Examinarea Metalografică a Roților Dantate: Principii, Metode și Cunoștințe Cheie

Obiective principale și elemente de detecție

• Adâncimea călirii superficiale: Un indicator cheie pentru rezistența la uzură a roților dințate carburate/călite (conform cerințelor standardului ISO 6336).
• Mărimea granulației: Influentează rezistența și tenacitatea roții dințate (clasificată conform ASTM E112).
• Microstructura: Morfologia martensitei, austenitei reținute și a carburilor determină performanța la oboseală.
• Defecte de suprafață: Detectează arsurile datorate rectifierii și fisurile (conforme cu standardul AIAG CQI-9).

Constituenții de bază ai microstructurii

• Ferită (α): Structură cubică cu centru de corp (BCC), moale și tenace cu duritate scăzută (~80HV), frecvent întâlnită la oțelul cu conținut scăzut de carbon și la fierul pur.
• Austenită (γ): Structură cubică cu fețe centrate (FCC), plasticitate ridicată și nemagnetică, prezentă la temperaturi înalte sau în oțeluri bogate în aliaje, cum ar fi oțelul inoxidabil 304 și oțelul cu mangan înalt.
• Cementită (Fe₃C): Sistem cristalin ortorombic, dură și casantă (~800HV) și care îmbunătățește rezistența la uzură, întâlnită în fonta albă și în oțelul cu conținut ridicat de carbon.
• Martensită: Structură tetragonală cu centru de corp (BCT), duritate ridicată (500~1000HV) obținută prin călire, utilizată în oțeluri călite și oțeluri pentru scule.

Morfologii microstructurale comune

Procesul de testare și metodele standard

Prelevarea și pregătirea probelor

• Poziții de prelevare: vârful dintelui (evaluează efectul de călire superficială), rădăcina dintelui (analizează microstructura în zonele cu concentrare a tensiunilor), secțiune transversală (măsoară gradientul călirii de suprafață)
• Principalele etape de pregătire: tăiere → montare → lefuire → lustruire → atacare → observare microscopică
• Montare: utilizați rășină epoxidică pentru protecția marginilor (se recomandă montarea rece pentru a evita impactul termic)
• Lustruire: lustruiți până la o finisare speculară de 0,05μm cu pastă de lustruit diamant pentru a preveni interferența zgârieturilor

Selectarea agentului de atacare

Echipamente cheie de testare

Microscop optic (OM)

• Aplicație: Observarea de bază a microstructurii (de exemplu, clasificarea mărimii grăunților).
• Cerințe de configurare: Mărire 500×~1000×, echipat cu software de analiză a imaginilor (de exemplu, Olympus Stream).

Microscop electronic de baleiaj (SEM)

• Avantaje: Observarea cu rezoluție înaltă a incluziunilor nemetalice (de exemplu, MnS) și analiza compoziției prin EDS.
• Exemplu de caz: Fisuri intergranulare provocate de segregarea sulfului detectate în analiza fracturii cutiei de viteze pentru energie eoliană.

Testarea microduretății

• Metodă: Testarea gradientului de duritate Vickers (HV0,3~HV1) pentru trasarea curbelor de călire superficială.
• Standard: ISO 2639 definește adâncimea călirii superficiale ca distanța de la suprafață până la substrat la 550HV1.

Analiza microstructurii

Structuri microstructurale normale

Defecte comune și cauze

• Carburizare excesivă: Rețea de carbură la suprafață, crescând fragilitatea și riscul de desprindere a suprafeței dinților.
• Arsura prin rectificare: Culori de revenire evidențiate prin decapare (ASTM E1257), prevenite prin controlul vitezei de avans și utilizarea unor discuri de rectificare CBN.
• Fisuri de călire: Propagare intergranulară cu capete ascuțite (confirmată prin SEM).