ako hĺbka vytvrdenej vrstvy;
d2 ———Vzdialenosť od povrchu, ktorá je väčšia ako hĺbka vytvrdenej vrstvy;
Obrázok - aritmetický priemer hodnôt merania tvrdosti pri d1 a d2, ako je znázornené na obrázku 2-5;
Obrázok - hraničná hodnota tvrdosti (zvyčajne 550HVI).
obrázok
2.2.3 Spôsob vyjadrenia výsledkov merania hĺbky nauhličovania a kalenia kalenej vrstvy
Podľa podmienok skúšky tvrdosti sa hĺbka nauhličovacej a kalenej vytvrdenej vrstvy vyjadruje takto:
obrázok
2.2.4 Metalografická metóda na určenie hĺbky nauhličovania a kalenia vytvrdenej vrstvy
Pri meraní hĺbky vytvrdenej vrstvy metalografickou metódou sa odporúča použiť metalografický mikroskop, v ktorom hĺbka vytvrdenej vrstvy zaberá 1/3~2/3 zorného poľa.
Metalografická metóda sa všeobecne meria na metalografickom skúšobnom povrchu normálneho prierezu nauhličenej vzorky za podmienok pomalého chladenia (rovnovážny stav). Neexistuje žiadna prísna a jednotná priemyselná norma pre špecifickú metódu výpočtu hĺbky nauhličovanej a kalenej vytvrdenej vrstvy. Vo všeobecnosti je založený na surovine. (uhlíková oceľ, legovaná oceľ) a technológiu možno rozdeliť do 3 metód, pozri tabuľku 2-1.
obrázok
obrázok
Pri zabezpečení toho, aby mal obrobok dostatočne hlbokú zónu s vysokým obsahom uhlíka, sa tiež vo všeobecnosti vyžaduje, aby gradient koncentrácie uhlíka v prechodovej zóne nauhličenej vrstvy nebol príliš veľký na spomalenie mutácie napätia medzi nauhličenou vrstvou a matricou. . Preto sa vo všeobecnosti vyžaduje, aby súčet hypereutektoidnej vrstvy a eutektoidnej vrstvy predstavoval približne 50 % až 75 % celkovej permeabilnej vrstvy.
2.2.5 Stanovenie plytkej hĺbky nauhličenej vytvrdenej vrstvy
Pre obrobky s hĺbkou nauhličenej (karbonitridovanej) kalenej vrstvy pod 0,3 mm sa vyššie uvedená metóda nedá použiť, ale GB/T 9451-2005 "Určenie celkovej hĺbky kalenej vrstvy alebo efektívnej hĺbky kalenej vrstvy tenkej povrchové vrstvy oceľových dielov“. predpísaná metóda. Táto norma stanovuje, že vzdialenosť od vytvrdenej vrstvy meraná vo vertikálnom smere povrchu obrobku k stanovenej hodnote mikrotvrdosti sa nazýva efektívna hĺbka vytvrdenej vrstvy a vzdialenosť nameraná od vytvrdenej vrstvy bez výraznej zmeny hodnoty mikrotvrdosti sa nazýva celková hĺbka vytvrdenej vrstvy.
Špecifická metóda merania a metóda vyjadrenia sú rovnaké ako GB/T {{0}}, ale zaťaženie použité na skúšku tvrdosti podľa Vickersa by malo byť vo všeobecnosti 1,97N (0,2kgf) a 2,94N ( 0,3 kgf).
2.3 Stanovenie hĺbky nitridovanej vrstvy oceľových dielov
Stanovenie hĺbky nitridačnej (nitrokarburizačnej) vrstvy oceľových dielov sa vo všeobecnosti vykonáva v súlade s GB/T 11354-2005 „Oceľové diely – Stanovenie hĺbky nitridačnej vrstvy a kontrola metalografickej štruktúry“. Medzi špecifické metódy merania patrí metóda tvrdosti, metalografická metóda a metóda lomu. Medzi nimi metóda tvrdosti je metóda arbitráže.
2.3.1 Definícia hĺbky nitridačnej vrstvy
Hĺbka nitridačnej (nitrokarburizačnej) vrstvy je súčtom povrchovej vrstvy zlúčeniny a difúznej vrstvy.
Definovaná tvrdosťou: Vertikálna vzdialenosť nameraná od povrchu vzorky k bodu o 50 HV vyššiemu, ako je Vickersova hodnota tvrdosti substrátu, je hĺbka nitridačnej vrstvy.
Pre diely, kde sa tvrdosť nitridovanej vrstvy uhlíkovej ocele alebo nízkouhlíkovej nízkolegovanej ocele mení veľmi jemne, môže byť hĺbka nitridovanej vrstvy definovaná ako vzdialenosť od povrchu pozdĺž vertikálneho smeru povrchu, kde tvrdosť podľa Vickersa je 30 HV. vyššia ako tvrdosť matrice podľa Vickersa. Ak existuje iná technická dohoda, vykonajú sa ustanovenia dohody.
2.3.2 Stanovenie hĺbky nitridačnej vrstvy metódou tvrdosti
Na meranie hĺbky nitridačnej vrstvy sa používa metóda tvrdosti. Tvrdosť podľa Vickersa sa používa podľa normy (možno použiť aj tvrdosť podľa Knoopa). Testovacia sila je {{0}}.9807~9.807N a zvyčajne sa používa 0.9807~2.942N.
Hĺbka nitridačnej vrstvy je založená na základnej tvrdosti dielu. Vyžaduje sa, aby priemerná hodnota (s presnosťou na 10 číslic) 3-hodnoty bodovej tvrdosti nameraná v trojnásobku hĺbky nitridačnej vrstvy od povrchu bola nameranou základnou tvrdosťou.
