Chương 2 Xác định độ sâu của lớp làm cứng bề mặt
Thông qua xử lý nhiệt hóa học (làm nguội bằng cacbon, làm nguội bằng cacbonit, thấm nitơ, v.v.) hoặc xử lý nhiệt bề mặt (làm nguội bằng cảm ứng, làm nguội bằng ngọn lửa, làm nguội bằng chùm tia điện tử, v.v.), cũng như thấm kim loại và thấm phi kim loại, bề mặt kim loại các bộ phận có thể được xử lý ở một độ sâu nhất định. Lớp cứng để phù hợp với yêu cầu dịch vụ. Trên cơ sở xác định định nghĩa của lớp cứng, phương pháp gradient độ cứng có thể được sử dụng để đo độ sâu của lớp cứng. Khi có bề mặt tiếp xúc rõ ràng giữa lớp cứng và nền thì cũng có thể sử dụng phương pháp kim loại học.
Để chuẩn bị mẫu thử, phải tuân thủ các yêu cầu chung về chuẩn bị mẫu kim loại (xem Chương 5, Mục 5.1). Mẫu phải được lắp đặt để bảo vệ mép bề mặt của mẫu không bị vát mép; mẫu được yêu cầu phải được mài mòn thông thường để kiểm tra kim loại hoặc để hiểu sự phân bố lớp độ cứng khi sử dụng phương pháp độ cứng. Khi đo độ cứng, nên thực hiện ở trạng thái đã được đánh bóng.
2.1 Quy tắc chung xác định chiều sâu lớp làm cứng bề mặt
Việc xác định độ sâu của lớp cứng thu được trong các điều kiện quy trình cụ thể phải được thực hiện theo yêu cầu của các tiêu chuẩn thử nghiệm và quy trình kỹ thuật có liên quan.
2.1.1 Chọn mẫu và chuẩn bị mẫu
Các mẫu để đo độ sâu của lớp làm cứng bề mặt phải được lấy từ các bộ phận sau khi hoàn thành quy trình cụ thể. Diện tích và số lượng lấy phải được nêu rõ trong tài liệu quy trình và các mẫu vận chuyển cùng với lò cũng có thể được lựa chọn theo quy định.
Độ sâu của lớp cứng bề mặt phải được đo trên mặt cắt vuông góc với lớp cứng bề mặt. Bề mặt thử nghiệm phải bao gồm toàn bộ lớp cứng và một phần của cấu trúc lõi và phải càng gần với hướng trục của bộ phận hoặc khu vực được chỉ định trong thỏa thuận kỹ thuật càng tốt.
Đối với các mẫu lớp cứng mỏng, có thể sử dụng mẫu hình nêm, như trong Hình 2-1. Mẫu thử dạng bậc cũng có thể được sử dụng khi xác định giới hạn độ sâu của lớp được làm cứng bề mặt. Chiều cao của mỗi bước của mẫu bước là 0.05mm hoặc 0,10mm, bề mặt của nó cũng như mỗi bề mặt của bước phải được mài và xử lý, như minh họa trong Hình 2-2.
hình ảnh
2.1.2 Xác định gradient độ cứng
Phương pháp độ cứng được sử dụng để xác định độ sâu của lớp làm cứng bề mặt, dựa trên đường cong gradient độ cứng từ bề mặt vào bên trong.
Độ dốc độ cứng thường được đo bằng máy đo độ cứng Vickers, nhưng máy đo độ cứng Knoop cũng có thể được sử dụng theo các điều kiện được hai bên thỏa thuận trong thỏa thuận. Phạm vi lực kiểm tra áp dụng có thể là {{0}}.9807~9.807N (0.1~1kgf).
Độ dốc độ cứng được đo tại hai hoặc nhiều vị trí theo thỏa thuận giữa các bên tham gia thỏa thuận. Kết quả đo tại mỗi vị trí phải được vẽ dưới dạng đường cong thay đổi độ cứng tương ứng với khoảng cách từ bề mặt.
Vị trí đo độ cứng được thể hiện trong bảng phương pháp ở Hình {{0}}. Trong phạm vi chiều rộng W là 1,5 mm, độ cứng Vickers được đo trên một hoặc nhiều đường thẳng song song vuông góc với bề mặt. Khoảng cách giữa các đường song song này phải tuân theo các yêu cầu tiêu chuẩn về kiểm tra độ cứng Vickers. Khoảng cách (Δd) giữa mỗi hai vết lõm liền kề không được nhỏ hơn thời gian bình thường của đường chéo của vết lõm. Chênh lệch khoảng cách (d{3}}d1) giữa tâm của các vết lõm liên tiếp và bề mặt không được vượt quá 0,1mm. Độ chính xác của việc đo khoảng cách từ tâm vết lõm đến bề mặt phải nằm trong khoảng ± 25 μm.
hình ảnh
Khoảng cách từ tâm đến bề mặt của vết lõm đầu tiên (d1) trên bề mặt phải ít nhất bằng 2,5 lần đường chéo của vết lõm độ cứng Vickers.
