Kapitel 2 Bestimmung der oberflächengehärteten Schichttiefe
Durch chemische Wärmebehandlung (Aufkohlungsabschreckung, Carbonitrierungsabschreckung, Nitrierung usw.) oder Oberflächenwärmebehandlung (Induktionsabschreckung, Flammenabschreckung, Elektronenstrahlabschreckung usw.) sowie Metallinfiltration und Nichtmetallinfiltration wird die Oberfläche von Metall Teile können bis zu einer gewissen Tiefe behandelt werden. Gehärtete Schicht entsprechend den Serviceanforderungen. Unter der Voraussetzung, die Definition der gehärteten Schicht zu bestimmen, kann die Härtegradientenmethode zur Messung der Tiefe der gehärteten Schicht verwendet werden. Bei einer klaren Grenzfläche zwischen der gehärteten Schicht und der Matrix kann auch das metallografische Verfahren eingesetzt werden.
Für die Probenvorbereitung sind die allgemeinen Anforderungen für die Vorbereitung metallografischer Proben zu beachten (siehe Kapitel 5, Abschnitt 5.1). Die Probe muss so montiert werden, dass die Oberflächenkante der Probe nicht abgeschrägt wird. Für metallografische Tests oder zum Verständnis der Härteschichtverteilung bei Verwendung der Härtemethode muss die Probe normal erodiert werden. Bei der Härtemessung wird empfohlen, diese im polierten Zustand durchzuführen.
2.1 Allgemeine Regeln zur Bestimmung der Tiefe der oberflächengehärteten Schicht
Die Bestimmung der Tiefe der unter bestimmten Prozessbedingungen erhaltenen gehärteten Schicht sollte gemäß den Anforderungen relevanter Prüfnormen und technischer Protokolle erfolgen.
2.1.1 Probenauswahl und Probenvorbereitung
Die Proben zur Messung der Tiefe der oberflächengehärteten Schicht sollten den Teilen nach Abschluss des jeweiligen Prozesses entnommen werden. Die entnommene Fläche und Menge sollte in den Prozessunterlagen angegeben werden, auch die mit dem Ofen versendeten Proben können entsprechend den Vorschriften ausgewählt werden.
Die Tiefe der oberflächengehärteten Schicht sollte an einem Querschnitt senkrecht zur gehärteten Schicht gemessen werden. Die Testoberfläche sollte die gesamte gehärtete Schicht und einen Teil der Kernstruktur umfassen und möglichst nahe an der axialen Richtung des Teils oder dem in der technischen Vereinbarung festgelegten Bereich liegen.
Für dünne gehärtete Schichtproben können keilförmige Proben verwendet werden, wie in Abbildung 2-1 dargestellt. Stufenproben können auch zur Bestimmung der Grenzen der oberflächengehärteten Schichttiefe verwendet werden. Die Höhe jeder Stufe der Stufenprobe beträgt 0.05 mm oder 0,10 mm, und ihre Oberfläche und jede Stufenoberfläche müssen geschliffen und bearbeitet werden, wie in Abbildung 2-2 gezeigt.
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2.1.2 Bestimmung des Härtegradienten
Zur Bestimmung der Tiefe der oberflächengehärteten Schicht wird das Härteverfahren verwendet, das auf der Härtegradientenkurve von der Oberfläche nach innen basiert.
Die Messung des Härtegradienten erfolgt in der Regel mit dem Vickers-Härteprüfer, unter den zwischen beiden Vertragspartnern vereinbarten Bedingungen kann jedoch auch der Knoop-Härteprüfer eingesetzt werden. Der anwendbare Bereich der Prüfkraft kann {{0}},9807–9,807 N (0,1–1 kgf) betragen.
Der Härtegradient wird nach Vereinbarung zwischen den Vertragsparteien an zwei oder mehreren Stellen gemessen. Die Messergebnisse an jedem Ort sollten als Härteänderungskurve relativ zum Abstand von der Oberfläche dargestellt werden.
Die Position der Härtemessung ist in der Tabellenmethode in Abbildung {{0}} dargestellt. Innerhalb der Breite W von 1,5 mm wird die Vickers-Härte auf einer oder mehreren parallelen Linien senkrecht zur Oberfläche gemessen. Der Abstand zwischen diesen parallelen Linien sollte den Anforderungen der Vickers-Härteprüfungsnorm entsprechen. Der Abstand (Δd) zwischen jeweils zwei benachbarten Vertiefungen sollte nicht kleiner sein als die Normalzeiten der Diagonalen der Vertiefung. Der Abstandsunterschied (d2-d1) zwischen den Mittelpunkten aufeinanderfolgender Vertiefungen und der Oberfläche sollte 0,1 mm nicht überschreiten. Die Genauigkeit der Messung des Abstands von der Mitte des Eindrucks zur Oberfläche sollte innerhalb von ± 25 μm liegen.
