Cienkie utwardzone warstwy powierzchniowe, uzyskane w wyniku obróbki cieplno-chemicznej, mają istotne znaczenie dla poprawy właściwości eksploatacyjnych wyrobów metalowych. Karbonitryzacja, azotowanie, cyjanowanie i nitrocementacja to procesy stosowane w celu zwiększenia twardości, odporności na zużycie i korozję powierzchni metali. Pomiar twardości takich warstw powierzchniowych jest ważnym etapem kontroli jakości obróbki i oceny zgodności uzyskanych właściwości z określonymi wymaganiami. Przygotowaliśmy zalecenia dotyczące pomiaru twardości cienkich utwardzonych warstw powierzchniowych, a w tym artykule omówimy najpopularniejsze metody.
Karbonitryzacja to proces dyfuzyjnego nasycania powierzchni stali węglem i azotem. Ta metoda pozwala uzyskać wysoką twardość powierzchni i zwiększoną odporność na zużycie. Pomiar twardości warstw karbonitryzowanych odbywa się zazwyczaj za pomocą mikrotwardościomierzy, które umożliwiają określenie twardości na głębokościach odpowiadających grubości warstwy, według skali Vickersa lub Knoopa.
Azotowanie to proces nasycania powierzchni metalu azotem w podwyższonych temperaturach, zapewniający wysoką twardość i odporność na zużycie, a także na korozję. Do pomiaru twardości warstw azotowanych stosuje się metody mikrotwardości, pozwalające określić zmiany twardości w zależności od głębokości warstwy. Ważną cechą warstw azotowanych jest ich jednorodność, którą kontroluje się również poprzez pomiary mikrotwardości.
Cyjanowanie polega na nasyceniu powierzchni metalu azotem i węglem przy użyciu soli cyjanowych w wysokich temperaturach, co pozwala uzyskać wysoką twardość i odporność na korozję warstwy powierzchniowej. Pomiar twardości warstw cyjanowanych odbywa się za pomocą mikrotwardościomierzy, które umożliwiają precyzyjny pomiar twardości na mikro-poziomie, co zapewnia dokładność i możliwość kontroli jakości obróbki.
Nitrocementacja to proces nasycania powierzchni stali azotem i węglem w środowisku amoniaku i gazów zawierających węgiel. Metoda ta łączy zalety cementacji i azotowania, pozwalając na uzyskanie wysokiej twardości i odporności na zużycie powierzchniowej warstwy. Do pomiaru twardości warstw nitrocementowanych stosuje się mikrotwardościomierze oraz metody mikroskopii optycznej, umożliwiające szczegółową analizę rozkładu twardości na głębokość.
Metody pomiaru twardości
Do pomiaru twardości cienkich utwardzonych warstw powierzchniowych najczęściej stosuje się metody mikrotwardości. Najbardziej rozpowszechnione metody to:
- Metoda Vickersa. Pomiar polega na wciskaniu piramidy diamentowej w powierzchnię materiału. Głębokość odcisku i wymiary pozostawionego śladu pozwalają na określenie twardości materiału.
- Metoda Knoopa. Podobna do metody Vickersa, ale wykorzystuje asymetryczną piramidę, co pozwala na dokładniejszy pomiar twardości cienkich warstw i powierzchni o ograniczonej grubości.
- Metoda Rockwella. Pomiar polega na wciskaniu stalowej kulki lub diamentowego stożka w powierzchnię materiału. Metoda ta pozwala na szybkie uzyskanie danych o twardości, jednak jest mniej precyzyjna dla cienkich warstw.
- Metoda Berkovicha. Stosowana do pomiaru mikrotwardości z wysoką precyzją, umożliwiając uzyskanie danych o właściwościach mechanicznych warstw powierzchniowych.
Pomiar twardości cienkich utwardzonych warstw powierzchniowych, uzyskanych w wyniku karbonitryzacji, azotowania, cyjanowania i nitrocementacji, jest kluczowy dla kontroli jakości obróbki i zapewnienia zgodności z określonymi wymaganiami. Wykorzystanie nowoczesnych metod mikrotwardości pozwala na precyzyjne pomiary twardości i jednorodności obróbki, co jest istotnym czynnikiem zapewniającym wysokie właściwości eksploatacyjne wyrobów metalowych.