Capítulo 2 Determinación de la profundidad de la capa endurecida superficialmente
Mediante tratamiento térmico químico (enfriamiento por carburación, enfriamiento por carbonitruración, nitruración, etc.) o tratamiento térmico superficial (enfriamiento por inducción, enfriamiento por llama, enfriamiento por haz de electrones, etc.), así como infiltración metálica y no metálica, la superficie del metal Las piezas se pueden tratar hasta una cierta profundidad. Capa endurecida para adaptarse a las necesidades del servicio. Con la premisa de determinar la definición de la capa endurecida, se puede utilizar el método del gradiente de dureza para medir la profundidad de la capa endurecida. Cuando existe una interfaz clara entre la capa endurecida y la matriz, también se puede utilizar el método metalográfico.
Para la preparación de muestras, se deben seguir los requisitos generales para la preparación de muestras metalográficas (ver Capítulo 5, Sección 5.1). Es necesario montar la muestra para proteger el borde de la superficie de la muestra contra el achaflanado; Se requiere que la muestra se erosione normalmente para pruebas metalográficas o para comprender la distribución de la capa de dureza cuando se utiliza el método de dureza. Al medir la dureza, se recomienda hacerlo en estado pulido.
2.1 Reglas generales para la determinación de la profundidad de la capa endurecida superficialmente
La determinación de la profundidad de la capa endurecida obtenida en condiciones de proceso específicas debe realizarse de acuerdo con los requisitos de las normas de prueba y protocolos técnicos pertinentes.
2.1.1 Selección y preparación de muestras
Las muestras para medir la profundidad de la capa superficial endurecida deben tomarse de las piezas una vez completado el proceso específico. El área y la cantidad tomadas deben especificarse en los documentos del proceso, y las muestras enviadas con el horno también se pueden seleccionar de acuerdo con las regulaciones.
La profundidad de la capa endurecida superficial debe medirse en una sección transversal perpendicular a la capa endurecida. La superficie de prueba debe incluir toda la capa endurecida y parte de la estructura del núcleo, y debe estar lo más cerca posible de la dirección axial de la parte o del área especificada en el acuerdo técnico.
Para muestras de capas finas endurecidas, se pueden utilizar muestras en forma de cuña, como se muestra en la Figura 2-1. Las muestras escalonadas también se pueden utilizar para determinar los límites de la profundidad de la capa endurecida en la superficie. La altura de cada escalón de la muestra de escalones es 0.05 mm o 0,10 mm, y su superficie y cada superficie de escalón deben rectificarse y procesarse, como se muestra en la Figura 2-2.
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2.1.2 Determinación del gradiente de dureza
Para determinar la profundidad de la capa superficial endurecida se utiliza el método de dureza, que se basa en la curva de gradiente de dureza desde la superficie hacia el interior.
El gradiente de dureza generalmente se mide con el durómetro Vickers, pero el durómetro Knoop también se puede utilizar bajo las condiciones acordadas por ambas partes del acuerdo. El rango aplicable de fuerza de prueba puede ser {{0}}.9807~9,807N (0,1~1kgf).
El gradiente de dureza se mide en dos o más lugares previo acuerdo entre las partes del acuerdo. Los resultados de la medición en cada ubicación deben dibujarse como una curva de cambio de dureza en relación con la distancia desde la superficie.
La posición de la medición de la dureza se muestra en el método de la tabla en la Figura {{0}}. Dentro del ancho W de 1,5 mm, la dureza Vickers se mide en una o más líneas paralelas perpendiculares a la superficie. La distancia entre estas líneas paralelas debe cumplir con los requisitos estándar de la prueba de dureza Vickers. La distancia (Δd) entre cada dos indentaciones adyacentes no debe ser menor que los tiempos normales de la diagonal de la indentación. La diferencia de distancia (d2-d1) entre los centros de indentaciones sucesivas y la superficie no debe exceder 0,1 mm. La precisión de medir la distancia desde el centro de la muesca hasta la superficie debe ser de ± 25 μm.
