Chapitre 2 Détermination de la profondeur de la couche durcie en surface
Par traitement thermique chimique (trempe par carburation, trempe par carbonitruration, nitruration, etc.) ou traitement thermique de surface (trempe par induction, trempe à la flamme, trempe par faisceau d'électrons, etc.), ainsi que par infiltration métallique et infiltration non métallique, la surface du métal les pièces peuvent être traitées jusqu'à une certaine profondeur. Couche durcie pour répondre aux exigences de service. Dans le but de déterminer la définition de la couche durcie, la méthode du gradient de dureté peut être utilisée pour mesurer la profondeur de la couche durcie. Lorsqu'il existe une interface claire entre la couche durcie et la matrice, la méthode métallographique peut également être utilisée.
Pour la préparation des échantillons, les exigences générales pour la préparation des échantillons métallographiques doivent être respectées (voir chapitre 5, section 5.1). L'échantillon doit être monté pour protéger le bord de la surface de l'échantillon contre le chanfreinage ; l'échantillon doit être érodé normalement pour les tests métallographiques ou pour comprendre la distribution de la couche de dureté lors de l'utilisation de la méthode de dureté. Lors de la mesure de la dureté, il est recommandé de le faire à l’état poli.
2.1 Règles générales pour la détermination de l'épaisseur de la couche durcie en surface
La détermination de la profondeur de la couche durcie obtenue dans des conditions de traitement spécifiques doit être effectuée conformément aux exigences des normes d'essai et des protocoles techniques pertinents.
2.1.1 Sélection et préparation des échantillons
Les échantillons destinés à mesurer la profondeur de la couche superficielle durcie doivent être prélevés sur les pièces une fois le processus spécifique terminé. La superficie et la quantité prélevée doivent être spécifiées dans les documents de processus, et les échantillons expédiés avec le four peuvent également être sélectionnés conformément à la réglementation.
La profondeur de la couche superficielle durcie doit être mesurée sur une section transversale perpendiculaire à la couche durcie. La surface d'essai doit inclure la totalité de la couche durcie et une partie de la structure centrale, et doit être aussi proche que possible de la direction axiale de la pièce ou de la zone spécifiée dans l'accord technique.
Pour les échantillons en couche mince durcie, des éprouvettes en forme de coin peuvent être utilisées, comme le montre la figure 2-1. Les éprouvettes étagées peuvent également être utilisées pour déterminer les limites de la profondeur de la couche durcie en surface. La hauteur de chaque marche de l'échantillon de marche est de 0.05 mm ou 0,10 mm, et sa surface et chaque surface de marche doivent être meulées et traitées, comme le montre la figure 2-2.
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2.1.2 Détermination du gradient de dureté
La méthode de dureté est utilisée pour déterminer la profondeur de la couche superficielle durcie, qui est basée sur la courbe de gradient de dureté de la surface vers l'intérieur.
Le gradient de dureté est généralement mesuré à l'aide du duromètre Vickers, mais le duromètre Knoop peut également être utilisé dans les conditions convenues par les deux parties au contrat. La plage applicable de force d'essai peut être de {{0}}.9807~9.807N (0,1~1kgf).
Le gradient de dureté est mesuré en deux endroits ou plus après accord entre les parties à l'accord. Les résultats de mesure à chaque emplacement doivent être tracés sous la forme d’une courbe de changement de dureté par rapport à la distance à la surface.
La position de la mesure de dureté est indiquée dans la méthode du tableau de la figure {{0}}. Dans la largeur W de 1,5 mm, la dureté Vickers est mesurée sur une ou plusieurs lignes parallèles perpendiculaires à la surface. La distance entre ces lignes parallèles doit être conforme aux exigences de la norme d'essai de dureté Vickers. La distance (Δd) entre deux indentations adjacentes ne doit pas être inférieure aux temps normaux de la diagonale de l'indentation. La différence de distance (d2-d1) entre les centres des indentations successives et la surface ne doit pas dépasser 0,1 mm. La précision de la mesure de la distance entre le centre de l'indentation et la surface doit être comprise entre ± 25 μm.
