Čemu služe tehnički pokazatelji dijelovi za naugljičenje i gašenje?

Naugljičenje i gašenje tvore martenzitni sloj s visokim udjelom 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 naugljičenje 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 dobiva ultra-visoku tvrdoću, dobiva viši indeks žilavosti, čime se poboljšava performanse dijelova.

1. Otpornost na habanje

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

20CrMnTiH3 kaljenje naugljičenjem i 45 čelično indukcijsko kaljenje izrađeni su u standardnim uzorcima habanja, tvrdoće od 62～62.5HRC, testirani na stroju za ispitivanje trošenja M-200, a dijelovi koji se troše su kaljeni T10. Nakon 1.6 milijuna puta trošenja, naugljenični uzorak izgubio je 4.0 mg, a indukcijski gašeni uzorak izgubio je 2.1 mg. Koji je mehanizam zbog kojeg indukcijski 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. Za određene dijelove, koji su drugi parametri povezani s tim? Testirali smo standardne vlačne uzorke u obliku bučice izrađene od 20CrMnTiH3 karburiziranja i gašenja i 45 čelika, 40CrH, 40MnBH indukcijskog 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 značajno veća od čvrstoće naugljičenih dijelova.

Uspoređuju se rezultati dvaju procesa. Površina naugljičenog i kaljenog uzorka je martenzit s visokim udjelom ugljika, naugljični sloj je 1.25 mm, tvrdoća je 62-63HRC, a jezgra je niskougljični martenzit, a tvrdoća je 32HRC. Površina indukcijsko kaljenog uzorka je srednjeugljični martenzit, dubina očvrslog sloja je 3.6 mm, tvrdoća je 62HRC, a jezgra je kaljeni sorbit, tvrdoća je 26HRC. Može se ustanoviti da postoji velika razlika u dubini površinsko očvrslog sloja dobivenog s dvije metode obrade, a indukcijskim stvrdnjavanjem može se dobiti dublji očvrsnuti sloj, čime se postiže veća čvrstoća. Stoga, kada raspravljamo o tome koji je proces jačanja bolji, ne moramo ga analizirati samo iz mikro perspektive, već ga moramo razmotriti i iz makro perspektive.

3. Snaga umora

Nakon naugljičavanja i indukcijskog stvrdnjavanja, površina dijelova se učinkovito ojačava, stvara se veće zaostalo tlačno naprezanje, a oba imaju veću zamornu čvrstoću.

Za istraživanje su odabrani dijelovi zupčanika modula 2.5 koji su naugljenični i kaljeni s 20CrMnTiH3 s dubinom naugljičavanja 1.2 mm; Čelik 45 i 42CrMo indukcijski su kaljeni s dubinom kaljenja korijena zuba od 2.0 mm. Tvrdoća je 61～63HRC, a zubi se bruse nakon toplinske obrade. Ispitajte na stroju za ispitivanje zamora u skladu s metodom opterećenja prikazanom na slici 1. Srednja tlačna opterećenja tri različita materijala i termički obrađenih zuba zupčanika pri savijanju su 18.50 kN, 20.30 kN i 28.88 kN. Čvrstoća na zamor indukcijsko kaljenih zupčanika 42CrMo veća je za 56% u odnosu na 20CrMnTiH3 karburizaciju i gašenje, što ima značajne prednosti. Za analizu njegovog mehanizma potrebno je krenuti od strukture očvrslog sloja, razine površinskog tlačnog naprezanja, strukture srca i tvrdoće.

4. Jačina zamora kontakta

Za dijelove zupčanika, oštećenje površine zuba od zamora od kontakta također je glavni način kvara. Zupčanici za laka opterećenja imaju relativno niske zahtjeve za kontaktnim zamorom, a može li indukcijsko stvrdnjavanje zamijeniti naugljičenje i stvrdnjavanje na određenim zupčanicima za teške uvjete rada, ovaj indeks je sadržaj koji se mora procijeniti. Naše istraživanje na ovom području nije dovoljno duboko.

5. Deformacija gašenja

Proces naugljičavanja ima visoku temperaturu, dugo vrijeme 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 kaljenja prešanjem, a svrha je smanjiti deformacije gašenja. Deformacija indukcijskog stvrdnjavanja je relativno mala, a zbog debljine kaljenog sloja, utjecaj mljevenja na dubinu stvrdnjavanja je relativno mali.