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La distancia entre el centro y la superficie de la primera muesca (d1) en la superficie debe ser al menos 2,5 veces la diagonal de la muesca de dureza Vickers.
Con base en los datos medidos, se puede dibujar la curva que se muestra en la Figura 2-4 y se puede obtener la profundidad de la capa endurecida correspondiente en función de las definiciones de varias profundidades de la capa endurecida.
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2.2 Determinación de la profundidad de la capa endurecida, carbonitrurada o carbonitrurada de piezas de acero
La profundidad de la capa endurecida y carbonitrurada de las piezas de acero (mayor que 0.3 mm) generalmente se mide utilizando el método especificado en GB/T 9450-2005 "Determinación y verificación de la profundidad del material carburado". y capa templada y templada de piezas de acero". Este método también es el único método de arbitraje.
2.2.1 Definición de profundidad de cementación y enfriamiento de la capa endurecida.
GB/T 9450-2005 estipula que la distancia vertical desde la superficie de la pieza hasta el punto donde el valor de dureza Vickers es 550HV1 es la profundidad de la capa endurecida de cementación y enfriamiento. Este 550HV1 se denomina valor límite de dureza. Esta definición se aplica a la pieza de trabajo que ha sido carburizada o carbonitrurada y templada, y el valor de dureza en la profundidad de la capa endurecida por temple desde la superficie (definida como el centro) es inferior a 450 HV. Cuando el punto es superior a 450HV, se debe seleccionar un valor específico superior a 550HV (con 25HV como primer nivel) como dureza límite. Si el valor de dureza del núcleo en esta ubicación es 470HV, el valor límite de dureza debe establecerse en 575HV. Si hay otro acuerdo técnico, se implementarán las disposiciones del acuerdo.
2.2.2 Determinación de la profundidad de la capa endurecida por el método de dureza
Utilice una carga de {{0}}.9807~9,807N (comúnmente utilizada: 0,9807~2,942N) para medir la curva del gradiente de dureza desde la superficie hacia el interior. según el método introducido en la Sección 2.1. Generalmente, se deben medir dos o más curvas de dureza en posiciones acordadas por ambas partes. Determine la distancia desde la superficie de la pieza de trabajo donde el valor de dureza es un valor definido (como 550HV o el valor de dureza Knoop correspondiente) en función de cada curva, como se muestra en la tabla de la Figura 2-4. Cuando la diferencia entre cada valor es menor o igual a 0,1 mm, se toma el valor promedio como la profundidad de la capa endurecida. Si la diferencia es superior a 0,1 mm, se debe repetir la prueba.
Bajo la condición de que la profundidad de la capa endurecida por cementación y enfriamiento se haya determinado de manera aproximada, se puede utilizar el método de interpolación para la verificación. En la posición donde la distancia desde la superficie es menor que la profundidad estimada de la capa endurecida d1 y mayor que la profundidad estimada de la capa endurecida d2
(El "de d{{0}} d1 no debe exceder los 0,3 mm"). Mida al menos 5 valores de dureza (valor medio) en cada uno de ellos. Las imágenes son respectivamente. La profundidad de la capa endurecida (CHD) se puede obtener según la fórmula de interpolación (2-1):
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En la fórmula, d1——la distancia desde la superficie que es menor que la profundidad de la capa endurecida;
d2 ———La distancia desde la superficie que es mayor que la profundidad de la capa endurecida;
Imagen: la media aritmética de los valores de medición de dureza en d1 y d2, como se muestra en la Figura 2-5;
Imagen: el valor límite de dureza (generalmente 550HVI).
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2.2.3 Método para expresar los resultados de la medición de la profundidad de la capa endurecida de cementación y enfriamiento
Según las condiciones de prueba de dureza, la profundidad de la capa endurecida de cementación y enfriamiento se expresa de la siguiente manera:
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2.2.4 Método metalográfico para determinar la profundidad de cementación y enfriamiento de la capa endurecida.
Al medir la profundidad de la capa endurecida mediante el método metalográfico, se recomienda utilizar un microscopio metalográfico en el que la profundidad de la capa endurecida ocupe 1/3 ~ 2/3 del campo de visión.
