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硬度计在热处理行业的应用

  来源:www.phjsccj.com
  热处理是提高和保证机械产品质量及可靠性、提高制造业市场竞争力的重要基础之一,其行业水平的高低对制造业发展起着举足轻重的作用。目前,我国的热处理行业除了少数厂家外,总体水平远不能适应加入WTO后热处理行业面临的更激烈的市场竞争环境。在这其中,我国的热处理检测设备更为落后。严重的限制和阻碍了工艺技术的发展和造成产品质量的不稳定,更重要的是不能有效的防止产品出现不必要的质量事故。下面我机械零件、工模具热处理后常用的硬度测试来举例。
  硬度是衡量金属材料软硬的一个指标,硬度值实际上不是一个单位的物理量,它是表征着材料的弹性、塑性、形变、强化率、强度和韧性等一系列不同物理量组合的一种综合性能指标,一般可以认为硬度是指金属表面上不大体积内抵抗变形破裂的能力。采用便携式里氏硬度计进行硬度检测的实用价值在于不必破坏工件并可成批检验零件,已成为产品质量检查、制定合理工艺和分析产品质量的重要实验方法之一。
  1、预处理工艺后测试
  这道工艺操作后的质量直接影响渗碳工艺操作后齿轴、内齿圈渗碳层硬度分布的均匀性、齿部的变形量。更重要的是芯部的强度(未渗层)。当用里氏硬度计测试齿轴的齿部及柄部、内齿圈的外圆内径及端面,如果发现测试的同一区域硬度高和低的相差较大,在审查仪表炉温、装炉方式、工艺冷却方式都正常的前提条件下,可根据硬度值高低差值及分布的状况,推断出工件内组织存在着偏析或带状组织。如金相图片显示的带状偏析因为用硬度法测试的实况是测试点在黑色的珠光体带硬度偏高,在白色铁素体带硬度偏低。这种组织缺陷在随后的渗碳淬火工艺操作中是不可能消除,而是被保留下来。一旦大型齿轴、内齿圈存在这种组织缺陷,在装机使用时不仅会造成使用寿命短的问题,而且常造成重大设备事故。当我们通过测试硬度法可推断出锻件中有这种带状偏析后,立即采用固溶处理工艺操作或其他消除带状偏析的工艺即可消除缺陷,从而防止设备事故的发生、减少损失。
  2、渗碳工艺后测试
  这道工艺氏齿轴与内齿圈的终热处理工艺,通常检验人员只对试样测试HRC硬度然后再切开试样做金相分析:渗层马氏体级别、碳化物级别、形态分布、残余奥氏体量形态、心部马氏体级别,再用显微硬度计测试渗层从表层至HV550硬度为深层深度以上操作作为终检。但从现场发生齿轴早期失效断轴,齿部严重磨损的事故分析中发现,实物的硬度低于试样的硬度,尤其常常出现在深层渗碳时,原因是实物齿轴、内齿圈与试样不是同块料上截取下来的,也不是同一炉所做的预处理。这样在实物与试样渗前原始组织不同,渗后的组织与硬度有一定差异,更主要的是在整个渗碳工艺操作中,由于工件的摆放及渗碳表面积巨大的差异(化学热处理吸收过程的相界面反应及主要因素中有一条渗入介质各组分的浓度与工件表面状态、表面形状、表面积大小及表面能量对化学热处理过程有重要的影响)把里氏硬度计测试出的硬度与试样上洛氏硬度计及显微硬度计测试出的硬度相比较、加之对试样渗层的金相组织分析结合起来,可较快而准确的找出产生质量问题的原因。加之作必要的工艺调整,可在工件组装前把事故隐患消除。
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