Wofür sind die technischen Indikatoren? Aufkohlungs- und Abschreckteile?

Aufkohlen und Abschrecken bildet eine Martensitschicht mit hohem Kohlenstoffgehalt auf der Oberfläche des Teils, die eine hohe Härte, einen hohen Karbidgehalt und eine hohe Verschleißfestigkeit aufweist. Der Kern ist eine kohlenstoffarme Martensitstruktur, daher ist die Oberflächendruckspannung groß. Die Gesamthärte ist hoch. Diese Eigenschaften machen das Aufkohlen und Abschrecken weit verbreitet in Zahnrädern und anderen Teilen, die eine hohe Verschleißfestigkeit, eine hohe Ermüdungsfestigkeit und eine hohe Kontaktermüdungsfestigkeit erfordern. Das Induktionshärten hat die Eigenschaften einer schnellen Erwärmung und einer schnellen Abkühlung, wodurch die Korngröße des Materials erheblich erhöht wird. Während es eine ultrahohe Härte erhält, erhält es einen höheren Zähigkeitsindex, wodurch die Leistung der Teile verbessert wird.

1. Abriebfestigkeit

Aufgekohlte und abgeschreckte Teile haben aufgrund der hohen Härte und der Karbide auf der Oberfläche eine hohe Verschleißfestigkeit. Durch Induktionshärten kann bei niedrigem Kohlenstoffgehalt eine hohe Härte erreicht werden, und die Verschleißfestigkeit hängt auch mit seiner Mikrostruktur zusammen.

20CrMnTiH3-Aufkohlungsabschreckung und 45-Stahl-Induktionsabschreckung werden zu Standardverschleißproben mit einer Härte von 62 ~ 62.5 HRC verarbeitet, auf einer M-200-Verschleißprüfmaschine getestet, und die Verschleißteile sind T10-abgeschreckt. Nach 1.6 Millionen Verschleißvorgängen verlor die aufgekohlte Probe 4.0 mg und die induktionsabgeschreckte Probe 2.1 mg. Was ist der Mechanismus, der dazu führt, dass induktionsgehärtete Proben eine höhere Verschleißfestigkeit aufweisen? Es lohnt sich zu studieren.

2 Stärke

Es wird allgemein angenommen, dass Festigkeit mit Härte zusammenhängt und dieselbe Härte dieselbe Festigkeit erhalten kann. Welche anderen Parameter sind für bestimmte Teile damit verbunden? Wir haben die standardmäßigen hantelförmigen Zugproben aus 20CrMnTiH3-Aufkohlung und -Abschreckung und 45-Stahl, 40CrH, 40MnBH-Induktionsabschreckung getestet. Der effektive Teildurchmesser der Probe betrug 20 mm, und die gemessenen Zugfestigkeiten betrugen 819 MPa, 1184 MPa, 1364 MPa. Bei 1369 MPa ist die Festigkeit mehrerer Stahlproben mit mittlerem Kohlenstoffgehalt nach dem Induktionsabschrecken deutlich höher als die von aufgekohlten Teilen.

Die Ergebnisse der beiden Prozesse werden verglichen. Die Oberfläche der aufgekohlten und abgeschreckten Probe besteht aus Martensit mit hohem Kohlenstoffgehalt, die aufgekohlte Schicht ist 1.25 mm dick, die Härte beträgt 62–63 HRC und der Kern ist Martensit mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und die Härte beträgt 32 HRC. Die Oberfläche der induktionsgehärteten Probe ist Martensit mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, die Tiefe der gehärteten Schicht beträgt 3.6 mm, die Härte beträgt 62 HRC und der Kern ist angelassener Sorbit, die Härte beträgt 26 HRC. Es kann festgestellt werden, dass es einen großen Unterschied in der Tiefe der oberflächengehärteten Schicht gibt, die durch die beiden Behandlungsverfahren erhalten wird, und dass Induktionshärten eine tiefere gehärtete Schicht erhalten kann, wodurch eine größere Teilfestigkeit erhalten wird. Wenn wir also diskutieren, welcher Stärkungsprozess besser ist, müssen wir ihn nicht nur aus der Mikroperspektive analysieren, sondern auch aus der Makroperspektive betrachten.

3. Dauerfestigkeit

Nach dem Aufkohlen und Induktionshärten wird die Oberfläche der Teile effektiv gefestigt und eine größere Druckeigenspannung gebildet, und beide haben eine höhere Dauerfestigkeit.

Die Getriebeteile mit einem Modul von 2.5 wurden für die Untersuchung ausgewählt und mit 20CrMnTiH3 mit einer Aufkohlungstiefe von 1.2 mm aufgekohlt und abgeschreckt; 45 Stahl und 42CrMo wurden induktionsgehärtet mit einer Zahnfußabschrecktiefe von 2.0 mm. Die Härte beträgt 61 ~ 63 HRC, und die Zähne werden nach der Wärmebehandlung geschliffen. Test auf der Ermüdungsprüfmaschine gemäß dem in Abbildung 1 gezeigten Belastungsverfahren. Die mittleren Ermüdungsdruckbelastungen auf Biegung der drei verschiedenen Materialien und wärmebehandelten Verzahnungen betragen 18.50 kN, 20.30 kN bzw. 28.88 kN. Die Ermüdungsfestigkeit von induktionsgehärteten 42CrMo-Zahnrädern ist 56 % höher als die von 20CrMnTiH3-Aufkohlung und -Abschreckung, was erhebliche Vorteile bietet. Um seinen Mechanismus zu analysieren, muss mit dem gehärteten Schichtaufbau, dem Oberflächendruckspannungsniveau, der Herzstruktur und der Härte begonnen werden.

4. Kontaktermüdungsfestigkeit

Bei Getriebeteilen ist das Kontaktermüdungsversagen der Zahnoberfläche auch die Hauptversagensart. Leichte Zahnräder haben relativ geringe Anforderungen an die Kontaktermüdung, und ob Induktionshärten das Aufkohlen und Härten bei bestimmten Hochleistungszahnrädern ersetzen kann, ist dieser Index ein Inhalt, der bewertet werden muss. Unsere Forschung in diesem Bereich ist nicht tief genug.

5. Abschreckverformung

Der Aufkohlungsprozess hat eine hohe Temperatur, lange Zeit und eine große Abschreckverformung. Der anschließende Schleifprozess verdünnt die Oberfläche mit der höchsten Festigkeit und der höchsten Druckspannung, was zu einer Abnahme der Festigkeit des Teils führt. Beim Aufkohlen und Abschrecken von Zahnrädern wird zunehmend die Pressabschrecktechnologie verwendet, um die Abschreckverformung zu reduzieren. Die Verformung beim Induktionshärten ist relativ gering, und wegen der Dicke der abgeschreckten Schicht ist der Einfluss des Schleifens auf die Härtetiefe relativ gering.