Основные цели и элементы обнаружения

• Глубина закалки: Ключевой показатель износостойкости цементированных/закаленных шестерен (в соответствии со стандартом ISO 6336).
• Размер зерна: Влияет на прочность и вязкость шестерни (оценивается по ASTM E112).
• Микроструктура: Морфология мартенсита, остаточного аустенита и карбидов определяет усталостную прочность.
• Дефекты поверхности: Обнаруживает шлифовочные прижоги и трещины (в соответствии со стандартом AIAG CQI-9).

Основные микроструктурные составляющие

• Феррит (α): Объемно-центрированная кубическая (ОЦК) структура, мягкая и вязкая с низкой твердостью (~80HV), распространена в низкоуглеродистой стали и чистом железе.
• Аустенит (γ): Гранецентрированная кубическая (ГЦК) структура, высокая пластичность и немагнитность, присутствует в высокотемпературной или высоколегированной стали, такой как нержавеющая сталь 304 и высокомарганцовистая сталь.
• Цементит (Fe₃C): Ромбическая кристаллическая система, твердая и хрупкая (~800HV) и повышает износостойкость, встречается в белом чугуне и высокоуглеродистой стали.
• Мартенсит: Объемно-центрированная тетрагональная (ОЦТ) структура, высокая твердость (500~1000HV), полученная путем закалки, используется в закаленной стали и инструментальной стали.

Общие микроструктурные морфологии

Процесс испытаний и стандартные методы

Отбор проб и подготовка образцов

• Положения отбора проб: Вершина зуба (оценивает эффект поверхностного упрочнения), корень зуба (анализирует микроструктуру в зонах концентрации напряжений), поперечное сечение (измеряет градиент закалки).
• Основные этапы подготовки: Резка → Монтаж → Шлифовка → Полировка → Травление → Микроскопическое наблюдение.
• Монтаж: Используйте эпоксидную смолу для защиты краев (рекомендуется холодный монтаж, чтобы избежать термического воздействия).
• Полировка: Полируйте до зеркальной поверхности 0,05μм с использованием алмазной полировальной пасты, чтобы предотвратить помехи от царапин.

Выбор травителя

Основное испытательное оборудование

Оптический микроскоп (OM)

• Применение: Основное наблюдение микроструктуры (например, оценка размера зерна).
• Требования к конфигурации: Увеличение 500×~1000×, оснащенное программным обеспечением для анализа изображений (например, Olympus Stream).

Сканирующий электронный микроскоп (SEM)

• Преимущества: Наблюдение высокого разрешения неметаллических включений (например, MnS) и анализ состава с помощью EDS.
• Пример: Межкристаллитные трещины, вызванные сегрегацией серы, обнаружены при анализе разрушения редуктора ветряной электростанции.

Испытание микротвердости

• Метод: Испытание твердости по Виккерсу (HV0,3~HV1) с построением кривых закалки.
• Стандарт: ISO 2639 определяет глубину закалки как расстояние от поверхности до подложки при 550HV1.

Анализ микроструктуры

Нормальные микроструктуры

Общие дефекты и причины

• Чрезмерная цементация: Сетевые карбиды на поверхности, увеличение хрупкости и риска отслаивания поверхности зуба.
• Шлифовочный прижог: Цвета побежалости, выявляемые травлением (ASTM E1257), предотвращаются путем контроля скорости подачи и использования шлифовальных кругов CBN.
• Закалочные трещины: Межкристаллитное распространение с острыми концами (подтверждено SEM).