Dựa trên dữ liệu đo được, có thể vẽ đường cong hiển thị trong Hình 2-4 và có thể thu được độ sâu lớp cứng tương ứng dựa trên định nghĩa về độ sâu lớp cứng khác nhau.
hình ảnh
2.2 Xác định độ sâu của lớp cứng được cacbon hóa hoặc tôi cacbonit cacbonat của các bộ phận thép
Độ sâu của lớp tôi cứng được cacbon hóa hoặc cacbonit hóa của các bộ phận thép (lớn hơn 0.3mm) thường được đo bằng phương pháp được chỉ định trong GB/T 9450-2005 "Xác định và xác minh độ sâu của lớp cacbon hóa và lớp thép cứng được làm nguội". Phương pháp này Đây cũng là phương pháp trọng tài duy nhất.
2.2.1 Xác định độ sâu của lớp cacbon hóa và làm nguội
GB/T 9450-2005 quy định rằng khoảng cách thẳng đứng từ bề mặt của bộ phận đến điểm có giá trị độ cứng Vickers là 550HV1 là độ sâu của lớp cứng được cacbon hóa và làm nguội. 550HV1 này được gọi là giá trị độ cứng giới hạn. Định nghĩa này áp dụng cho phôi đã được cacbon hóa hoặc cacbonit và được làm nguội và giá trị độ cứng ở độ sâu của lớp cứng được làm nguội tính từ bề mặt (được xác định là tâm) nhỏ hơn 450HV. Khi điểm cao hơn 450HV, nên chọn giá trị cụ thể lớn hơn 550HV (với 25HV là mức đầu tiên) làm độ cứng giới hạn. Nếu giá trị độ cứng lõi ở vị trí này là 470HV thì giá trị độ cứng giới hạn phải được đặt là 575HV. Nếu có thỏa thuận kỹ thuật khác thì các quy định của thỏa thuận sẽ được thực hiện.
2.2.2 Xác định độ sâu lớp cứng bằng phương pháp độ cứng
Sử dụng tải trọng {{0}}.9807~9.807N (thường được sử dụng: 0.9807~2.942N) để đo đường cong gradient độ cứng từ bề mặt vào bên trong theo phương pháp được giới thiệu ở Mục 2.1. Nói chung, nên đo hai hoặc nhiều đường cong độ cứng tại các vị trí được cả hai bên thỏa thuận. Xác định khoảng cách từ bề mặt phôi trong đó giá trị độ cứng là giá trị xác định (chẳng hạn như 550HV hoặc giá trị độ cứng Knoop tương ứng) dựa trên từng đường cong, như được hiển thị trong bảng ở Hình 2-4. Khi chênh lệch giữa mỗi giá trị nhỏ hơn hoặc bằng 0,1mm thì giá trị trung bình được lấy là độ sâu của lớp cứng. Nếu chênh lệch lớn hơn 0,1mm thì phải lặp lại thử nghiệm.
Trong điều kiện độ sâu của lớp cứng được cacbon hóa và làm nguội đã được xác định một cách đại khái, phương pháp nội suy có thể được sử dụng để xác minh. Tại vị trí mà khoảng cách từ bề mặt nhỏ hơn độ sâu lớp cứng ước tính d1 và lớn hơn độ sâu lớp cứng ước tính d2
(" của d{0}} d1 không được vượt quá 0,3mm"). Đo ít nhất 5 giá trị độ cứng (giá trị trung bình) trên mỗi giá trị đó. Các hình ảnh lần lượt là Độ sâu lớp cứng (CHD) có thể được tính theo công thức nội suy (2-1):
hình ảnh
Trong công thức, d1——khoảng cách từ bề mặt nhỏ hơn độ sâu của lớp cứng;
d2 ———Khoảng cách từ bề mặt lớn hơn độ sâu của lớp cứng;
Hình ảnh - giá trị trung bình số học của các giá trị đo độ cứng tại d1 và d2, như trong Hình 2-5;
Hình ảnh - giá trị độ cứng giới hạn (thường là 550HVI).
hình ảnh
2.2.3 Phương pháp biểu thị kết quả đo chiều sâu lớp cacbon hóa và tôi cứng
Theo các điều kiện kiểm tra độ cứng, độ sâu của lớp cứng được cacbon hóa và làm nguội được biểu thị như sau:
hình ảnh
2.2.4 Phương pháp kim loại xác định chiều sâu lớp cacbon hóa và tôi cứng
Khi đo độ sâu của lớp cứng bằng phương pháp kim loại, nên sử dụng kính hiển vi kim loại trong đó độ sâu của lớp cứng chiếm 1/3 ~ 2/3 trường nhìn.
