Тонкі зміцнені поверхневі шари, отримані в результаті термохімічної обробки, мають суттєве значення для підвищення експлуатаційних характеристик металевих виробів. Карбонітрування, азотування, ціанування та нітроцементація – це процеси, які використовуються для поліпшення твердості, зносостійкості та корозійної стійкості металевих поверхонь. Вимірювання твердості таких поверхневих шарів є важливим етапом у контролі якості обробки та визначенні відповідності отриманих характеристик заданим вимогам. Ми підготували рекомендації щодо вимірювання твердості тонких зміцнених поверхневих шарів, а в цій статті розглянемо найпоширеніші з методів.
Карбонітрування – це процес дифузійного насичення поверхні сталі вуглецем і азотом. Цей метод дозволяє досягти високої твердості поверхні та підвищеної зносостійкості. Вимірювання твердості карбонітрованих шарів зазвичай здійснюється за допомогою мікротвердомірів. Ці прилади дозволяють визначати твердість на глибинах, що відповідають товщині обробленого шару, за шкалами Vickers або Knoop.
Азотування є процесом насичення поверхні металу азотом при підвищених температурах. Цей метод забезпечує високу твердість і зносостійкість, а також корозійну стійкість виробів. Для вимірювання твердості азотованих шарів застосовують методи мікротвердості, які дають можливість визначити зміну твердості з глибиною шару. Важливою характеристикою азотованих шарів є їх рівномірність, що також контролюється за допомогою вимірювань мікротвердості.
Ціанування полягає у насиченні поверхні металу азотом і вуглецем за допомогою ціаністих солей при високих температурах. Цей метод дозволяє досягти високої твердості та корозійної стійкості поверхневого шару. Вимірювання твердості ціанованих шарів здійснюється за допомогою мікротвердомірів, що дозволяють отримувати дані про твердість на мікрорівні. Такий підхід забезпечує точність вимірювань і можливість контролювати якість обробки.
Нітроцементація є процесом насичення поверхні сталі азотом і вуглецем в середовищі аміаку та вуглецевмісних газів. Цей метод поєднує переваги цементації та азотування, дозволяючи досягти високої твердості та зносостійкості поверхневого шару. Для вимірювання твердості нітроцементованих шарів використовують мікротвердоміри та методи оптичної мікроскопії, які дозволяють отримувати детальні дані про розподіл твердості з глибиною.
Методи вимірювання твердості
Для вимірювання твердості тонких зміцнених поверхневих шарів найчастіше використовують методи мікротвердості. Найпоширенішими методами є:
- Метод Vickers. Вимірювання здійснюється шляхом вдавлення піраміди з алмазу в поверхню матеріалу. Глибина вдавлення та розміри залишку дозволяють визначити твердість матеріалу.
- Метод Knoop. Цей метод подібний до методу Vickers, але використовує асиметричну піраміду, що дозволяє точніше вимірювати твердість тонких шарів та поверхонь з обмеженою товщиною.
- Метод Роквелла. Вимірювання здійснюється шляхом вдавлення сталевої кулі або алмазного конуса в поверхню матеріалу. Цей метод дозволяє швидко отримувати дані про твердість, проте він менш точний для тонких шарів.
- Метод Берковича. Використовується для вимірювання мікротвердості з високою точністю та дозволяє отримувати дані про механічні властивості поверхневих шарів.
Вимірювання твердості тонких зміцнених поверхневих шарів, отриманих в результаті карбонітрування, азотування, ціанування та нітроцементації, є критично важливим для контролю якості обробки та забезпечення відповідності заданим вимогам. Використання сучасних методів мікротвердості дозволяє отримувати точні дані про твердість та рівномірність обробки, що є ключовим фактором для забезпечення високих експлуатаційних характеристик металевих виробів.