Kuinka hallita hiiltyneen teräksen pintahiilipitoisuutta?

Pintahiilipitoisuus ja sen jakautumisgradientti hiiltynyt teräs osilla on tärkeä vaikutus sen ominaisuuksiin. Korkea tai alhainen pintahiilipitoisuus tai hiilenpoisto vaikuttaa hiilettävien teräsosien pinnan vahvistumiseen. Yleensä hiiletysprosessi, mukaan lukien hiiltäminen → uunin ilmajäähdytys → mekaaninen käsittely → lämmityskarkaisu → puhdistus → karkaisu → hionta, hiominen uudelleenlämmityskarkaisuprosessi, jotta työkappaleen pinta saadaan hieman hiilen poistumaan, hiontakäsittelyt voivat poistaa hiilenpoistokerroksen ja korjata vääristymiä sammutusprosessi voi parantaa tehokkaasti tuotteiden mittatarkkuutta. Useat kokeet ovat osoittaneet, että hiiltyneiden osien pintahiilipitoisuus voi määrittää hiilenpoistokerroksen syvyyden ja varmistaa jauhatusvaran tarpeellisuuden.

 

Testin suunnittelukaavio

Hiiletysmateriaali 20CrMnMoH, pintahiilen pitoisuusvaatimukset 0.75% ~ 0.95%, hiilettävän tehokkaan kovettuvan kerroksen syvyys 1.8 ~ 2.4 mm, pinnan kovuus 56 ~ 62HRC. Koska hiilettävän teräsosan muoto ja rakenne eivät ole sopivia pintahiilen havaitsemiseen, uunin kanssa näytettä tulee käyttää kooltaan 25 mm × 50 mm ja määrä 6. Hiiletyslaitteet Ipsenin monikäyttöisten uunien tuotantolinjalle QTF -27-ERM.

(1) Hiiletys.

Uunin testiterästankolla, joka on merkitty nro. 1-6, hiiletys ilmajäähdytyksen jälkeen uunissa.

(2) Toissijainen karkaisu.

Hiiletyksen ja ilmajäähdytyksen jälkeen 4–6 testiterästankoa kuumennetaan uudelleen ja sammutetaan työkappaleella. Ilmakehän hiilipotentiaaliksi asetetaan 0.18 %, kuumennetaan 840 ℃ ± 10 ℃ 1 tunniksi ja Hofton K -öljy sammutetaan.

(3) Näytteen valmistelu.

25 mm × 10 mm pintahiilinäyte tehtiin testitangon päästä viivaleikkauksella ja testipinta ja etiketti 1 - 6 merkittiin.

(4) Pintahiilen havaitseminen. Puhdista pintahiilinäyte; Mittaa näytteen alkuperäinen pituus mikrometrillä ja kirjaa se ylös; Pinnan hiontamäärä 0.1 mm, mitattu ja kirjattu pituus; Pinnan hiilipitoisuus havaittiin suoralukuspektrometrillä; Mittaa pituus ja hiilipitoisuus kerran hiontaa kohden 0.1 mm.

(5) Tehokas kovettuvan kerroksen syvyyden tunnistus. Kovetetun kerroksen syvyys mitattiin Vickers-kovuustesterillä nro 4 - No.6 testitankoon.

(6) Hiilettyjen osien fyysinen tarkastus. Kovetetun kerroksen syvyys ja hiilettyjen osien metallografinen analyysi suoritettiin.

 

Testitulokset ja analyysi

Kolme näytettä jauhettiin 8 kertaa ja niiden pintahiilipitoisuus mitattiin. Jokaisen testisauvan yksittäinen jauhatusmäärä, kumulatiivinen jauhatusmäärä ja vastaava pintahiilipitoisuus tallennettiin yksityiskohtaisesti. Testitietojen mukaan nro 1 - 3 testattujen tankojen pintahiilipitoisuus on välillä 0.8 % - 0.85 % hiiletyksen ja ilmajäähdytyksen jälkeen ja pintahiilipitoisuuden jakautumiskäyrä laskee kevyesti lähellä pintakerrosta. Monikäyttöinen uunin tiivistyskyky ja ilmakehän suojavaikutus ovat parempia. Kuitenkin, koska ilmakehän hiilipotentiaalin asetus oli No.4-6 testitankojen toissijaisessa lämmityksessä paljon pienempi kuin hiiletyksessä, pinnan hiilipitoisuus "väheni" merkittävästi pinnassa ja hiilipitoisuus syvyys 0.1 ~ 0.15 mm oli 0.49 % ~ 0.58 %. Pintahiilipitoisuuden ollessa 0.75 % rajana, testitangon hiilenpoistokerroksen syvyys on noin 0.29–0.36 mm ja jauhatusvara on 0.3–0.4 mm prosessivaatimusten mukaan. Siksi hiottujen osien pinnan kovuus ja kulutuskestävyys voidaan taata hionnan jälkeen, ja kovetetun kerroksen syvyys hionnan jälkeen voi myös täyttää tuotteen lopulliset vaatimukset. Hiiltyneiden osien tarkastustulokset hionnan jälkeen on esitetty seuraavassa taulukossa.

Tarvikkeet	Pinnan kovuus HV	Karkaistu kerroksen syvyys / Mm	Karbidilaatu	Austeniitin jäännöstilavuus	Pinnan hiilenpoisto
20CrMnMoH	699	2.1	1	20%	Ei eristetty

 

Hiiletysterästangon ja hiiltävien osien testitulosten mukaan voimme tietää, että tasainen pinnan hiilipitoisuuden jakautuminen ja asianmukainen hionta karburoinnin jälkeen voivat parantaa pinnan kovuutta ja kulutusta kestävää suorituskykyä sekä mittatarkkuutta.