Yüzey karbon içeriği ve dağılım gradyanı karbonlanmış çelik parçaların özellikleri üzerinde önemli bir etkisi vardır. Yüksek veya düşük yüzey karbon içeriği veya karbonsuzlaştırma, karbonlamalı çelik parçaların yüzey güçlendirmesini etkileyecektir. Genel olarak, karbonlama → fırın hava soğutma → mekanik işleme → ısıtma söndürme → temizleme → tavlama → taşlama, karbonlama yeniden ısıtma söndürme işlemi dahil olmak üzere karbonlama işlemi, iş parçasının yüzeyini hafifçe karbonsuzlaştırabilir, öğütme işlemleri karbonsuzlaştırma tabakasını çıkarabilir ve bozulmayı düzeltebilir. söndürme işlemi, ürünlerin boyutsal doğruluğunu etkili bir şekilde artırabilir. Çeşitli deneyler, karbonlanmış parçaların yüzey karbon içeriğinin, karbonsuzlaştırma tabakasının derinliğini belirleyebildiğini ve öğütme payının gerekliliğini doğruladığını kanıtlamıştır.
Test tasarım şeması
Sementasyon malzemesi 20CrMnMoH, yüzey karbon konsantrasyonu gereksinimleri %0.75 ~ %0.95, karbonlama etkili sertleştirme katmanı derinliği 1.8 ~ 2.4mm, yüzey sertliği 56 ~ 62HRC. Sementasyonlu çelik parçanın şekli ve yapısı yüzey karbonunun tespiti için uygun olmadığından, fırınlı numune 25mm × 50mm boyutunda ve 6 miktarında kullanılmalıdır. Ipsen çok amaçlı fırın üretim hattı QTF için karbonlama ekipmanı -27-ERM.
(1) Karbürleme.
Fırın testi ile çelik çubuk hayır olarak işaretlenmiştir. 1-6, fırında hava soğutmasından sonra karbonlama.
(2) İkincil söndürme.
Karbonlama ve hava soğutmasından sonra, 4 ~ 6 test çelik çubukları yeniden ısıtılır ve iş parçası ile su verilir. Atmosferin karbon potansiyeli %0.18'e ayarlandı, 840 saat süreyle 10°C±1°C'ye ısıtıldı ve Hofton K yağı söndürüldü.
(3) Numune hazırlama.
25 mm x 10 mm yüzey karbon numunesi, test çubuğunun ucundan hat kesme ile yapıldı ve test yüzeyi ve etiket 1 ~ 6 işaretlendi.
(4) Yüzey karbon algılama. Yüzey karbon örneğini temizleyin; Numunenin orijinal uzunluğunu bir mikrometre ile ölçün ve kaydedin; Yüzey taşlama miktarı 0.1mm, ölçülen ve kaydedilen uzunluk; Yüzey karbon içeriği, doğrudan okuma spektrometresi ile saptandı; 0.1 mm öğütme başına uzunluk ve karbon içeriğini bir kez ölçün.
(5) Etkili sertleştirme katmanı derinliği tespiti. Sertleştirilmiş tabakanın derinliği, No.4 ~ No.6 test çubuğu için Vickers sertlik test cihazı ile ölçülmüştür.
(6) Karbürlenmiş parçaların fiziksel muayenesi. Sertleştirilmiş tabakanın derinliği ve karbürlenmiş parçaların metalografik analizi yapılmıştır.
Test sonuçları ve analiz
Üç numune 8 kez öğütülmüş ve yüzey karbon içeriği ölçülmüştür. Her bir test çubuğunun tek öğütme miktarı, kümülatif öğütme miktarı ve karşılık gelen yüzey karbon içeriği ayrıntılı olarak kaydedildi. Test verilerine göre, 1 ~ 3 numaralı test çubuklarının yüzey karbon içeriği, karbonlama ve hava soğutmasından sonra %0.8 ila %0.85 arasındadır ve yüzey karbon içeriği dağılım eğrisi, yüzey tabakası yakınında hafifçe azalır. Çok amaçlı fırın sızdırmazlık performansı ve atmosfer koruma etkisi daha iyidir. Ancak, No.4-6 test çubuklarının ikincil ısıtmasında atmosferin karbon potansiyeli ayarının karbonlamadakinden çok daha düşük olması nedeniyle, yüzeydeki karbon içeriği yüzeyde önemli ölçüde “azaldı” ve karbon içeriği yüzeyde önemli ölçüde azaldı. 0.1 ~ 0.15 mm derinlik %0.49 ~ %0.58 idi. Sınır olarak %0.75'lik yüzey karbon içeriği ile, test çubuğunun dekarbürizasyon tabakasının derinliği yaklaşık 0.29 ~ 0.36 mm'dir ve işlem gereksinimlerine göre öğütme payı 0.3 ~ 0.4 mm'dir. Bu nedenle, taşlamadan sonra karbonlanmış parçaların yüzey sertliği ve aşınma direnci garanti edilebilir ve taşlamadan sonra sertleştirilmiş tabakanın derinliği de ürünün nihai gereksinimlerini karşılayabilir. Taşlama sonrası karbonlanmış parçaların muayene sonuçları aşağıdaki tabloda gösterilmektedir.
Malzemeler | Yüzey sertliği
HV |
Sertleştirilmiş katman derinliği
/ Mm |
karbür kalitesi | Artık östenit hacmi | Yüzey dekarburizasyonu |
20CrMnMoH | 699 | 2.1 | 1 | %20 | Hayır |
Karbürleme çelik çubuğun ve karbonlama parçalarının test sonuçlarına göre, düzgün yüzey karbon içeriği dağılımının ve karbonlama su vermesinden sonra uygun taşlamanın, boyutsal doğruluğun yanı sıra yüzey sertliğini ve aşınmaya dayanıklı performansı iyileştirebileceğini bilebiliriz.