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Der Mittelpunkt-zu-Oberflächen-Abstand des ersten Eindrucks (d1) auf der Oberfläche sollte mindestens das 2,5-fache der Diagonale des Vickers-Härte-Eindrucks betragen.
Basierend auf den gemessenen Daten kann die in Abbildung 2-4 gezeigte Kurve gezeichnet und die entsprechende Tiefe der gehärteten Schicht basierend auf den Definitionen verschiedener Tiefen der gehärteten Schicht ermittelt werden.
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2.2 Bestimmung der Tiefe der aufgekohlten oder karbonitrierten, abgeschreckten, gehärteten Schicht von Stahlteilen
Die Tiefe der aufgekohlten oder karbonitrierten abschreckgehärteten Schicht von Stahlteilen (größer als 0,3 mm) wird im Allgemeinen mit der in GB/T 9450-2005 „Determination and Verification of the Depth of the Carburized“ angegebenen Methode gemessen und abgeschreckte gehärtete Schicht aus Stahlteilen“. Diese Methode ist auch die einzige Schlichtungsmethode.
2.2.1 Definition der Tiefe der aufkohlenden und abschreckgehärteten Schicht
GB/T 9450-2005 legt fest, dass der vertikale Abstand von der Oberfläche des Teils bis zu dem Punkt, an dem der Vickers-Härtewert 550HV1 beträgt, die Tiefe der aufkohlenden und abschreckgehärteten Schicht ist. Dieser 550HV1 wird als Grenzhärtewert bezeichnet. Diese Definition gilt für das Werkstück, das aufgekohlt oder karbonitriert und abgeschreckt wurde und dessen Härtewert in der Tiefe der abschreckgehärteten Schicht von der Oberfläche (definiert als Zentrum) weniger als 450 HV beträgt. Liegt der Punkt über 450HV, sollte als Grenzhärte ein spezifischer Wert größer 550HV (mit 25HV als erster Stufe) gewählt werden. Wenn der Kernhärtewert an dieser Stelle 470 HV beträgt, sollte der Grenzhärtewert auf 575 HV eingestellt werden. Sofern eine andere technische Vereinbarung besteht, werden die Bestimmungen der Vereinbarung umgesetzt.
2.2.2 Bestimmung der Härteschichttiefe mittels Härteverfahren
Verwenden Sie eine Last von {{0}},9807~9,807N (üblicherweise verwendet: 0,9807~2,942 N), um die Härtegradientenkurve von der Oberfläche nach innen zu messen gemäß der in Abschnitt 2.1 vorgestellten Methode. Im Allgemeinen sollten zwei oder mehr Härtekurven an von beiden Parteien vereinbarten Positionen gemessen werden. Bestimmen Sie den Abstand von der Werkstückoberfläche, bei dem der Härtewert ein definierter Wert ist (z. B. 550HV oder der entsprechende Knoop-Härtewert), basierend auf jeder Kurve, wie in der Tabelle in Abbildung 2-4 dargestellt. Wenn die Differenz zwischen den einzelnen Werten kleiner oder gleich 0,1 mm ist, wird der Durchschnittswert als Tiefe der gehärteten Schicht angenommen. Wenn der Unterschied größer als 0,1 mm ist, sollte der Test wiederholt werden.
Unter der Voraussetzung, dass die Tiefe der aufkohlenden und abschreckgehärteten Schicht grob bestimmt wurde, kann die Interpolationsmethode zur Überprüfung verwendet werden. An der Stelle, an der der Abstand von der Oberfläche kleiner als die geschätzte Tiefe d1 der gehärteten Schicht und größer als die geschätzte Tiefe d2 der gehärteten Schicht ist
(Der „Wert von d{{0}} d1 sollte 0,3 mm nicht überschreiten“). Messen Sie jeweils mindestens 5 Härtewerte (Durchschnittswert). Die Bilder sind jeweils. Die verfestigte Schichttiefe (CHD) kann gemäß der Interpolationsformel (2-1) ermittelt werden:
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In der Formel ist d1 der Abstand von der Oberfläche, der geringer ist als die Tiefe der gehärteten Schicht;
d2 ———Der Abstand von der Oberfläche, der größer ist als die Tiefe der gehärteten Schicht;
Bild – das arithmetische Mittel der Härtemesswerte bei d1 und d2, wie in Abbildung 2-5 dargestellt;
Bild - der Grenzhärtewert (normalerweise 550HVI).
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2.2.3 Methode zur Darstellung der Ergebnisse der Messung der Aufkohlungs- und Abschreckhärteschichttiefe
Entsprechend den Härtetestbedingungen wird die Tiefe der durch Aufkohlen und Abschrecken gehärteten Schicht wie folgt ausgedrückt:
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2.2.4 Metallografische Methode zur Bestimmung der Tiefe der Aufkohlungs- und Abschreckhärteschicht
Bei der Messung der Tiefe der gehärteten Schicht mit der metallografischen Methode wird die Verwendung eines metallografischen Mikroskops empfohlen, bei dem die Tiefe der gehärteten Schicht 1/3 bis 2/3 des Sichtfelds einnimmt.