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La distance centre-surface de la première indentation (d1) sur la surface doit être au moins 2,5 fois la diagonale de l'indentation de dureté Vickers.
Sur la base des données mesurées, la courbe représentée sur la figure 2-4 peut être tracée et la profondeur de couche durcie correspondante peut être obtenue sur la base des définitions de différentes profondeurs de couche durcie.
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2.2 Détermination de la profondeur de la couche de pièces en acier trempée, cémentée ou carbonitrurée
La profondeur de la couche de pièces en acier trempée carburée ou carbonitrurée (supérieure à 0,3 mm) est généralement mesurée à l'aide de la méthode spécifiée dans GB/T 9450-2005 "Détermination et vérification de la profondeur de la couche carburée". et couche trempée et durcie de pièces en acier". Cette méthode C'est aussi la seule méthode d'arbitrage.
2.2.1 Définition de la profondeur de la couche durcie par cémentation et trempe
GB/T 9450-2005 stipule que la distance verticale entre la surface de la pièce et le point où la valeur de dureté Vickers est de 550HV1 est la profondeur de la couche durcie par carburation et trempe. Ce 550HV1 est appelé valeur limite de dureté. Cette définition s'applique à la pièce qui a été carburée ou carbonitrurée et trempée, et la valeur de dureté à la profondeur de la couche durcie par trempe à partir de la surface (définie comme le centre) est inférieure à 450HV. Lorsque le point est supérieur à 450HV, une valeur spécifique supérieure à 550HV (avec 25HV comme premier niveau) doit être sélectionnée comme dureté limite. Si la valeur de dureté à cœur à cet endroit est de 470HV, la valeur limite de dureté doit être fixée à 575HV. S'il existe un autre accord technique, les dispositions de l'accord seront mises en œuvre.
2.2.2 Détermination de la profondeur de la couche durcie par la méthode de dureté
Utilisez une charge de {{0}},9807~9,807N (couramment utilisée : 0,9807~2,942N) pour mesurer la courbe de gradient de dureté de la surface vers l'intérieur. selon la méthode présentée dans la section 2.1. Généralement, deux ou plusieurs courbes de dureté doivent être mesurées à des positions convenues par les deux parties. Déterminez la distance par rapport à la surface de la pièce à usiner où la valeur de dureté est une valeur définie (telle que 550HV ou la valeur de dureté Knoop correspondante) en fonction de chaque courbe, comme indiqué dans le tableau de la figure 2-4. Lorsque la différence entre chaque valeur est inférieure ou égale à 0,1 mm, la valeur moyenne est considérée comme la profondeur de la couche durcie. Si la différence est supérieure à 0,1 mm, le test doit être répété.
À condition que la profondeur de la couche durcie par cémentation et trempe ait été grossièrement déterminée, la méthode d'interpolation peut être utilisée pour la vérification. À la position où la distance à la surface est inférieure à la profondeur estimée de la couche durcie d1 et supérieure à la profondeur estimée de la couche durcie d2
(Le " de d{{0}} d1 ne doit pas dépasser 0,3 mm"). Mesurez au moins 5 valeurs de dureté (valeur moyenne) sur chacun d'eux. Les images sont respectivement. La profondeur de la couche durcie (CHD) peut être obtenue selon la formule d'interpolation (2-1) :
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Dans la formule, d1 —— la distance à la surface qui est inférieure à la profondeur de la couche durcie ;
d2 ———La distance de la surface qui est supérieure à la profondeur de la couche durcie ;
Image - la moyenne arithmétique des valeurs de mesure de dureté en d1 et d2, comme le montre la figure 2-5 ;
Image - la valeur limite de dureté (généralement 550HVI).
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2.2.3 Méthode d'expression des résultats de mesure de la profondeur de la couche durcie par cémentation et trempe
Selon les conditions d'essai de dureté, la profondeur de la couche durcie par carburation et trempe est exprimée comme suit :
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2.2.4 Méthode métallographique pour déterminer la profondeur de la couche durcie par cémentation et trempe
Lors de la mesure de la profondeur de la couche durcie à l'aide de la méthode métallographique, il est recommandé d'utiliser un microscope métallographique dans lequel la profondeur de la couche durcie occupe 1/3 à 2/3 du champ de vision.
