الفصل الثاني تحديد عمق الطبقة المتصلبة السطحية
من خلال المعالجة الحرارية الكيميائية (التبريد بالكربنة، التبريد بالنيترة الكربونية، النيترة، إلخ.) أو المعالجة الحرارية السطحية (التبريد التعريفي، تبريد اللهب، تبريد شعاع الإلكترون، إلخ.)، بالإضافة إلى التسلل المعدني والتسلل غير المعدني، فإن سطح المعدن يمكن معالجة الأجزاء بعمق معين. طبقة مقوية لتناسب متطلبات الخدمة. على أساس تحديد تعريف الطبقة المتصلبة، يمكن استخدام طريقة تدرج الصلابة لقياس عمق الطبقة المتصلبة. عندما يكون هناك واجهة واضحة بين الطبقة المتصلبة والمصفوفة، يمكن أيضًا استخدام طريقة دراسة المعادن.
لإعداد العينات، ينبغي اتباع المتطلبات العامة لإعداد العينات المعدنية (انظر الفصل 5، القسم 5.1). يجب تركيب العينة لحماية الحافة السطحية للعينة من الشطب؛ يجب أن تتآكل العينة بشكل طبيعي لاختبار دراسة المعادن أو لفهم توزيع طبقة الصلابة عند استخدام طريقة الصلابة. عند قياس الصلابة، يوصى بإجراء ذلك في الحالة المصقولة.
2.1 القواعد العامة لتحديد عمق الطبقة المتصلبة السطحية
يجب أن يتم تحديد عمق الطبقة المتصلبة التي تم الحصول عليها في ظل ظروف عملية محددة وفقًا لمتطلبات معايير الاختبار والبروتوكولات الفنية ذات الصلة.
2.1.1 اختيار العينة وإعدادها
يجب أخذ عينات قياس عمق الطبقة المتصلبة السطحية من الأجزاء بعد اكتمال العملية المحددة. يجب تحديد المساحة والكمية المأخوذة في وثائق العملية، ويمكن أيضًا اختيار العينات المشحونة مع الفرن وفقًا للوائح.
يجب قياس عمق الطبقة المتصلبة السطحية على مقطع عرضي متعامد مع الطبقة المتصلبة. يجب أن يشمل سطح الاختبار الطبقة الصلبة بأكملها وجزءًا من البنية الأساسية، ويجب أن يكون أقرب ما يمكن إلى الاتجاه المحوري للجزء أو المنطقة المحددة في الاتفاقية الفنية.
بالنسبة لعينات الطبقة الرقيقة المتصلبة، يمكن استخدام عينات على شكل إسفين، كما هو موضح في الشكل 2-1. يمكن أيضًا استخدام العينات المتدرجة عند تحديد حدود عمق الطبقة المتصلبة السطحية. يبلغ ارتفاع كل خطوة من عينة الخطوة 0.05 مم أو 0.10 مم، ويجب أن يتم طحن سطحها وكل سطح خطوة، كما هو موضح في الشكل 2-2.
صورة
2.1.2 تحديد تدرج الصلابة
يتم استخدام طريقة الصلابة لتحديد عمق الطبقة المتصلبة السطحية، والتي تعتمد على منحنى تدرج الصلابة من السطح إلى الداخل.
عادة ما يتم قياس تدرج الصلابة باستخدام جهاز اختبار صلابة فيكرز، ولكن يمكن أيضًا استخدام جهاز اختبار صلابة نوب وفقًا للشروط المتفق عليها بين طرفي الاتفاقية. يمكن أن يكون النطاق المطبق لقوة الاختبار {{0}}.9807~9.807N (0.1~1kgf).
ويتم قياس تدرج الصلابة في موقعين أو أكثر بناء على الاتفاق بين أطراف الاتفاقية. وينبغي رسم نتائج القياس في كل موقع على شكل منحنى تغير الصلابة نسبة إلى المسافة من السطح.
يظهر موضع قياس الصلابة في طريقة الجدول في الشكل {{0}}. ضمن عرض 1.5 مم، يتم قياس صلابة فيكرز على واحد أو أكثر من الخطوط المتوازية المتعامدة مع السطح. يجب أن تتوافق المسافة بين هذه الخطوط المتوازية مع المتطلبات القياسية لاختبار صلابة فيكرز. يجب ألا تقل المسافة (Δd) بين كل مسافة بادئة متجاورة عن الأوقات العادية لقطر المسافة البادئة. يجب ألا يتجاوز فرق المسافة (d2-d1) بين مراكز المسافات البادئة المتعاقبة والسطح 0.1 مم. يجب أن تكون دقة قياس المسافة من مركز المسافة البادئة إلى السطح ضمن ± 25 ميكرومتر.