Phương pháp kim loại thường được đo trên bề mặt thử nghiệm kim loại của mặt cắt ngang bình thường của mẫu được cacbon hóa trong điều kiện làm nguội chậm (trạng thái cân bằng). Không có tiêu chuẩn công nghiệp nghiêm ngặt và thống nhất cho phương pháp tính toán cụ thể về độ sâu của lớp cứng được cacbon hóa và làm nguội. Nó thường dựa trên nguyên liệu thô. (Thép cacbon, thép hợp kim) và công nghệ có thể chia thành 3 phương pháp, xem Bảng 2-1.
hình ảnh
hình ảnh
Mặc dù đảm bảo rằng phôi có vùng carbon cao đủ sâu, nhưng nhìn chung, độ dốc nồng độ carbon trong vùng chuyển tiếp của lớp được cacbon hóa không được quá lớn để làm chậm sự đột biến ứng suất giữa lớp được cacbon hóa và ma trận. . Do đó, thông thường yêu cầu tổng của lớp siêu cùng tích và lớp cùng tích chiếm khoảng 50% đến 75% tổng lớp thấm.
2.2.5 Xác định độ sâu lớp cứng được cacbon hóa nông
Đối với các phôi có chiều sâu lớp cứng được cacbon hóa (tôn cacbon) dưới 0.3mm, phương pháp trên không được áp dụng, nhưng GB/T 9451-2005 "Xác định tổng chiều sâu lớp cứng hoặc chiều sâu lớp cứng hiệu quả của lớp mỏng lớp bề mặt của các bộ phận thép" nên được sử dụng. phương pháp quy định. Tiêu chuẩn này quy định rằng khoảng cách từ lớp cứng được đo theo hướng thẳng đứng của bề mặt phôi đến giá trị độ cứng vi mô được chỉ định được gọi là độ sâu lớp cứng hiệu quả và khoảng cách đo từ lớp cứng mà không có thay đổi đáng kể về giá trị độ cứng vi mô được gọi là tổng chiều sâu lớp cứng.
Phương pháp đo và phương pháp biểu thị cụ thể giống như GB/T {{0}}, nhưng tải được sử dụng để kiểm tra độ cứng Vickers thường là 1,97N (0.2kgf) và 2,94N ( 0,3kgf).
2.3 Xác định độ sâu lớp thấm nitơ của chi tiết thép
Việc xác định độ sâu của lớp thấm nitơ (nitrocacbon hóa) của các bộ phận thép thường được thực hiện theo GB/T 11354-2005 "Bộ phận thép - Xác định độ sâu lớp thấm nitơ và kiểm tra cấu trúc kim loại". Các phương pháp đo cụ thể bao gồm phương pháp độ cứng, phương pháp kim loại và phương pháp đứt gãy. Trong số đó, phương pháp độ cứng là phương pháp trọng tài.
2.3.1 Định nghĩa độ sâu lớp thấm nitơ
Độ sâu của lớp thấm nitơ (nitrocarburizing) là tổng của lớp hỗn hợp bề mặt và lớp khuếch tán.
Xác định bằng độ cứng: Khoảng cách thẳng đứng đo từ bề mặt mẫu đến điểm cao hơn giá trị độ cứng Vickers của nền 50HV là độ sâu của lớp thấm nitơ.
Đối với các bộ phận mà độ cứng của lớp thấm nitơ của thép cacbon hoặc thép hợp kim thấp cacbon thấp thay đổi rất nhẹ, độ sâu của lớp thấm nitơ có thể được xác định là khoảng cách từ bề mặt theo phương thẳng đứng của bề mặt trong đó độ cứng Vickers là 30HV cao hơn độ cứng Vickers của nền. Nếu có thỏa thuận kỹ thuật khác thì các quy định của thỏa thuận sẽ được thực hiện.
2.3.2 Xác định độ sâu lớp thấm nitơ bằng phương pháp độ cứng
Phương pháp độ cứng được sử dụng để đo độ sâu của lớp thấm nitơ. Độ cứng Vickers được sử dụng theo tiêu chuẩn (độ cứng Knoop cũng có thể được sử dụng). Lực kiểm tra là {{0}}.9807~9.807N và 0.9807~2.942N thường được sử dụng.
Độ sâu của lớp thấm nitơ dựa trên độ cứng cơ bản của bộ phận. Yêu cầu giá trị trung bình (chính xác đến 10 chữ số) của các giá trị độ cứng điểm 3-được đo ở độ sâu gấp 3 lần của lớp thấm nitơ tính từ bề mặt là độ cứng cơ bản đo được.
