Bab 2 Penentuan Kedalaman Lapisan Pengerasan Permukaan
Melalui perlakuan panas kimia (quenching karburasi, quenching karbonitriding, nitridasi, dll.) atau perlakuan panas permukaan (quenching induksi, quenching api, quenching berkas elektron, dll.), serta infiltrasi logam dan infiltrasi non-logam, permukaan logam bagian dapat diolah sampai kedalaman tertentu. Lapisan yang diperkeras untuk memenuhi kebutuhan layanan. Berdasarkan premis untuk menentukan definisi lapisan yang mengeras, metode gradien kekerasan dapat digunakan untuk mengukur kedalaman lapisan yang mengeras. Jika terdapat antarmuka yang jelas antara lapisan yang diperkeras dan matriks, metode metalografi juga dapat digunakan.
Untuk preparasi benda uji, persyaratan umum untuk preparasi benda uji metalografi harus dipatuhi (lihat Bab 5, Bagian 5.1). Sampel harus dipasang untuk melindungi tepi permukaan sampel agar tidak dilubangi; sampel perlu terkikis secara normal untuk pengujian metalografi atau untuk memahami distribusi lapisan kekerasan saat menggunakan metode kekerasan. Saat mengukur kekerasan, disarankan untuk melakukannya dalam keadaan dipoles.
2.1 Aturan umum untuk menentukan kedalaman lapisan pengerasan permukaan
Penentuan kedalaman lapisan pengerasan yang diperoleh dalam kondisi proses tertentu harus dilakukan sesuai dengan persyaratan standar pengujian dan protokol teknis yang relevan.
2.1.1 Pemilihan sampel dan persiapan sampel
Sampel untuk mengukur kedalaman lapisan pengerasan permukaan harus diambil dari bagian-bagiannya setelah proses spesifik selesai. Luas dan jumlah yang diambil harus ditentukan dalam dokumen proses, dan sampel yang dikirimkan bersama tungku juga dapat dipilih sesuai dengan peraturan.
Kedalaman lapisan permukaan yang mengeras harus diukur pada penampang tegak lurus terhadap lapisan yang mengeras. Permukaan uji harus mencakup seluruh lapisan yang mengeras dan bagian dari struktur inti, dan harus sedekat mungkin dengan arah aksial bagian atau area yang ditentukan dalam perjanjian teknis.
Untuk sampel lapisan tipis yang mengeras, dapat digunakan spesimen berbentuk baji, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2-1. Spesimen langkah juga dapat digunakan saat menentukan batas kedalaman lapisan pengerasan permukaan. Ketinggian setiap anak tangga dari sampel anak tangga adalah 0.05 mm atau 0,10 mm, dan permukaannya serta setiap permukaan anak tangga harus digiling dan diproses, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2-2.
gambar
2.1.2 Penentuan gradien kekerasan
Metode kekerasan digunakan untuk menentukan kedalaman lapisan pengerasan permukaan, yang didasarkan pada kurva gradien kekerasan dari permukaan ke dalam.
Gradien kekerasan biasanya diukur menggunakan alat uji kekerasan Vickers, namun alat uji kekerasan Knoop juga dapat digunakan berdasarkan kondisi yang disepakati oleh kedua belah pihak dalam perjanjian. Kisaran gaya uji yang berlaku dapat berupa {{0}}.9807~9.807N (0.1~1kgf).
Gradien kekerasan diukur pada dua lokasi atau lebih berdasarkan kesepakatan antara pihak-pihak yang membuat perjanjian. Hasil pengukuran di setiap lokasi harus digambarkan sebagai kurva perubahan kekerasan relatif terhadap jarak dari permukaan.
Posisi pengukuran kekerasan ditunjukkan pada tabel metode pada Gambar {{0}}. Dalam lebar W 1,5 mm, kekerasan Vickers diukur pada satu atau lebih garis sejajar yang tegak lurus permukaan. Jarak antara garis paralel ini harus memenuhi persyaratan standar uji kekerasan Vickers. Jarak (Δd) antara masing-masing dua lekukan yang berdekatan tidak boleh kurang dari waktu normal diagonal lekukan tersebut. Perbedaan jarak (d2-d1) antara pusat lekukan yang berurutan dan permukaan tidak boleh melebihi 0,1 mm. Keakuratan pengukuran jarak dari pusat lekukan ke permukaan harus berada dalam jarak ± 25 μm.
gambar
Jarak pusat ke permukaan lekukan pertama (d1) pada permukaan harus setidaknya 2,5 kali diagonal lekukan kekerasan Vickers.
