Čemu služe tehnički indikatori dijelovi za karburizaciju i gašenje?

Karburizacija i gašenje formiraju martenzitni sloj s visokim sadržajem ugljika na površini dijela, koji ima visoku tvrdoću, visok sadržaj karbida i visoku otpornost na habanje. Jezgra je niskougljična martenzitna struktura, tako da je površinsko tlačno naprezanje veliko. Ukupna žilavost je visoka. Ove karakteristike čine karburizaciju i gašenje široko korištenim u zupčanicima i drugim dijelovima koji zahtijevaju visoku otpornost na habanje, visoku čvrstoću na zamor i visoku čvrstoću na zamor pri kontaktu. Indukcijsko stvrdnjavanje ima karakteristike brzog zagrijavanja i brzog hlađenja, čime se značajno povećava veličina zrna materijala. Dok dobija ultra-visoku tvrdoću, dobija veći indeks žilavosti, čime se poboljšavaju performanse delova.

1. Otpornost na abraziju

Karburizirani i kaljeni dijelovi imaju visoku otpornost na habanje zbog velike tvrdoće i karbida na površini. Indukcijsko kaljenje može dobiti visoku tvrdoću pod niskim sadržajem ugljika, a otpornost na habanje također je povezana s njegovom mikrostrukturom.

20CrMnTiH3 kaljenje karburizacijom i 45 čelično indukcijsko kaljenje su napravljeni u standardnim uzorcima habanja, tvrdoće od 62～62.5HRC, testirani na mašini za ispitivanje habanja M-200, a habajući dijelovi su kaljeni T10. Nakon 1.6 miliona puta habanja, karburizirani uzorak izgubio je 4.0 mg, a indukcijski kaljeni uzorak izgubio je 2.1 mg. Koji je mehanizam koji čini da induktivno kaljeni uzorci imaju veću otpornost na habanje? Vrijedi proučiti.

2. Snaga

Općenito se vjeruje da je snaga povezana s tvrdoćom, a ista tvrdoća može dobiti istu snagu. Koji su drugi parametri vezani za određene dijelove? Testirali smo standardne vlačne uzorke u obliku bučice napravljene od 20CrMnTiH3 karburiziranja i kaljenja i 45 čelika, 40CrH, 40MnBH indukcijske kaljenja. Efektivni promjer dijela uzorka bio je 20 mm, a izmjerene vlačne čvrstoće bile su 819MPa, 1184MPa, 1364MPa. Na 1369MPa, čvrstoća nekoliko srednjih uzoraka ugljičnog čelika nakon indukcijskog gašenja je znatno veća od čvrstoće ugljičenih dijelova.

Upoređuju se rezultati ova dva procesa. Površina naugljičenog i kaljenog uzorka je martenzit s visokim udjelom ugljika, naugljičeni sloj je 1.25 mm, tvrdoća je 62-63HRC, a jezgro je martenzit s niskim udjelom ugljika, a tvrdoća je 32HRC. Površina induktivno kaljenog uzorka je srednje-ugljični martenzit, dubina očvrslog sloja je 3.6 mm, tvrdoća je 62HRC, a jezgro je kaljeni sorbit, tvrdoća je 26HRC. Može se ustanoviti da postoji velika razlika u dubini površinsko očvrslog sloja dobivenog dvije metode obrade, a indukcijskim kaljenjem može se dobiti dublji očvrsnuti sloj, čime se postiže veća čvrstoća dijela. Stoga, kada se raspravlja o tome koji je proces jačanja bolji, ne samo da ga moramo analizirati iz mikro perspektive, već i iz makro perspektive.

3. Snaga umora

Nakon karburizacije i indukcijskog očvršćavanja, površina dijelova je efektivno ojačana i formira se veće zaostalo tlačno naprezanje, a oba imaju veću čvrstoću na zamor.

Za istraživanje su odabrani dijelovi zupčanika modula 2.5 koji su karburizirani i kaljeni 20CrMnTiH3 sa dubinom karburizacije od 1.2mm; Čelik 45 i 42CrMo su indukcijski kaljeni s dubinom kaljenja korijena zuba od 2.0 mm. Tvrdoća je 61～63HRC, a zubi se bruse nakon termičke obrade. Testirajte na stroju za ispitivanje zamora u skladu s metodom opterećenja prikazanom na slici 1. Srednja vrijednost krajnjeg pritiska zamora savijanja za tri različita materijala i termički obrađenih zuba zupčanika je 18.50 kN, 20.30 kN i 28.88 kN, respektivno. Čvrstoća na zamor induktivno kaljenih zupčanika 42CrMo je 56% veća od one kod karburizacije i gašenja 20CrMnTiH3, što ima značajne prednosti. Za analizu njegovog mehanizma potrebno je krenuti od strukture očvrslog sloja, nivoa površinskog tlačnog naprezanja, strukture srca i tvrdoće.

4. Jačina zamora kontakta

Za dijelove zupčanika, oštećenje površine zuba zbog kontaktnog zamora je također glavni način kvara. Zupčanici za laka opterećenja imaju relativno niske zahtjeve za kontaktnim zamorom, a može li indukcijsko otvrdnjavanje zamijeniti naugljičenje i kaljenje na specifičnim zupčanicima za teške uvjete rada, ovaj indeks je sadržaj koji se mora procijeniti. Naše istraživanje u ovoj oblasti nije dovoljno duboko.

5. Deformacija gašenja

Proces karburizacije ima visoku temperaturu, dugo vremena i veliku deformaciju gašenja. Naknadni proces brušenja će istanjiti površinu s najvećom čvrstoćom i najvećim tlačnim naprezanjem, što će rezultirati smanjenjem čvrstoće dijela. Pougljičenje i gašenje zupčanika sve više koristi tehnologiju gašenja presa, a svrha je da se smanji deformacija gašenja. Deformacija indukcijskog otvrdnjavanja je relativno mala, a zbog debljine kaljenog sloja, utjecaj brušenja na dubinu otvrdnjavanja je relativno mali.