За какво са техническите индикатори части за карбуризиране и закаляване?

Карбуризирането и закаляването образува мартензитен слой с високо съдържание на въглерод върху повърхността на детайла, който има висока твърдост, високо съдържание на карбид и висока износоустойчивост. Ядрото е с нисковъглеродна мартензитна структура, така че повърхностното напрежение на натиск е голямо. Общата издръжливост е висока. Тези характеристики правят карбуризирането и закаляването широко използвани в зъбни колела и други части, които изискват висока устойчивост на износване, висока якост на умора и висока якост на контактна умора. Индукционното втвърдяване има характеристиките на бързо нагряване и бързо охлаждане, което значително увеличава размера на зърното на материала. Докато получава свръхвисока твърдост, той получава по-висок индекс на издръжливост, като по този начин подобрява производителността на частите.

1. Устойчивост на абразия

Карбуризираните и закалени части имат висока устойчивост на износване поради високата твърдост и карбидите на повърхността. Индукционното втвърдяване може да получи висока твърдост при ниско съдържание на въглерод, а устойчивостта на износване също е свързана с неговата микроструктура.

Въглеродно закаляване 20CrMnTiH3 и 45 стоманено индукционно закаляване са направени в стандартни образци за износване, с твърдост 62～62.5HRC, тествани на машина за изпитване на износване M-200, а износващите се части са закалени T10. След 1.6 милиона пъти износване, въглеродната проба загуби 4.0 mg, а индуктивно закалена проба загуби 2.1 mg. Какъв е механизмът, който кара индукционно закалените образци да имат по-висока устойчивост на износване? Струва си да се изучава.

2. Сила

Обикновено се смята, че силата е свързана с твърдостта и същата твърдост може да получи същата сила. За конкретни части какви други параметри са свързани с него? Тествахме стандартните образци за опън с форма на гира, изработени от 20CrMnTiH3 карбуризиране и закаляване и 45 стомана, 40CrH, 40MnBH индукционно закаляване. Ефективният диаметър на частта на образеца е 20 mm, а измерените якости на опън са 819 MPa, 1184 MPa, 1364 MPa, При 1369 MPa, якостта на няколко средни проби от въглеродна стомана след индукционно закаляване е значително по-висока от тази на въглеродните части.

Резултатите от двата процеса се сравняват. Повърхността на въглеродната и закалена проба е високовъглероден мартензит, въглеродният слой е 1.25 mm, твърдостта е 62-63HRC, а сърцевината е нисковъглероден мартензит, а твърдостта е 32HRC. Повърхността на индукционно втвърдената проба е средно въглероден мартензит, дълбочината на втвърдения слой е 3.6 mm, твърдостта е 62HRC, а сърцевината е закален сорбит, твърдостта е 26HRC. Може да се установи, че има голяма разлика в дълбочината на повърхностно втвърдения слой, получен чрез двата метода на обработка, а индукционното втвърдяване може да получи по-дълбок втвърден слой, като по този начин се получи по-голяма частична якост. Следователно, когато обсъждаме кой процес на укрепване е по-добър, трябва не само да го анализираме от микро перспектива, но и да го разгледаме от макро перспектива.

3. Сила на умора

След карбуризиране и индукционно втвърдяване, повърхността на частите ефективно се укрепва и се образува по-голямо остатъчно напрежение на натиск и и двете имат по-висока якост на умора.

За изследване са избрани зъбни колела с модул 2.5, които са въглеродни и закалени с 20CrMnTiH3 с дълбочина на карбуризиране 1.2 mm; Стомана 45 и 42CrMo бяха индукционно закалени с дълбочина на закаляване на корена на зъба от 2.0 mm. Твърдостта е 61～63HRC, а зъбите се шлифоват след термична обработка. Тествайте върху машината за изпитване на умора в съответствие с метода на натоварване, показан на Фигура 1. Средните натоварвания на пределно налягане на умора при огъване на трите различни материала и термично обработените зъби на зъбно колело са съответно 18.50 kN, 20.30 kN и 28.88 kN. Силата на умора на 42CrMo индукционно закалени зъбни колела е с 56% по-висока от тази на 20CrMnTiH3 карбуризиране и закаляване, което има значителни предимства. За да се анализира неговият механизъм, е необходимо да се започне със структурата на втвърдения слой, нивото на повърхностно напрежение на натиск, структурата на сърцето и твърдостта.

4. Устойчивост на контактна умора

За частите на зъбно колело, разрушаването на контактната умора на повърхността на зъба също е основният режим на повреда. Предавки за леки натоварвания имат относително ниски изисквания за контактна умора и дали индукционното втвърдяване може да замени карбуризирането и втвърдяването на специфични предавки за тежко натоварване, този индекс е съдържание, което трябва да бъде оценено. Нашите изследвания в тази област не са достатъчно задълбочени.

5. Деформация при закаляване

Процесът на карбуризиране има висока температура, дълго време и голяма деформация на закаляване. Следващият процес на шлайфане ще изтъни повърхността с най-висока якост и най-високо напрежение на натиск, което ще доведе до намаляване на здравината на детайла. Карбуризирането и закаляването на зъбни колела все повече се използва технологията за закаляване с преса, целта е да се намали деформацията при закаляване. Деформацията на индукционното втвърдяване е сравнително малка и поради дебелината на закаления слой въздействието на смилането върху дълбочината на втвърдяване е сравнително малко.