Berdasarkan data yang diukur, kurva yang ditunjukkan pada Gambar 2-4 dapat digambar, dan kedalaman lapisan yang diperkeras dapat diperoleh berdasarkan definisi berbagai kedalaman lapisan yang diperkeras.
gambar
2.2 Penentuan kedalaman lapisan bagian baja yang dikeraskan dengan karburasi atau karbonitrided
Kedalaman lapisan bagian baja yang diperkeras dengan pendinginan karburasi atau karbonitridasi (lebih besar dari 0.3 mm) umumnya diukur menggunakan metode yang ditentukan dalam GB/T 9450-2005 "Penentuan dan Verifikasi Kedalaman Karburasi dan Lapisan Bagian Baja yang Dikeraskan dan Dipadamkan". Metode ini Ini juga merupakan satu-satunya metode arbitrase.
2.2.1 Penentuan kedalaman karburasi dan quenching lapisan yang mengeras
GB/T 9450-2005 menetapkan bahwa jarak vertikal dari permukaan bagian ke titik di mana nilai kekerasan Vickers 550HV1 adalah kedalaman lapisan pengerasan karburasi dan pendinginan. 550HV1 ini disebut nilai kekerasan batas. Definisi ini berlaku untuk benda kerja yang telah dikarburasi atau dikarbonitrasi dan diquenching, dan nilai kekerasan pada kedalaman lapisan pengerasan quenching dari permukaan (didefinisikan sebagai tengah) kurang dari 450HV. Jika titiknya lebih tinggi dari 450HV, nilai spesifik yang lebih besar dari 550HV (dengan 25HV sebagai level pertama) harus dipilih sebagai batas kekerasan. Jika nilai kekerasan inti pada lokasi ini adalah 470HV, maka nilai kekerasan batas harus ditetapkan sebesar 575HV. Apabila terdapat perjanjian teknis lainnya, maka ketentuan perjanjian tersebut akan dilaksanakan.
2.2.2 Penentuan kedalaman lapisan yang mengeras dengan metode kekerasan
Gunakan beban {{0}}.9807~9.807N (umumnya digunakan: 0.9807~2.942N) untuk mengukur kurva gradien kekerasan dari permukaan ke dalam sesuai dengan metode yang diperkenalkan pada Bagian 2.1. Umumnya, dua atau lebih kurva kekerasan harus diukur pada posisi yang disepakati oleh kedua belah pihak. Tentukan jarak dari permukaan benda kerja yang nilai kekerasannya merupakan nilai yang ditentukan (misalnya 550HV atau nilai kekerasan Knoop yang sesuai) berdasarkan setiap kurva, seperti yang ditunjukkan pada tabel pada Gambar 2-4. Bila perbedaan antara masing-masing nilai kurang dari atau sama dengan 0,1 mm, nilai rata-rata diambil sebagai kedalaman lapisan yang mengeras. Jika perbedaannya lebih besar dari 0,1 mm, pengujian harus diulang.
Jika kedalaman lapisan pengerasan karburasi dan quenching telah ditentukan secara kasar, metode interpolasi dapat digunakan untuk verifikasi. Pada posisi dimana jarak dari permukaan kurang dari estimasi kedalaman lapisan pengerasan d1 dan lebih besar dari estimasi kedalaman lapisan pengerasan d2
("dari d{{0}} d1 tidak boleh melebihi 0,3 mm"). Ukur minimal 5 nilai kekerasan (nilai rata-rata) pada masing-masing nilai. Gambarnya masing-masing. Kedalaman lapisan yang mengeras (CHD) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus interpolasi (2-1):
gambar
Dalam rumusnya, d1—jarak dari permukaan yang kurang dari kedalaman lapisan yang mengeras;
d2 ———Jarak dari permukaan yang lebih besar dari kedalaman lapisan yang mengeras;
Gambar - rata-rata aritmatika dari nilai pengukuran kekerasan pada d1 dan d2, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2-5;
Gambar - nilai kekerasan batas (biasanya 550HVI).
gambar
2.2.3 Metode untuk menyatakan hasil pengukuran kedalaman lapisan yang diperkeras dengan karburasi dan quenching
Menurut kondisi uji kekerasan, kedalaman lapisan pengerasan karburasi dan pendinginan dinyatakan sebagai berikut:
gambar
2.2.4 Metode metalografi untuk menentukan kedalaman karburasi dan quenching lapisan yang mengeras
Saat mengukur kedalaman lapisan yang mengeras menggunakan metode metalografi, disarankan untuk menggunakan mikroskop metalografi yang kedalaman lapisan yang mengeras menempati 1/3~2/3 bidang pandang.