صورة
يجب أن تكون المسافة من المركز إلى السطح للمسافة البادئة الأولى (d1) على السطح 2.5 مرة على الأقل قطري المسافة البادئة لصلابة فيكرز.
استنادًا إلى البيانات المقاسة، يمكن رسم المنحنى الموضح في الشكل 2-4، ويمكن الحصول على عمق الطبقة المتصلبة المقابل بناءً على تعريفات أعماق الطبقة المتصلبة المختلفة.
صورة
2.2 تحديد عمق الطبقة الصلبة المكربنة أو المتردة بالكربون من الأجزاء الفولاذية
يتم قياس عمق الطبقة الصلبة المكربنة أو المتردة بالكربون للأجزاء الفولاذية (أكبر من 0.3 مم) بشكل عام باستخدام الطريقة المحددة في GB/T 9450-2005 "تحديد والتحقق من عمق الطبقة المكربنة والطبقة الصلبة المروية من الأجزاء الفولاذية". وهذه الطريقة هي أيضًا طريقة التحكيم الوحيدة.
2.2.1 تعريف عمق الكربنة وتبريد الطبقة الصلبة
GB/T 9450-2005 ينص على أن المسافة الرأسية من سطح الجزء إلى النقطة التي تكون فيها قيمة صلابة فيكرز 550HV1 هي عمق الطبقة الصلبة الكربنة والتبريد. يُطلق على 550HV1 اسم قيمة الصلابة الحدية. وينطبق هذا التعريف على قطعة العمل التي تم كربنة أو نيترة كربونية وترويها، وتكون قيمة الصلابة عند عمق الطبقة المتصلبة المسقية من السطح (المحددة بالمركز) أقل من 450HV. عندما تكون النقطة أعلى من 450HV، يجب تحديد قيمة محددة أكبر من 550HV (مع 25HV كمستوى أول) كحد أقصى للصلابة. إذا كانت قيمة الصلابة الأساسية في هذا الموقع هي 470HV، فيجب تعيين قيمة الصلابة الحدية على 575HV. وفي حالة وجود اتفاقية فنية أخرى، سيتم تنفيذ أحكام الاتفاقية.
2.2.2 تحديد عمق الطبقة المتصلبة بطريقة الصلابة
استخدم حملًا قدره {{0}}.9807~9.807N (شائع الاستخدام: 0.9807~2.942N) لقياس منحنى تدرج الصلابة من السطح إلى الداخل وفقًا للطريقة المقدمة في القسم 2.1. بشكل عام، ينبغي قياس منحنيين أو أكثر للصلابة في المواضع المتفق عليها بين الطرفين. حدد المسافة من سطح قطعة العمل حيث تكون قيمة الصلابة قيمة محددة (مثل 550HV أو قيمة صلابة Knoop المقابلة) بناءً على كل منحنى، كما هو موضح في الجدول في الشكل 2-4. عندما يكون الفرق بين كل قيمة أقل من أو يساوي 0.1 مم، يتم أخذ متوسط القيمة كعمق الطبقة المتصلبة. إذا كان الفرق أكبر من 0.1 ملم، فيجب تكرار الاختبار.
بشرط أن يتم تحديد عمق الطبقة الصلبة الكربنة والتبريد بشكل تقريبي، يمكن استخدام طريقة الاستيفاء للتحقق. في الموضع الذي تكون فيه المسافة من السطح أقل من عمق الطبقة المتصلبة المقدر d1 وأكبر من عمق الطبقة المتصلبة المقدر d2
(يجب ألا يتجاوز " d{{0}} d1 0.3 مم"). قم بقياس 5 قيم صلابة على الأقل (القيمة المتوسطة) على كل منها. الصور على التوالي. يمكن الحصول على عمق الطبقة المتصلبة (CHD) وفقًا لصيغة الاستيفاء (2-1):
صورة
في الصيغة d1 —— المسافة من السطح والتي تكون أقل من عمق الطبقة المتصلبة؛
d2 ——— المسافة من السطح أكبر من عمق الطبقة المتصلبة؛
الصورة - الوسط الحسابي لقيم قياس الصلابة عند d1 وd2، كما هو موضح في الشكل 2-5؛
الصورة - قيمة الصلابة الحدية (عادة 550HVI).
صورة
2.2.3 طريقة التعبير عن نتائج قياس عمق الكربنة والتبريد للطبقة المتصلبة
وفقا لشروط اختبار الصلابة، يتم التعبير عن عمق الطبقة الصلبة الكربنة والتبريد على النحو التالي:
صورة
2.2.4 طريقة الميتالوغرافيا لتحديد عمق الكربنة وتبريد الطبقة الصلبة
عند قياس عمق الطبقة المتصلبة باستخدام طريقة دراسة المعادن، يوصى باستخدام مجهر دراسة المعادن حيث يشغل عمق الطبقة المتصلبة 1/3 ~ 2/3 من مجال الرؤية.
