Spesifikasi kekerasan mendominasi penempaan pelan tindakan rawatan haba. Banyak lukisan tidak membawa apa-apa melebihi nilai HB atau HRC, serta margin herotan yang dibenarkan. Tetapi kawalan kualiti dipacu-reka bentuk berjalan lebih mendalam-zon rawatan haba yang disetempatkan, keperluan kedalaman kotak untuk-komponen yang dikeraskan dan saling kekerasan teras semua membentuk kebolehpercayaan komponen akhir. Sasaran prestasi menentukan setiap penunjuk.
Kekerasan: Metrik Utama dengan Kaveat Kritikal
Ujian kekerasan mendominasi pengesahan kualiti lantai kedai-pantas, tidak merosakkan dan{1}}kos efektif. Kaitan antara kekerasan dan kekuatan tegangan menjadikannya pengganti praktikal untuk penilaian sifat mekanikal apabila ujian tegangan penuh tidak praktikal. ASTM A909/A909M secara eksplisit menghubungkan kekerasan kepada kekuatan hasil, kekuatan tegangan, pemanjangan dan keperluan kemuluran dalam penempaan keluli karbon aloi mikro.
Tetapi pergantungan buta pada nilai kekerasan buku panduan mencipta kegagalan medan. Analisis mod kegagalan mesti memacu sasaran kekerasan.
Batang tukul penempaan 10-tan tan yang dibuat daripada 40CrNi atau 35CrMo menggambarkan perkara ini. Spesifikasi awal menetapkan kekerasan rendah (241-270 HBW) berdasarkan pemuatan yang didominasi impak-dianggap. Kehidupan batang kekal pendek. Penyiasatan kegagalan mendedahkan patah keletihan-bukan kesan beban berlebihan-sebagai mekanisme utama. Menaikkan kekerasan kepada 38-43 HRC memanjangkan hayat perkhidmatan secara mendadak. Kekerasan yang lebih rendah adalah lebih selamat untuk kesan; kekerasan yang lebih tinggi terbukti betul untuk keletihan.
Pereka bentuk yang mengira taburan tegasan, menggunakan faktor keselamatan, menukar keperluan kekuatan melalui jadual penukaran kekerasan standard dan menyebutnya selesai-merindui perbualan mod kegagalan sepenuhnya. Kerja sejuk-dies menawarkan pelajaran sebaliknya. Penekanan berketepatan tinggi-meminta alatan kekerasan tinggi. Ketepatan mesin yang lemah digabungkan dengan tenaga hentaman berat, bagaimanapun, lebih suka kekerasan yang berkurangan sedikit untuk mengelakkan cipratan tepi atau patah sepenuhnya.
Kekuatan-Imbangan Ketangguhan: Hubungan Pelengkap
Gred keluli mempamerkan kelakuan kekuatan dan keliatan yang saling eksklusif. Penempaan struktur direka bentuk dengan margin keliatan yang berlebihan mengorbankan kekuatan, memacu komponen bersaiz besar dengan hayat keletihan yang terhad. Sebaliknya, perkakasan dan cetakan dioptimumkan semata-mata untuk rintangan haus-kekerasan maksimum, keliatan minimum-patah sebelum waktunya di bawah kesan kitaran.
Baki yang sesuai muncul daripada analisis keadaan perkhidmatan yang didokumenkan. Nilai kekuatan bahan yang diukur daripada spesimen ujian piawai jarang diterjemahkan terus kepada kekuatan struktur komponen-kesan saiz, kepekaan takuk dan keadaan tegasan baki mengubah-prestasi dunia sebenar dengan margin yang besar. Kekuatan tahap-sistem yang melibatkan komponen berinteraksi bersebelahan menambah pembolehubah lain.
Pembezaan kekerasan mengoptimumkan hayat pemasangan. Galas elemen bergolek meningkatkan hayat perkhidmatan apabila bola berjalan 2 HRC lebih keras daripada litar perlumbaan. Pinion pemacu automotif mengatasi prestasi apabila kekerasan permukaan melebihi gear mengawan sebanyak 2–5 HRC. Bahan yang sama pada kekerasan yang sama, sebaliknya, sering menghasilkan rintangan haus yang lemah dalam sentuhan gosokan.
Penyelarasan Teras dan Permukaan dalam Komponen yang Dikeraskan
Sarung-bahagian dikeraskan-karburkan, berkarbonit, aruhan dikeraskan, nitrid-meminta sasaran kekuatan teras khusus pada kedalaman kes tetap. Kekuatan teras yang berlebihan mengurangkan tekanan sisa mampatan permukaan yang bermanfaat, mengurangkan rintangan keletihan. Kekuatan teras yang tidak mencukupi menggerakkan permulaan keletihan ke dalam zon peralihan, mempercepatkan perambatan retak.
ISO 18203 menyeragamkan kaedah pengukuran kedalaman kes merentasi proses terma termasuk nyalaan, aruhan, pancaran elektron dan pengerasan laser, serta rawatan termokimia seperti pengkarbonan, karbonitriding dan nitriding. Dokumen itu mentakrifkan kedalaman pengerasan kes sebagai jarak menegak dari permukaan ke titik pengukuran kekerasan mencapai 550 HV setiap ISO 6507-1. Kedalaman kekerasan nitriding menentukan titik di mana kekerasan melebihi nilai teras sebanyak 50 HV.
Nisbah pengerasan optimum untuk gear berkarburkan jatuh antara 0.1 dan 0.15 kedalaman kes berkesan relatif. Banyak spesifikasi sedia ada berjalan jauh lebih mendalam daripada yang diperlukan. Mengurangkan kedalaman kotak kepada julat yang dioptimumkan ini secara serentak mengekalkan hayat keletihan sambil menyampaikan penjimatan tenaga yang boleh diukur.