La méthode métallographique est généralement mesurée sur la surface d'essai métallographique de la section transversale normale de l'échantillon carburé dans des conditions de refroidissement lent (état d'équilibre). Il n’existe pas de norme industrielle stricte et unifiée pour la méthode de calcul spécifique de la profondeur de la couche durcie cémentée et trempée. Il est généralement basé sur la matière première. (Acier au carbone, acier allié) et la technologie peuvent être divisées en 3 méthodes, voir le tableau 2-1.
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Tout en garantissant que la pièce présente une zone à haute teneur en carbone suffisamment profonde, il est également généralement requis que le gradient de concentration en carbone dans la zone de transition de la couche carburée ne soit pas trop important pour ralentir la mutation de contrainte entre la couche carburée et la matrice. . Par conséquent, il est généralement requis que la somme de la couche hypereutectoïde et de la couche eutectoïde représente environ 50 % à 75 % de la couche de perméabilité totale.
2.2.5 Détermination de la profondeur de la couche durcie carburée peu profonde
Pour les pièces avec une profondeur de couche durcie cémentée (carbonitruration) inférieure à 0,3 mm, la méthode ci-dessus n'est pas applicable, mais GB/T 9451-2005 "Détermination de la profondeur totale de la couche durcie ou de la profondeur effective de la couche durcie de mince couches superficielles de pièces en acier" doivent être utilisées. méthode prescrite. Cette norme stipule que la distance entre la couche durcie mesurée dans la direction verticale de la surface de la pièce et la valeur de microdureté spécifiée est appelée la profondeur effective de la couche durcie, et la distance mesurée à partir de la couche durcie sans changement significatif de la valeur de microdureté est appelée la profondeur totale de la couche durcie.
La méthode de mesure spécifique et la méthode d'expression sont les mêmes que celles du GB/T {{0}}, mais la charge utilisée pour l'essai de dureté Vickers doit généralement être de 1,97 N (0,2 kgf) et de 2,94 N ( 0,3 kgf).
2.3 Détermination de la profondeur de la couche nitrurée des pièces en acier
La détermination de la profondeur de la couche de nitruration (nitrocarburation) des pièces en acier est généralement effectuée conformément à la norme GB/T 11354-2005 "Pièces en acier - Détermination de la profondeur de la couche de nitruration et inspection de la structure métallographique". Les méthodes de mesure spécifiques comprennent la méthode de dureté, la méthode métallographique et la méthode de fracture. Parmi elles, la méthode de dureté est la méthode d’arbitrage.
2.3.1 Définition de la profondeur de la couche de nitruration
La profondeur de la couche de nitruration (nitrocarburation) est la somme de la couche de composé superficiel et de la couche de diffusion.
Défini par dureté : La distance verticale mesurée depuis la surface de l'échantillon jusqu'à un point 50HV supérieur à la valeur de dureté Vickers du substrat est la profondeur de la couche de nitruration.
Pour les pièces où la dureté de la couche nitrurée d'acier au carbone ou d'acier faiblement allié à faible teneur en carbone change très doucement, la profondeur de la couche nitrurée peut être définie comme la distance de la surface dans la direction verticale de la surface où la dureté Vickers est de 30HV. supérieure à la dureté Vickers de la matrice. S'il existe un autre accord technique, les dispositions de l'accord seront mises en œuvre.
2.3.2 Détermination de la profondeur de la couche de nitruration par la méthode de dureté
La méthode de dureté est utilisée pour mesurer la profondeur de la couche de nitruration. La dureté Vickers est utilisée conformément à la norme (la dureté Knoop peut également être utilisée). La force de test est {{0}}.9807~9.807N, et 0,9807~2.942N est généralement utilisée.
La profondeur de la couche de nitruration dépend de la dureté de base de la pièce. Il est nécessaire que la valeur moyenne (précise à 10 chiffres) des valeurs de dureté ponctuelle 3- mesurées à 3 fois la profondeur de la couche de nitruration à partir de la surface soit la dureté de base mesurée.
