Capitolo 2 Determinazione della profondità dello strato indurito sulla superficie
Attraverso il trattamento termico chimico (tempra di cementazione, tempra di carbonitrurazione, nitrurazione, ecc.) o trattamento termico superficiale (tempra per induzione, tempra di fiamma, tempra a fascio di elettroni, ecc.), nonché infiltrazione di metalli e infiltrazione non metallica, la superficie del metallo le parti possono essere trattate fino ad una certa profondità. Strato indurito per soddisfare le esigenze di servizio. Partendo dalla premessa di determinare la definizione dello strato indurito, è possibile utilizzare il metodo del gradiente di durezza per misurare la profondità dello strato indurito. Quando è presente un'interfaccia chiara tra lo strato indurito e la matrice, è possibile utilizzare anche il metodo metallografico.
Per la preparazione dei campioni devono essere seguite le prescrizioni generali per la preparazione dei campioni metallografici (vedere Capitolo 5, Paragrafo 5.1). Il campione deve essere montato per proteggere il bordo della superficie del campione da eventuali smussi; è necessario che il campione venga eroso normalmente per i test metallografici o per comprendere la distribuzione dello strato di durezza quando si utilizza il metodo della durezza. Quando si misura la durezza, si consiglia di farlo allo stato lucido.
2.1 Regole generali per la determinazione dello spessore dello strato superficiale indurito
La determinazione della profondità dello strato indurito ottenuto in condizioni di processo specifiche dovrebbe essere effettuata in conformità con i requisiti delle norme di prova e dei protocolli tecnici pertinenti.
2.1.1 Selezione e preparazione del campione
I campioni per misurare la profondità dello strato superficiale indurito dovrebbero essere prelevati dalle parti dopo il completamento del processo specifico. L'area e la quantità prelevata devono essere specificate nei documenti di processo e anche i campioni spediti con il forno possono essere selezionati secondo le normative.
Lo spessore dello strato superficiale indurito deve essere misurato su una sezione trasversale perpendicolare allo strato indurito. La superficie di prova dovrebbe comprendere l'intero strato indurito e parte della struttura del nucleo e dovrebbe essere il più vicino possibile alla direzione assiale della parte o all'area specificata nell'accordo tecnico.
Per campioni di strati sottili induriti, è possibile utilizzare campioni a forma di cuneo, come mostrato nella Figura 2-1. I campioni a gradino possono essere utilizzati anche per determinare i limiti della profondità dello strato indurito sulla superficie. L'altezza di ciascun gradino del campione di gradino è 0.05 mm o 0,10 mm e la sua superficie e ciascuna superficie del gradino devono essere rettificate e lavorate, come mostrato nella Figura 2-2.
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2.1.2 Determinazione del gradiente di durezza
Il metodo della durezza viene utilizzato per determinare la profondità dello strato superficiale indurito, che si basa sulla curva del gradiente di durezza dalla superficie verso l'interno.
Normalmente il gradiente di durezza viene misurato con il durometro Vickers, ma alle condizioni concordate da entrambe le parti è possibile utilizzare anche il durometro Knoop. L'intervallo applicabile della forza di prova può essere {{0}}.9807~9.807N (0,1~1kgf).
Il gradiente di durezza viene misurato in due o più punti previo accordo tra le parti dell'accordo. I risultati della misurazione in ciascuna posizione devono essere disegnati come una curva di variazione della durezza relativa alla distanza dalla superficie.
La posizione della misurazione della durezza è mostrata nel metodo della tabella nella Figura {{0}}. Entro la larghezza W di 1,5 mm, la durezza Vickers viene misurata su una o più linee parallele perpendicolari alla superficie. La distanza tra queste linee parallele deve essere conforme ai requisiti standard del test di durezza Vickers. La distanza (Δd) tra ciascuna due rientranze adiacenti non deve essere inferiore ai tempi normali della diagonale della rientranza. La differenza di distanza (d2-d1) tra i centri delle rientranze successive e la superficie non deve superare 0,1 mm. La precisione della misurazione della distanza dal centro della rientranza alla superficie deve essere compresa tra ± 25 μm.