Die metallografische Methode wird im Allgemeinen auf der metallografischen Testoberfläche des Normalquerschnitts der aufgekohlten Probe unter Bedingungen langsamer Abkühlung (Gleichgewichtszustand) gemessen. Es gibt keinen strengen und einheitlichen Industriestandard für die spezifische Berechnungsmethode der Tiefe der aufgekohlten und abgeschreckten gehärteten Schicht. Sie richtet sich im Allgemeinen nach dem Rohmaterial. (Kohlenstoffstahl, legierter Stahl) und Technologie können in drei Methoden unterteilt werden, siehe Tabelle 2-1.
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Während sichergestellt wird, dass das Werkstück über eine ausreichend tiefe Zone mit hohem Kohlenstoffgehalt verfügt, ist es im Allgemeinen auch erforderlich, dass der Kohlenstoffkonzentrationsgradient in der Übergangszone der aufgekohlten Schicht nicht zu groß sein darf, um die Spannungsmutation zwischen der aufgekohlten Schicht und der Matrix zu verlangsamen . Daher ist es im Allgemeinen erforderlich, dass die Summe der übereutektoiden Schicht und der eutektoiden Schicht etwa 50 % bis 75 % der gesamten Permeabilitätsschicht ausmacht.
2.2.5 Bestimmung der geringen Tiefe der aufgekohlten, gehärteten Schicht
Für Werkstücke mit einer aufgekohlten (Karbonitrier-) gehärteten Schichttiefe unter 0,3 mm ist die obige Methode nicht anwendbar, sondern GB/T 9451-2005 „Bestimmung der gesamten gehärteten Schichttiefe oder der effektiven gehärteten Schichttiefe dünner.“ Oberflächenschichten von Stahlteilen“ verwendet werden. vorgeschriebene Methode. Diese Norm legt fest, dass der Abstand von der gehärteten Schicht, gemessen in der vertikalen Richtung der Werkstückoberfläche, bis zum angegebenen Mikrohärtewert als effektive Tiefe der gehärteten Schicht bezeichnet wird und der Abstand, der von der gehärteten Schicht ohne wesentliche Änderung des Mikrohärtewerts gemessen wird, als effektive Tiefe der gehärteten Schicht bezeichnet wird Gesamttiefe der ausgehärteten Schicht.
Die spezifische Messmethode und Ausdrucksmethode sind die gleichen wie bei GB/T {{0}}, aber die für den Vickers-Härtetest verwendete Last sollte im Allgemeinen 1,97 N (0,2 kgf) und 2,94 N ( 0,3 kgf).
2.3 Bestimmung der Nitrierschichttiefe von Stahlteilen
Die Tiefenbestimmung der Nitrierschicht (Nitrocarburierung) von Stahlteilen erfolgt im Allgemeinen gemäß GB/T 11354-2005 „Steel Parts – Nitriding Layer Depth Determination and Metallographic Structure Inspection“. Spezifische Messmethoden umfassen die Härtemethode, die metallografische Methode und die Bruchmethode. Unter ihnen ist die Härtemethode die Schlichtungsmethode.
2.3.1 Definition der Nitrierschichttiefe
Die Tiefe der Nitrierschicht (Nitrocarburierung) ist die Summe der Oberflächenverbindungsschicht und der Diffusionsschicht.
Definiert durch die Härte: Der vertikale Abstand, gemessen von der Oberfläche der Probe bis zu einem Punkt, der 50 HV über dem Vickers-Härtewert des Substrats liegt, ist die Tiefe der Nitrierschicht.
Bei Teilen, bei denen sich die Härte der nitrierten Schicht aus Kohlenstoffstahl oder kohlenstoffarmem niedriglegiertem Stahl sehr sanft ändert, kann die Tiefe der nitrierten Schicht als der Abstand von der Oberfläche entlang der vertikalen Oberflächenrichtung definiert werden, bei dem die Vickers-Härte 30 HV beträgt höher als die Vickers-Härte der Matrix. Sofern eine andere technische Vereinbarung besteht, werden die Bestimmungen der Vereinbarung umgesetzt.
2.3.2 Bestimmung der Nitrierschichttiefe mit der Härtemethode
Mit der Härtemethode wird die Tiefe der Nitrierschicht gemessen. Gemäß der Norm wird die Vickers-Härte verwendet (auch die Knoop-Härte kann verwendet werden). Die Prüfkraft beträgt {{0}},9807–9,807 N, üblicherweise werden 0,9807–2,942 N verwendet.
Die Tiefe der Nitrierschicht richtet sich nach der Grundhärte des Teils. Es ist erforderlich, dass der Durchschnittswert (auf 10 Stellen genau) der 3-Punkthärtewerte, gemessen in der dreifachen Tiefe der Nitrierschicht von der Oberfläche, die gemessene Grundhärte ist.
