อะไรคือตัวชี้วัดทางเทคนิคสำหรับ คาร์บูไรซิ่งและดับชิ้นส่วน?

การเกิดคาร์บูไรซิ่งและการชุบแข็งทำให้เกิดชั้นมาร์เทนไซต์ที่มีปริมาณคาร์บอนสูงบนพื้นผิวของชิ้นส่วน ซึ่งมีความแข็งสูง มีปริมาณคาร์ไบด์สูง และทนต่อการสึกหรอสูง แกนกลางเป็นโครงสร้างมาร์เทนไซต์คาร์บอนต่ำ ดังนั้นความเค้นอัดของพื้นผิวจึงมีขนาดใหญ่ ความเหนียวโดยรวมอยู่ในระดับสูง ลักษณะเฉพาะเหล่านี้ทำให้การคาร์บูไรซิ่งและการชุบแข็งใช้กันอย่างแพร่หลายในเกียร์และชิ้นส่วนอื่นๆ ที่ต้องการความทนทานต่อการสึกหรอสูง มีความล้าสูง และมีความล้าเมื่อสัมผัสสูง การชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำมีลักษณะของการให้ความร้อนอย่างรวดเร็วและการระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว ซึ่งเพิ่มขนาดเกรนของวัสดุได้อย่างมาก ในขณะที่ได้รับความแข็งสูงเป็นพิเศษ จะได้รับดัชนีความเหนียวที่สูงขึ้น ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของชิ้นส่วน

1. ความต้านทานการขัดถู

ชิ้นส่วนที่ผ่านการชุบแข็งและชุบแข็งมีความทนทานต่อการสึกหรอสูง เนื่องจากมีความแข็งและคาร์ไบด์สูงบนพื้นผิว การชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำสามารถรับความแข็งสูงได้ภายใต้ปริมาณคาร์บอนต่ำ และความต้านทานการสึกหรอยังสัมพันธ์กับโครงสร้างจุลภาค

การชุบคาร์บูไรซิ่ง 20CrMnTiH3 และการดับการเหนี่ยวนำด้วยเหล็กกล้า 45 อันทำให้เป็นชิ้นงานทดสอบการสึกหรอมาตรฐาน โดยมีความแข็ง 62～62.5HRC ทดสอบกับเครื่องทดสอบการสึกหรอ M-200 และชิ้นส่วนสึกหรอ T10 ดับ หลังจากสวมใส่ 1.6 ล้านครั้ง ตัวอย่างที่ถูกคาร์บูไรซ์สูญเสีย 4.0 มก. และตัวอย่างที่ดับด้วยการเหนี่ยวนำสูญเสีย 2.1 มก. อะไรคือกลไกที่ทำให้ชิ้นงานชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำมีความต้านทานการสึกหรอสูงกว่า? มันคุ้มค่าที่จะศึกษา

2 ความแข็งแรง

เป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่าความแข็งแกร่งนั้นสัมพันธ์กับความแข็ง และความแข็งแบบเดียวกันก็สามารถมีความแข็งแกร่งเท่ากันได้ สำหรับส่วนเฉพาะ พารามิเตอร์อื่นใดที่เกี่ยวข้องกับมันบ้าง? เราทดสอบชิ้นงานทดสอบแรงดึงรูปทรงดัมเบลล์แบบมาตรฐานที่ทำจากคาร์บูไรซิ่งและการชุบแข็ง 20CrMnTiH3 และเหล็กกล้า 45 ตัว, 40CrH, 40MnBH การดับแบบเหนี่ยวนำ เส้นผ่านศูนย์กลางชิ้นงานที่มีประสิทธิภาพของชิ้นงานทดสอบคือ 20 มม. และค่าความต้านทานแรงดึงที่วัดได้คือ 819MPa, 1184MPa, 1364MPa, ที่ 1369MPa ความแข็งแรงของตัวอย่างเหล็กกล้าคาร์บอนขนาดกลางหลายตัวอย่างหลังจากการชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำจะสูงกว่าชิ้นส่วนคาร์บูไรซ์อย่างมีนัยสำคัญ