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La distanza dal centro alla superficie della prima impronta (d1) sulla superficie deve essere almeno 2,5 volte la diagonale dell'impronta di durezza Vickers.
Sulla base dei dati misurati, è possibile tracciare la curva mostrata nella Figura 2-4 e ottenere la corrispondente profondità dello strato indurito in base alle definizioni di varie profondità dello strato indurito.
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2.2 Determinazione della profondità dello strato temprato carburato o carbonitrurato di parti in acciaio
La profondità dello strato indurito di tempra carburato o carbonitrurato delle parti in acciaio (maggiore di 0,3 mm) viene generalmente misurata utilizzando il metodo specificato in GB/T 9450-2005 "Determinazione e verifica della profondità dello strato carburato e strato temprato di parti in acciaio". Questo metodo è anche l'unico metodo di arbitrato.
2.2.1 Definizione della profondità dello strato indurito da cementazione e tempra
GB/T 9450-2005 stabilisce che la distanza verticale dalla superficie della parte al punto in cui il valore di durezza Vickers è 550HV1 è la profondità dello strato indurito da cementazione e tempra. Questo 550HV1 è chiamato valore limite di durezza. Questa definizione si applica al pezzo che è stato carburato o carbonitrurato e temprato e il valore di durezza alla profondità dello strato temprato dalla superficie (definito come centro) è inferiore a 450 HV. Quando il punto è superiore a 450 HV, è necessario selezionare come durezza limite un valore specifico maggiore di 550 HV (con 25 HV come primo livello). Se il valore della durezza interna in questa posizione è 470HV, il valore limite della durezza dovrebbe essere impostato su 575HV. Se esiste un altro accordo tecnico, le disposizioni dell'accordo verranno implementate.
2.2.2 Determinazione dello spessore dello strato indurito mediante il metodo della durezza
Utilizza un carico di {{0}},9807~9,807N (comunemente usato: 0,9807~2,942N) per misurare la curva del gradiente di durezza dalla superficie all'interno secondo il metodo introdotto nella Sezione 2.1. In generale, due o più curve di durezza dovrebbero essere misurate in posizioni concordate da entrambe le parti. Determina la distanza dalla superficie del pezzo in cui il valore di durezza è un valore definito (come 550HV o il corrispondente valore di durezza Knoop) in base a ciascuna curva, come mostrato nella tabella nella Figura 2-4. Quando la differenza tra ciascun valore è inferiore o uguale a 0,1 mm, il valore medio viene preso come profondità dello strato indurito. Se la differenza è maggiore di 0,1 mm, il test deve essere ripetuto.
A condizione che la profondità dello strato indurito da cementazione e tempra sia stata determinata approssimativamente, per la verifica è possibile utilizzare il metodo di interpolazione. Nella posizione in cui la distanza dalla superficie è inferiore alla profondità stimata dello strato indurito d1 e maggiore della profondità stimata dello strato indurito d2
(Il " di d{{0}} d1 non deve superare 0,3 mm"). Misurare almeno 5 valori di durezza (valore medio) su ciascuno di essi. Le immagini sono rispettivamente. La profondità dello strato indurito (CHD) può essere ottenuta secondo la formula di interpolazione (2-1):
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Nella formula d1——la distanza dalla superficie che è inferiore alla profondità dello strato indurito;
d2 ———La distanza dalla superficie maggiore della profondità dello strato indurito;
Immagine: la media aritmetica dei valori di misurazione della durezza in d1 e d2, come mostrato nella Figura 2-5;
Immagine: il valore limite di durezza (normalmente 550HVI).
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2.2.3 Metodo per esprimere i risultati della misurazione della profondità dello strato indurito di cementazione e tempra
Secondo le condizioni del test di durezza, la profondità dello strato indurito da cementazione e tempra è espressa come segue:
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2.2.4 Metodo metallografico per determinare la profondità dello strato indurito da cementazione e tempra
Quando si misura la profondità dello strato indurito utilizzando il metodo metallografico, si consiglia di utilizzare un microscopio metallografico in cui la profondità dello strato indurito occupa 1/3~2/3 del campo visivo.
