مشخصات سختی بر نقشه های عملیات حرارتی آهنگری غالب است. بسیاری از نقشه ها چیزی فراتر از مقادیر HB یا HRC، به علاوه حاشیه اعوجاج مجاز ندارند. اما-کنترل کیفیت مبتنی بر طراحی، عمیقتر-مناطق عملیات حرارتی موضعی، الزامات عمق محفظه برای اجزای سختشده سطح-و سختی هسته، قابلیت اطمینان اجزای نهایی را با هم مرتبط میسازد. اهداف عملکرد هر شاخص را تعیین می کند.
سختی: متریک اولیه با یک هشدار بحرانی
تست سختی بر تأیید کیفیت کف مغازه غالب است-سریع، غیر مخرب و مقرون به صرفه-. همبستگی بین سختی و استحکام کششی آن را به یک جایگزین عملی برای ارزیابی خواص مکانیکی تبدیل می کند، زمانی که آزمایش کشش کامل عملی نیست. ASTM A909/A909M به صراحت سختی را به استحکام تسلیم، استحکام کششی، ازدیاد طول و شکل پذیری در آهنگری های فولاد کربنی میکروآلیاژی متصل می کند.
اما اتکا کورکورانه به مقادیر سختی راهنما باعث ایجاد خرابی در میدان می شود. تجزیه و تحلیل حالت شکست باید اهداف سختی را هدایت کند.
میله چکش آهنگری 10 تنی ساخته شده از 40CrNi یا 35CrMo این را نشان می دهد. مشخصات اولیه سختی کم (241{8}}270 HBW) را بر اساس بارگذاری غالب بر ضربه فرضی- تجویز میکردند. عمر میله کوتاه ماند. بررسی شکست نشان داد شکستگی ناشی از خستگی - نه تاثیر اضافه بار - به عنوان مکانیسم اولیه. افزایش سختی به 38-43 HRC عمر مفید را به طور چشمگیری افزایش داد. سختی کمتر برای ضربه ایمن تر بود. سختی بالاتر برای خستگی درست است.
طراحانی که توزیع تنش را محاسبه میکنند، فاکتورهای ایمنی را اعمال میکنند، الزامات مقاومت را از طریق جداول تبدیل سختی استاندارد تبدیل میکنند و آن را تمام شده میگویند-به طور کامل گفتگوی حالت شکست را از دست میدهند. کار سرد- درس معکوس را ارائه می دهد. پرسهای دقیق-به ابزار سختی بالا نیاز دارند. با این حال، دقت ضعیف دستگاه همراه با انرژی ضربه سنگین، سختی کمی کاهش یافته را برای جلوگیری از بریدگی لبه یا شکستگی کامل ترجیح می دهد.
قدرت-تعادل سختی: رابطه مکمل
گریدهای فولادی استحکام و رفتار چقرمگی منحصر به فرد متقابل را نشان می دهند. آهنگریهای ساختاری طراحیشده با حاشیههای چقرمگی بیش از حد، استحکام را قربانی میکنند و اجزای بزرگ را با عمر خستگی محدود هدایت میکنند. برعکس، ابزار و قالبها صرفاً برای مقاومت در برابر سایش-حداکثر سختی، حداقل چقرمگی-شکستگی پیش از موعد تحت ضربه چرخهای بهینه شدهاند.
تعادل مناسب از تجزیه و تحلیل وضعیت خدمات مستند به دست می آید. مقادیر مقاومت مواد اندازهگیری شده از نمونههای تست استاندارد شده به ندرت مستقیماً به اثرات اندازه، حساسیت بریدگی، و حالتهای تنش پسماند استحکام ساختاری اجزاء ترجمه میشوند که عملکرد واقعی- جهانی را با حاشیههای قابلتوجهی تغییر میدهند. قدرت سطح سیستم{4}}شامل اجزای متقابل مجاور متغیر دیگری را اضافه می کند.
دیفرانسیل های سختی عمر مونتاژ را بهینه می کنند. یاتاقانهای عنصر غلتشی زمانی که توپ 2 HRC سختتر از مسیر مسابقه کار میکند، عمر مفید را افزایش میدهد. وقتی سختی سطح 2 تا 5 HRC بیشتر از دنده جفت شود، پینیون های محرک خودرو بهتر عمل می کنند. برعکس، مواد یکسان با سختی یکسان، اغلب مقاومت سایش ضعیفی در تماس با مالش ایجاد میکند.
هماهنگی هسته و سطح در اجزای سخت شده
بدنه-قطعات سخت شده-کربوریزه شده، کربونیترید شده، سخت شده القایی، نیترید شده-به اهداف استحکام هسته خاصی در عمق بدنه ثابت نیاز دارند. استحکام بیش از حد هسته، تنش پسماند فشاری مفید سطح را کاهش می دهد و مقاومت در برابر خستگی را کاهش می دهد. استحکام ناکافی هسته، شروع خستگی را به منطقه انتقال منتقل می کند و انتشار ترک را تسریع می کند.
ISO 18203 روشهای اندازهگیری عمق مورد را در فرآیندهای حرارتی از جمله شعله، القاء، پرتو الکترونی و سخت شدن لیزر، و همچنین درمانهای ترموشیمیایی مانند کربورسازی، کربونیتریدینگ و نیتریدینگ استاندارد میکند. این سند عمق سخت شدن مورد را به عنوان فاصله عمودی از سطح تا نقطه اندازه گیری سختی که به 550 HV در ISO 6507-1 می رسد تعریف می کند. عمق سختی نیتریدینگ نقطه ای را مشخص می کند که سختی 50 HV از مقادیر هسته فراتر می رود.
نسبت سخت شدن بهینه برای چرخ دنده های کربن دار بین 0.1 و 0.15 عمق مورد موثر نسبی قرار دارد. بسیاری از مشخصات موجود عمیق تر از حد لازم هستند. کاهش عمق محفظه به این محدوده بهینه شده، به طور همزمان باعث حفظ عمر خستگی و در عین حال صرفه جویی قابل اندازه گیری در انرژی می شود.