Metode metalografi umumnya diukur pada permukaan uji metalografi dari penampang normal sampel karburasi dalam kondisi pendinginan lambat (keadaan kesetimbangan). Tidak ada standar industri yang ketat dan terpadu untuk metode penghitungan spesifik kedalaman lapisan keras yang dikarburasi dan dipadamkan. Umumnya didasarkan pada bahan mentah. (Baja karbon, baja paduan) dan teknologinya dapat dibagi menjadi 3 metode, lihat Tabel 2-1.
gambar
gambar
Sambil memastikan bahwa benda kerja memiliki zona karbon tinggi yang cukup dalam, gradien konsentrasi karbon pada zona transisi lapisan karburasi juga secara umum tidak boleh terlalu besar untuk memperlambat mutasi tegangan antara lapisan karburasi dan matriks. . Oleh karena itu, secara umum jumlah lapisan hipereutektoid dan lapisan eutektoid diperlukan sekitar 50% hingga 75% dari total lapisan permeabilitas.
2.2.5 Penentuan kedalaman lapisan pengerasan karburasi dangkal
Untuk benda kerja dengan kedalaman lapisan pengerasan karburasi (karbonitriding) di bawah 0.3mm, metode di atas tidak dapat diterapkan, namun GB/T 9451-2005 "Penentuan kedalaman lapisan pengerasan total atau kedalaman lapisan pengerasan efektif tipis lapisan permukaan bagian baja" harus digunakan. metode yang ditentukan. Standar ini menetapkan bahwa jarak dari lapisan pengerasan yang diukur dalam arah vertikal permukaan benda kerja ke nilai kekerasan mikro yang ditentukan disebut kedalaman lapisan pengerasan efektif, dan jarak yang diukur dari lapisan pengerasan tanpa perubahan signifikan pada nilai kekerasan mikro disebut kedalaman lapisan pengerasan efektif. total kedalaman lapisan yang mengeras.
Metode pengukuran spesifik dan metode ekspresi sama dengan GB/T {{0}}, tetapi beban yang digunakan untuk uji kekerasan Vickers umumnya harus 1,97N (0.2kgf) dan 2,94N ( 0,3kgf).
2.3 Penentuan kedalaman lapisan nitridasi bagian baja
Penentuan kedalaman lapisan nitridasi (nitrokarburasi) pada bagian baja umumnya dilakukan sesuai dengan GB/T 11354-2005 "Bagian Baja - Penentuan Kedalaman Lapisan Nitridasi dan Inspeksi Struktur Metalografi". Metode pengukuran khusus meliputi metode kekerasan, metode metalografi dan metode rekahan. Diantaranya, metode kekerasan adalah metode arbitrase.
2.3.1 Definisi kedalaman lapisan nitridasi
Kedalaman lapisan nitridasi (nitrokarburasi) adalah jumlah dari lapisan senyawa permukaan dan lapisan difusi.
Ditentukan oleh kekerasan: Jarak vertikal yang diukur dari permukaan sampel ke titik 50HV lebih tinggi dari nilai kekerasan Vickers pada substrat adalah kedalaman lapisan nitridasi.
Untuk bagian di mana kekerasan lapisan nitridasi baja karbon atau baja paduan rendah karbon rendah berubah dengan sangat lembut, kedalaman lapisan nitridasi dapat didefinisikan sebagai jarak dari permukaan sepanjang arah permukaan vertikal di mana kekerasan Vickers adalah 30HV lebih tinggi dari kekerasan matriks Vickers. Apabila terdapat perjanjian teknis lainnya, maka ketentuan perjanjian tersebut akan dilaksanakan.
2.3.2 Penentuan kedalaman lapisan nitridasi dengan metode kekerasan
Metode kekerasan digunakan untuk mengukur kedalaman lapisan nitridasi. Kekerasan Vickers digunakan sesuai standar (kekerasan Knoop juga dapat digunakan). Gaya ujinya adalah {{0}}.9807~9.807N, dan biasanya digunakan 0.9807~2.942N.
Kedalaman lapisan nitridasi didasarkan pada kekerasan dasar bagian tersebut. Nilai rata-rata (akurat hingga 10 digit) dari nilai kekerasan titik 3-yang diukur pada 3 kali kedalaman lapisan nitridasi dari permukaan adalah kekerasan dasar yang diukur.