Il metodo metallografico viene generalmente misurato sulla superficie di prova metallografica della sezione trasversale normale del campione cementato in condizioni di raffreddamento lento (stato di equilibrio). Non esiste uno standard industriale rigoroso e unificato per il metodo di calcolo specifico della profondità dello strato indurito cementato e temprato. Generalmente si basa sulla materia prima. (Acciaio al carbonio, acciaio legato) e la tecnologia possono essere suddivisi in 3 metodi, vedere la tabella 2-1.
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Pur garantendo che il pezzo abbia una zona ad alto contenuto di carbonio sufficientemente profonda, è anche generalmente richiesto che il gradiente di concentrazione di carbonio nella zona di transizione dello strato carburato non sia troppo grande per rallentare la mutazione dello stress tra lo strato carburato e la matrice . Pertanto, è generalmente richiesto che la somma dello strato ipereutettoide e dello strato eutettoide rappresenti circa dal 50% al 75% dello strato di permeabilità totale.
2.2.5 Determinazione dello spessore dello strato indurito cementato superficiale
Per i pezzi con uno spessore dello strato indurito cementato (carbonitrurazione) inferiore a 0,3 mm, il metodo sopra non è applicabile, ma GB/T 9451-2005 "Determinazione dello spessore totale dello strato indurito o della profondità effettiva dello strato indurito di spessore sottile strati superficiali delle parti in acciaio". metodo prescritto. Questo standard stabilisce che la distanza dallo strato indurito misurata nella direzione verticale della superficie del pezzo al valore di microdurezza specificato è chiamata profondità effettiva dello strato indurito, e la distanza misurata dallo strato indurito senza cambiamenti significativi nel valore di microdurezza è chiamata profondità totale dello strato indurito.
Il metodo di misurazione specifico e il metodo di espressione sono gli stessi di GB/T {{0}}, ma il carico utilizzato per il test di durezza Vickers dovrebbe generalmente essere 1,97 N (0,2 kgf) e 2,94 N ( 0,3 kgf).
2.3 Determinazione dello spessore dello strato nitrurato di parti in acciaio
La determinazione della profondità dello strato di nitrurazione (nitrocarburazione) delle parti in acciaio viene generalmente eseguita in conformità con GB/T 11354-2005 "Parti in acciaio - Determinazione della profondità dello strato di nitrurazione e ispezione della struttura metallografica". Metodi di misurazione specifici includono il metodo della durezza, il metodo metallografico e il metodo della frattura. Tra questi, il metodo della durezza è il metodo dell'arbitrato.
2.3.1 Definizione della profondità dello strato di nitrurazione
La profondità dello strato di nitrurazione (nitrocarburazione) è la somma dello strato superficiale del composto e dello strato di diffusione.
Definito dalla durezza: la distanza verticale misurata dalla superficie del campione a un punto 50 HV più alto del valore di durezza Vickers del substrato è la profondità dello strato di nitrurazione.
Per le parti in cui la durezza dello strato nitrurato di acciaio al carbonio o di acciaio bassolegato a basso tenore di carbonio cambia molto leggermente, la profondità dello strato nitrurato può essere definita come la distanza dalla superficie lungo la direzione della superficie verticale dove la durezza Vickers è 30HV superiore alla durezza Vickers della matrice. Se esiste un altro accordo tecnico, le disposizioni dell'accordo verranno implementate.
2.3.2 Determinazione dello spessore dello strato di nitrurazione mediante metodo della durezza
Il metodo della durezza viene utilizzato per misurare la profondità dello strato di nitrurazione. La durezza Vickers viene utilizzata secondo lo standard (è possibile utilizzare anche la durezza Knoop). La forza di prova è {{0}}.9807~9.807N e solitamente viene utilizzata 0.9807~2.942N.
La profondità dello strato di nitrurazione dipende dalla durezza di base del pezzo. È necessario che il valore medio (preciso fino a 10 cifre) dei valori di durezza a 3-punto misurati a 3 volte la profondità dello strato di nitrurazione dalla superficie corrisponda alla durezza di base misurata.
