Hva er de tekniske indikatorene for karburerings- og bråkjølingsdeler?

Karburering og bråkjøling danner et martensittlag med høyt karboninnhold på overflaten av delen, som har høy hardhet, høyt karbidinnhold og høy slitestyrke. Kjernen har lavkarbon martensittstruktur, slik at overflatetrykkspenningen er stor. Den generelle seigheten er høy. Disse egenskapene gjør karburering og bråkjøling mye brukt i gir og andre deler som krever høy slitestyrke, høy utmattelsesstyrke og høy kontaktutmattelsesstyrke. Induksjonsherding har egenskapene til rask oppvarming og rask avkjøling, noe som øker kornstørrelsen på materialet betydelig. Mens den oppnår ultrahøy hardhet, oppnår den en høyere seighetsindeks, og forbedrer dermed ytelsen til delene.

1. Slitestyrke

Karburerte og bråkjølte deler har høy slitestyrke på grunn av den høye hardheten og karbidene på overflaten. Induksjonsherding kan oppnå høy hardhet under lavt karboninnhold, og slitestyrken er også relatert til mikrostrukturen.

20CrMnTiH3 karburerende bråkjøling og 45 stål induksjonskjøling er laget til standard sliteprøver, med en hardhet på 62~62.5HRC, testet på M-200 slitasjetestmaskin, og slitedelene er T10 bråkjølt. Etter 1.6 millioner ganger med slitasje mistet den karburerte prøven 4.0 mg og den induksjonsavkjølte prøven mistet 2.1 mg. Hva er mekanismen som gjør at induksjonsherdede prøver har høyere slitestyrke? Det er verdt å studere.

2. Styrke

Det antas generelt at styrke er relatert til hardhet, og samme hardhet kan få samme styrke. For spesifikke deler, hvilke andre parametere er relatert til den? Vi testet de standard hantelformede strekkprøvene laget av 20CrMnTiH3 karburering og bråkjøling og 45 stål, 40CrH, 40MnBH induksjonskjøling. Den effektive deldiameteren til prøven var 20 mm, og de målte strekkfasthetene var 819 MPa, 1184 MPa, 1364 MPa, Ved 1369 MPa er styrken til flere middels karbonstålprøver etter induksjonskjøling betydelig høyere enn for karburerte deler.

Resultatene av de to prosessene sammenlignes. Overflaten til den karburerte og bråkjølte prøven er martensitt med høyt karbon, det karburerte laget er 1.25 mm, hardheten er 62-63HRC, og kjernen er lavkarbonmartensitt, og hardheten er 32HRC. Overflaten til den induksjonsherdede prøven er martensitt med middels karbon, dybden på det herdede laget er 3.6 mm, hardheten er 62HRC, og kjernen er herdet sorbitt, hardheten er 26HRC. Man finner at det er stor forskjell i dybden på det overflateherdede laget som oppnås ved de to behandlingsmetodene, og induksjonsherding kan få et dypere herdet sjikt, og dermed oppnå større delstyrke. Derfor, når vi diskuterer hvilken styrkeprosess som er bedre, må vi ikke bare analysere den fra et mikroperspektiv, men også vurdere den fra et makroperspektiv.

3. Tretthetsstyrke

Etter karburering og induksjonsherding blir overflaten av delene effektivt forsterket, og det dannes en større gjenværende trykkspenning, og begge har høyere utmattelsesstyrke.

Girdelene med en modul på 2.5 ble valgt for forskning, og de ble karburert og bråkjølt med 20CrMnTiH3 med en karbureringsdybde på 1.2 mm; 45 stål og 42CrMo ble induksjonsherdet med en tannrotslukningsdybde på 2.0 mm. Hardheten er 61~63HRC, og tennene slipes etter varmebehandling. Test på utmattelsestestmaskinen i henhold til belastningsmetoden vist i figur 1. Bøyemedianutmattelsesbelastningen til de tre forskjellige materialene og varmebehandlede girtenner er henholdsvis 18.50kN, 20.30kN og 28.88kN. Tretthetsstyrken til 42CrMo induksjonsherdede gir er 56 % høyere enn for 20CrMnTiH3 karburering og bråkjøling, noe som har betydelige fordeler. For å analysere mekanismen er det nødvendig å starte med den herdede lagstrukturen, trykkspenningsnivået på overflaten, hjertestrukturen og hardheten.

4. Kontakt utmattelsesstyrke

For girdeler er kontaktutmattingssvikten på tannoverflaten også hovedfeilmodusen. Lette gir har relativt lave krav til kontakttretthet, og om induksjonsherding kan erstatte karburering og herding på spesifikke kraftige gir, er denne indeksen et innhold som må vurderes. Vår forskning på dette området er ikke dyp nok.

5. Slukkende deformasjon

Karbureringsprosessen har høy temperatur, lang tid og stor bråkjølingsdeformasjon. Den påfølgende slipeprosessen vil tynne overflaten med høyest styrke og høyest trykkspenning, noe som resulterer i en reduksjon i delens styrke. Karburering og bråkjøling av gir bruker i økende grad trykkkjølingsteknologi, hensikten er å redusere bråkjølingsdeformasjon. Deformasjonen av induksjonsherding er relativt liten, og på grunn av tykkelsen på det bråkjølte laget er virkningen av sliping på herdedybden relativt liten.