Спецификациите за твърдост доминират в плановете за топлинна обработка на коване. Много чертежи не съдържат нищо повече от стойностите на HB или HRC, плюс допустимата граница на изкривяване. Но-контролът на качеството, ръководен от дизайна, преминава по-дълбоко-локализирани зони за термична обработка, изисквания за дълбочина на кутията за повърхностно{4}}закалени компоненти и твърдост на сърцевината взаимодействат върху надеждността на крайния компонент. Целите за ефективност определят всеки показател.
Твърдост: Основният показател с критично предупреждение
Изпитването на твърдост доминира при проверката на качеството на цеховете,-бързо, без разрушаване и-рентабилно. Корелацията между твърдостта и якостта на опън го прави практичен заместител на оценката на механичните свойства, когато пълното изпитване на опън не е практично. ASTM A909/A909M изрично свързва твърдостта с изискванията за граница на провлачване, якост на опън, удължение и пластичност в изковки от микролегирана въглеродна стомана.
Но сляпото разчитане на стойностите за твърдост в наръчника води до повреди на полето. Анализът на режима на отказ трябва да управлява целите за твърдост.
10-тона ударна пръчка за коване, произведена от 40CrNi или 35CrMo, илюстрира това. Първоначалните спецификации предписват ниска твърдост (241-270 HBW) въз основа на предполагаемото-доминирано натоварване. Животът на пръта остана кратък. Изследването на повредата разкри счупване от умора - не претоварване от удар - като основен механизъм. Повишаването на твърдостта до 38-43 HRC значително удължава експлоатационния живот. По-ниската твърдост би била по-безопасна за удар; по-високата твърдост се оказа правилна за умора.
Проектантите, които изчисляват разпределението на напреженията, прилагат коефициенти на безопасност, преобразуват изискванията за якост чрез стандартни таблици за преобразуване на твърдостта и го наричат завършено-пропускат напълно разговора за режима на отказ. Студените{2}}щанции предлагат обратния урок. Високопрецизните-преси изискват инструменти с висока твърдост. Слабата точност на машината, съчетана със силна енергия на удара обаче, предпочита леко намалена твърдост, за да се предотврати отчупване на ръба или пълно счупване.
Сила-Баланс на издръжливост: Допълващата се връзка
Класовете стомана показват взаимно изключващи се характеристики на якост и издръжливост. Структурните изковки, проектирани с прекомерни граници на якост, жертват здравината, задвижвайки извънгабаритни компоненти с ограничен живот на умора. Обратно, инструменти и матрици, оптимизирани само за устойчивост на износване-максимална твърдост, минимална издръжливост-се счупват преждевременно при циклично въздействие.
Подходящият баланс възниква от документиран анализ на състоянието на услугата. Стойностите на якостта на материала, измерени от стандартизирани образци за изпитване, рядко се превеждат директно в структурната якост на компонента-ефектите на размера, чувствителността на прорезите и състоянията на остатъчно напрежение променят реалните-производителни характеристики със значителни граници. Силата на-системно ниво, включваща съседни взаимодействащи компоненти, добавя друга променлива.
Разликите в твърдостта оптимизират живота на сглобяването. Лагерите с търкалящ елемент увеличават експлоатационния живот, когато топката се движи с 2 HRC по-трудно от пистата. Пиньоните на автомобилното задвижване се представят по-добре, когато твърдостта на повърхността надвишава свързващата предавка с 2–5 HRC. Идентичен материал при еднаква твърдост, обратно, често произвежда лоша устойчивост на износване при контакт с триене.
Координация на ядрото и повърхността в закалени компоненти
Цементирани-закалени части-карбонизирани, карбонитрирани, индукционно закалени, азотирани-изискват специфични цели за здравина на сърцевината при фиксирана дълбочина на корпуса. Прекомерната якост на сърцевината намалява полезното остатъчно напрежение при натиск на повърхността, намалявайки устойчивостта на умора. Недостатъчната якост на сърцевината премества началото на умората в преходната зона, ускорявайки разпространението на пукнатини.
ISO 18203 стандартизира методите за измерване на дълбочината на корпуса при термични процеси, включително пламъчно, индукционно, електронно лъчево и лазерно закаляване, както и термохимични обработки като карбуризиране, карбонитриране и азотиране. Документът определя дълбочината на цементиране като вертикалното разстояние от повърхността до точката на измерване на твърдостта, достигащо 550 HV съгласно ISO 6507-1. Дълбочината на твърдост при азотиране определя точката, в която твърдостта надвишава основните стойности с 50 HV.
Оптималните коефициенти на втвърдяване за карбуризирани зъбни колела са между 0,1 и 0,15 относителна ефективна дълбочина на корпуса. Много от съществуващите спецификации са значително по-дълбоки от необходимото. Намаляването на дълбочината на кутията до този оптимизиран диапазон едновременно поддържа живота на умора, като същевременно осигурява измерими икономии на енергия.