ผลลัพธ์ของทั้งสองกระบวนการจะถูกเปรียบเทียบ พื้นผิวของตัวอย่างคาร์บูไรซ์และดับคือมาร์เทนไซต์คาร์บอนสูง ชั้นคาร์บูไรซ์คือ 1.25 มม. ความแข็ง 62-63HRC และแกนกลางคือมาร์เทนไซต์คาร์บอนต่ำ และความแข็ง 32HRC พื้นผิวของตัวอย่างชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำคือมาร์เทนไซต์คาร์บอนปานกลาง ความลึกของชั้นชุบแข็งคือ 3.6 มม. ความแข็งคือ 62HRC และแกนกลางเป็นซอร์ไบต์แบบเทมเปอร์ ความแข็งคือ 26HRC จะพบว่ามีความแตกต่างกันมากในความลึกของชั้นชุบแข็งที่พื้นผิวที่ได้จากวิธีการรักษาทั้งสองวิธี และการชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำจะได้ชั้นที่ชุบแข็งที่ลึกกว่านั้น จึงได้ส่วนที่มีความแข็งแรงมากขึ้น ดังนั้น เมื่อพูดถึงกระบวนการเสริมสร้างความเข้มแข็งที่ดีกว่า เราต้องไม่เพียงแค่วิเคราะห์จากมุมมองระดับจุลภาคเท่านั้น แต่ยังต้องพิจารณาจากมุมมองของมหภาคด้วย

3. ความเหนื่อยล้า

หลังจากการคาร์บูไรซิ่งและการชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำ พื้นผิวของชิ้นส่วนได้รับการเสริมความแข็งแกร่งอย่างมีประสิทธิภาพ และเกิดแรงอัดตกค้างที่มากขึ้น และทั้งคู่มีความแข็งแรงเมื่อยล้าสูงขึ้น

ชิ้นส่วนเกียร์ที่มีโมดูลัส 2.5 ได้รับการคัดเลือกสำหรับการวิจัย และได้รับคาร์บูไรซ์และดับด้วย 20CrMnTiH3 ที่มีความลึกของคาร์บูไรซิ่ง 1.2 มม. เหล็กกล้า 45 ตัวและ 42CrMo ถูกชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำด้วยความลึกในการดับรากฟัน 2.0 มม. ความแข็งอยู่ที่ 61～63HRC และฟันจะถูกกราวด์หลังจากการอบชุบด้วยความร้อน ทดสอบเครื่องทดสอบความล้าตามวิธีการโหลดที่แสดงในรูปที่ 1 แรงกดสูงสุดของความล้าในการดัดค่ามัธยฐานของวัสดุสามชนิดที่แตกต่างกันและฟันเฟืองที่ผ่านการอบชุบด้วยความร้อนคือ 18.50kN, 20.30kN และ 28.88kN ตามลำดับ ความล้าของเฟืองชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำ 42CrMo นั้นสูงกว่าเฟืองคาร์ไบด์และการชุบแข็ง 56CrMnTiH20 ถึง 3% ซึ่งมีข้อได้เปรียบที่สำคัญ ในการวิเคราะห์กลไกของมัน จำเป็นต้องเริ่มต้นด้วยโครงสร้างชั้นที่ชุบแข็ง ระดับความเค้นอัดของพื้นผิว โครงสร้างหัวใจ และความแข็ง

4. ติดต่อความเมื่อยล้า

สำหรับชิ้นส่วนเกียร์ ความล้าที่สัมผัสของพื้นผิวฟันล้มเหลวก็เป็นโหมดความล้มเหลวหลักเช่นกัน เกียร์สำหรับงานเบามีข้อกำหนดที่ค่อนข้างต่ำสำหรับความล้าจากการสัมผัส และการชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำแทนการชุบแข็งแบบคาร์บูไรซิ่งและการชุบแข็งบนเกียร์สำหรับงานหนักเฉพาะ ดัชนีนี้เป็นเนื้อหาที่ต้องได้รับการประเมิน การวิจัยของเราในพื้นที่นี้ไม่ลึกพอ

5. การดับการเสียรูป

กระบวนการคาร์บูไรซิ่งมีอุณหภูมิสูง เวลานาน และการเปลี่ยนรูปการดับขนาดใหญ่ กระบวนการเจียรที่ตามมาจะทำให้พื้นผิวบางซึ่งมีกำลังสูงสุดและแรงอัดสูงสุด ส่งผลให้กำลังของชิ้นงานลดลง การเพิ่มคาร์บอนและการชุบของเกียร์ใช้เทคโนโลยีการชุบแข็งมากขึ้น โดยมีจุดประสงค์เพื่อลดการเสียรูปในการดับ การเสียรูปของการชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำมีขนาดค่อนข้างเล็ก และเนื่องจากความหนาของชั้นดับ ผลกระทบของการเจียรต่อความลึกของการชุบแข็งจึงค่อนข้างเล็ก