يتم قياس طريقة فحص المعادن عمومًا على سطح اختبار فحص المعادن للمقطع العرضي الطبيعي للعينة المكربنة في ظل ظروف التبريد البطيء (حالة التوازن). لا يوجد معيار صناعي صارم وموحد لطريقة الحساب المحددة لعمق الطبقة الصلبة المكربنة والمروية. يعتمد بشكل عام على المواد الخام. (الفولاذ الكربوني، وسبائك الفولاذ) ويمكن تقسيم التكنولوجيا إلى 3 طرق، راجع الجدول 2-1.
صورة
صورة
مع التأكد من أن قطعة العمل تحتوي على منطقة عالية الكربون عميقة بما فيه الكفاية، فإنه من المطلوب أيضًا بشكل عام ألا يكون تدرج تركيز الكربون في المنطقة الانتقالية للطبقة المكربنة كبيرًا جدًا بحيث لا يؤدي إلى إبطاء طفرة الإجهاد بين الطبقة المكربنة والمصفوفة . لذلك، من المطلوب عمومًا أن يمثل مجموع الطبقة فوق اليوتكتويد وطبقة اليوتكتويد ما يقرب من 50% إلى 75% من إجمالي طبقة النفاذية.
2.2.5 تحديد عمق الطبقة الصلبة المكربنة الضحلة
بالنسبة لقطع العمل ذات عمق الطبقة المتصلبة المكربنة (النيترة الكربونية) أقل من 0.3 مم، لا تنطبق الطريقة المذكورة أعلاه، ولكن GB/T 9451-2005 "تحديد إجمالي عمق الطبقة المتصلبة أو عمق الطبقة المتصلدة الفعالة لقطع العمل الرقيقة يجب استخدام الطبقات السطحية من الأجزاء الفولاذية. الطريقة الموصوفة. تنص هذه المواصفة القياسية على أن المسافة من الطبقة المتصلدة المقاسة في الاتجاه الرأسي لسطح قطعة العمل إلى قيمة الصلابة الدقيقة المحددة تسمى عمق الطبقة المتصلدة الفعال، والمسافة المقاسة من الطبقة المتصلدة دون تغيير كبير في قيمة الصلابة الدقيقة تسمى عمق الطبقة المتصلدة الفعال. إجمالي عمق الطبقة المتصلبة.
طريقة القياس المحددة وطريقة التعبير هي نفس GB/T {{0}}، ولكن الحمل المستخدم لاختبار صلابة فيكرز يجب أن يكون بشكل عام 1.97N (0.2kgf) و2.94N ( 0.3 كجم ق).
2.3 تحديد عمق طبقة النتريد للأجزاء الفولاذية
يتم بشكل عام تحديد عمق طبقة النيترة (النيتروجين) للأجزاء الفولاذية وفقًا لـ GB/T 11354-2005 "الأجزاء الفولاذية - تحديد عمق طبقة النيترة وفحص الهيكل المعدني". تتضمن طرق القياس المحددة طريقة الصلابة وطريقة دراسة المعادن وطريقة الكسر. ومنها طريقة الصلابة وهي طريقة التحكيم.
2.3.1 تعريف عمق طبقة النيترة
عمق طبقة النيترة (النيتروكربنة) هو مجموع الطبقة المركبة السطحية وطبقة الانتشار.
يتم تحديدها بواسطة الصلابة: المسافة العمودية المقاسة من سطح العينة إلى نقطة أعلى بمقدار 50HV من قيمة صلابة فيكرز للركيزة هي عمق طبقة النيترة.
بالنسبة للأجزاء التي تتغير فيها صلابة طبقة النتريد من الفولاذ الكربوني أو الفولاذ منخفض الكربون بشكل لطيف للغاية، يمكن تعريف عمق طبقة النتريد على أنه المسافة من السطح على طول اتجاه السطح الرأسي حيث تكون صلابة فيكرز 30HV أعلى من صلابة فيكرز للمصفوفة. وفي حالة وجود اتفاقية فنية أخرى، سيتم تنفيذ أحكام الاتفاقية.
2.3.2 تحديد عمق طبقة النيترة بطريقة الصلابة
يتم استخدام طريقة الصلابة لقياس عمق طبقة النيترة. يتم استخدام صلابة فيكرز وفقًا للمعيار (يمكن أيضًا استخدام صلابة كنوب). قوة الاختبار هي {{0}}.9807~9.807N، وعادةً ما يتم استخدام 0.9807~2.942N.
يعتمد عمق طبقة النيترة على الصلابة الأساسية للجزء. من المطلوب أن تكون القيمة المتوسطة (الدقيقة حتى 10 أرقام) لقيم الصلابة النقطية 3- المقاسة عند 3 أضعاف عمق طبقة النيترة من السطح هي الصلابة الأساسية المقاسة.