El método metalográfico generalmente se mide en la superficie de prueba metalográfica de la sección transversal normal de la muestra carburizada en condiciones de enfriamiento lento (estado de equilibrio). No existe un estándar industrial estricto y unificado para el método de cálculo específico de la profundidad de la capa endurecida cementada y templada. Generalmente se basa en la materia prima. (Acero al carbono, acero aleado) y la tecnología se pueden dividir en 3 métodos, consulte la Tabla 2-1.
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Si bien se garantiza que la pieza de trabajo tenga una zona con alto contenido de carbono lo suficientemente profunda, también se requiere generalmente que el gradiente de concentración de carbono en la zona de transición de la capa cementada no sea demasiado grande para ralentizar la mutación de tensión entre la capa cementada y la matriz. . Por lo tanto, generalmente se requiere que la suma de la capa hipereutectoide y la capa eutectoide represente aproximadamente del 50% al 75% de la capa de permeabilidad total.
2.2.5 Determinación de la profundidad de la capa endurecida cementada poco profunda
Para piezas de trabajo con una profundidad de capa endurecida cementada (carbonitruración) inferior a 0.3 mm, el método anterior no es aplicable, pero GB/T 9451-2005 "Determinación de la profundidad total de la capa endurecida o profundidad efectiva de la capa endurecida de capa delgada "Se deben utilizar capas superficiales de piezas de acero". método prescrito. Esta norma estipula que la distancia desde la capa endurecida medida en la dirección vertical de la superficie de la pieza de trabajo hasta el valor de microdureza especificado se denomina profundidad efectiva de la capa endurecida, y la distancia medida desde la capa endurecida sin cambios significativos en el valor de microdureza se denomina profundidad Profundidad total de la capa endurecida.
El método de medición específico y el método de expresión son los mismos que GB/T {{0}}, pero la carga utilizada para la prueba de dureza Vickers generalmente debe ser 1,97 N (0.2 kgf) y 2,94 N ( 0,3 kgf).
2.3 Determinación de la profundidad de la capa nitrurada de piezas de acero.
La determinación de la profundidad de la capa de nitruración (nitrocarburación) de piezas de acero generalmente se lleva a cabo de acuerdo con GB/T 11354-2005 "Piezas de acero: determinación de la profundidad de la capa de nitruración e inspección de la estructura metalográfica". Los métodos de medición específicos incluyen el método de dureza, el método metalográfico y el método de fractura. Entre ellos, el método de la dureza es el método de arbitraje.
2.3.1 Definición de profundidad de la capa de nitruración
La profundidad de la capa de nitruración (nitrocarburación) es la suma de la capa de compuesto superficial y la capa de difusión.
Definido por la dureza: la distancia vertical medida desde la superficie de la muestra hasta un punto 50HV superior al valor de dureza Vickers del sustrato es la profundidad de la capa de nitruración.
Para piezas donde la dureza de la capa nitrurada de acero al carbono o acero con bajo contenido de carbono y baja aleación cambia muy suavemente, la profundidad de la capa nitrurada se puede definir como la distancia desde la superficie a lo largo de la dirección vertical de la superficie donde la dureza Vickers es 30HV. mayor que la dureza Vickers de la matriz. Si hay otro acuerdo técnico, se implementarán las disposiciones del acuerdo.
2.3.2 Determinación de la profundidad de la capa de nitruración mediante el método de dureza
El método de la dureza se utiliza para medir la profundidad de la capa de nitruración. La dureza Vickers se utiliza según la norma (también se puede utilizar la dureza Knoop). La fuerza de prueba es {{0}}.9807~9,807N, y normalmente se utiliza 0,9807~2,942N.
La profundidad de la capa de nitruración se basa en la dureza base de la pieza. Se requiere que el valor promedio (con una precisión de 10 dígitos) de los 3-valores de dureza puntual medidos a 3 veces la profundidad de la capa de nitruración desde la superficie sea la dureza base medida.
