Kompleksowa analiza twardości śrub klasy 10.9

Śruby klasy 10.9 to powszechnie stosowane sześciokątne elementy złączne o wysokiej wytrzymałości. Dzięki dużej wytrzymałości i twardości są często stosowane w warunkach pracy, takich jak precyzyjne urządzenia mechaniczne i matryce narzędziowe. Jaki jest standardowy zakres twardości śrub klasy 10.9? W tym artykule przedstawiono analizę opartą na referencjach branżowych.

Najpierw przyjrzyjmy się wskaźnikom twardości śrub klasy 10.9. Zgodnie z normą krajową GB/T 3098.1 dotyczącą elementów złącznych, twardość rdzenia w skali Vickersa śrub klasy 10.9 waha się od HV320-380, co odpowiada twardości Rockwella HRC32-39. Ten zakres twardości należy osiągnąć poprzez rozsądne procesy hartowania i odpuszczania oraz obróbki cieplnej. W rzeczywistej produkcji śruby są poddawane austenityzowaniu, a następnie zanurzane w oleju hartowniczym w celu hartowania, a następnie poddawane odpuszczaniu w wysokiej temperaturze. Czas przetrzymywania i parametry temperaturowe hartowania i odpuszczania odgrywają decydującą rolę w końcowej twardości i kompleksowych właściwościach mechanicznych.

Następnie zagłębiamy się w praktyczne przypadki procesów produkcyjnych śrub klasy 10.9.

Proces Przypadek 1

Oznaczone jako schemat procesu 35CrMo, podczas gdy stal stopowa 40Cr jest faktycznie stosowana do produkcji śrub. Śruba ma średnicę 22 mm i długość 114 mm i służy do mocowania kół samochodów ciężarowych. Po hartowaniu i odpuszczaniu jego twardość powinna osiągnąć HV320-380 (HRC32-39), przy minimalnej wytrzymałości na rozciąganie 1040 MPa. Idealną strukturą metalograficzną jest hartowany sorbit.

Proces Przypadek 2

Schemat badania 1: Kucie na gorąco, a następnie obróbka skrawaniem z obróbką cieplną w piecu z taśmą siatkową. Ustawienia temperatury Strefy 1–4 dla hartowania wynoszą odpowiednio 860-870-870-860 stopni, przy całkowitym czasie hartowania wynoszącym około 90 minut, po którym następuje hartowanie w oleju w celu ochłodzenia. Twardość po hartowaniu osiąga HRC49-52. Temperatura odpuszczania dla strefy 1-3 jest równomiernie ustawiona na 510 stopni, a twardość po odpuszczaniu wynosi HRC32-35. Wyniki kontroli wykazują, że wytrzymałość na rozciąganie wyrobów objętych tym procesem nie spełnia wymagań klasy 10.9, stąd proces uznaje się za niekwalifikowany.

Schemat badania 2: Droga produkcyjna obejmująca wyżarzanie, fosforanowanie i formowanie przez wytłaczanie na zimno. Temperatury hartowania w strefie 1-4 w piecu z taśmą siatkową wynoszą 860-870-870-860 stopni, czas przetrzymywania hartowania około 90 minut, chłodzenie hartownicze w oleju; twardość po hartowaniu HRC49-52. Porównuje się dwa zestawy parametrów odpuszczania: Grupa 1: Temperatura odpuszczania 480 stopni dla wszystkich stref 1-3. Twardość po odpuszczaniu: HRC34-38, zmierzona wytrzymałość na rozciąganie: 1005 MPa. Podczas kontroli metalograficznej obserwuje się niewielką ilość nierozpuszczonego ferrytu. Grupa 2: Temperatura odpuszczania 460 stopni dla wszystkich stref 1-3. Twardość po odpuszczaniu: HRC36-40, zmierzona wytrzymałość na rozciąganie: 960 MPa, co nie spełnia wymagań minimalnych wytrzymałości na rozciąganie dla klasy 10.9.

Można zauważyć, że nawet jeśli twardość mieści się w docelowym zakresie, produkty w dalszym ciągu nie spełniają wymagań, jeśli wytrzymałość na rozciąganie nie spełnia wymagań. Drobny ferryt pogarsza właściwości mechaniczne śrub i powinien być ściśle kontrolowany w warunkach pracy o wysokich wymaganiach zmęczeniowych.

Podsumowując, kwalifikowany zakres twardości rdzenia dlaŚruby klasy 10.9to HV320-380, co odpowiada HRC32-39. Ogólne referencyjne parametry obróbki cieplnej: hartowanie w temperaturze 850 stopni z przetrzymywaniem przez 60 minut, potencjał węgla kontrolowany na poziomie 0,45, izotermiczny olej hartowniczy w temperaturze oleju 100 stopni, przetrzymywanie przez hartowanie przez 30 minut; odpuszczanie w temperaturze 480 stopni z przetrzymywaniem 120 minut. Podczas produkcji sama twardość nie może być brana za jedyne kryterium. Wytrzymałość na rozciąganie, granica plastyczności i inne właściwości mechaniczne muszą być zgodne z normami krajowymi. Najlepiej, aby w strukturze metalograficznej dominował hartowany sorbit. Nieidealne struktury, takie jak ferryt, należy minimalizować, aby uniknąć pogorszenia nośności i odporności śrub na zmęczenie.