경도 사양은 단조 열처리 청사진을 지배합니다. 많은 도면에는 HB 또는 HRC 값과 허용되는 왜곡 여유가 포함되어 있지 않습니다. 그러나 설계{2}}중심의 품질 관리는 더 깊은-국부적인 열처리 영역, 표면 경화 부품에 대한 케이스 깊이 요구사항,{4}}코어 경도의 상호 작용이 모두 최종 부품 신뢰성을 형성합니다. 성과 목표는 모든 지표를 결정합니다.
경도: 중요한 주의 사항이 있는 기본 측정 항목
경도 테스트는 작업 현장 품질 검증을 좌우하며-빠르고 비파괴적이며 비용 효율적입니다-. 경도와 인장 강도 사이의 상관 관계는 전체 인장 시험이 실용적이지 않을 때 기계적 특성 평가를 위한 실용적인 대용물이 됩니다. ASTM A909/A909M은 경도를 미세 합금 탄소강 단조품의 항복 강도, 인장 강도, 연신율 및 연성 요구 사항과 명시적으로 연결합니다.
그러나 핸드북의 경도 값에 대한 맹목적인 의존은 현장 실패를 초래합니다. 고장 모드 분석은 경도 목표를 달성해야 합니다.
40CrNi 또는 35CrMo로 제작된 10-톤 다이 단조 해머 로드가 이를 보여줍니다. 초기 사양에서는 가정된 충격-지배 하중을 기준으로 낮은 경도(241-270 HBW)를 규정했습니다. 로드 수명은 짧았습니다. 고장 조사에 따르면 충격 과부하가 아닌 피로 파괴가 주요 메커니즘으로 밝혀졌습니다. 경도를 38-43 HRC로 높여 수명을 획기적으로 연장했습니다. 경도가 낮을수록 충격에 더 안전합니다. 더 높은 경도는 피로에 대한 올바른 것으로 입증되었습니다.
응력 분포를 계산하고, 안전 계수를 적용하고, 표준 경도 변환표를 통해 강도 요구 사항을 변환하고, 완료되었다고 말하는 설계자는{0}}고장 모드 대화를 완전히 놓칩니다. 냉간-작업 다이는 반대 교훈을 제공합니다. 고정밀 프레스에는 높은 경도의 툴링이 필요합니다. 그러나 높은 충격 에너지와 결합된 낮은 기계 정확도는 모서리 치핑이나 완전한 파손을 방지하기 위해 약간 감소된 경도를 선호합니다.
힘-인성 균형: 상호보완적인 관계
강종은 상호 배타적인 강도와 인성 거동을 나타냅니다. 과도한 인성 마진으로 설계된 구조적 단조품은 강도를 희생하여 피로 수명이 제한된 대형 부품을 구동합니다. 반대로, 순전히 내마모성-최대 경도, 최소 인성-을 위해 최적화된 툴링 및 다이는 주기적 충격에 의해 조기에 파손됩니다.
적절한 균형은 문서화된 서비스 상태 분석을 통해 도출됩니다. 표준화된 테스트 표본에서 측정된 재료 강도 값은 부품의 구조적 강도-크기 효과, 노치 민감도 및 잔류 응력 상태로 직접 변환되는 경우가 거의 없으며 실제-성능을 상당한 차이로 변화시킵니다. 인접한 상호 작용 구성 요소와 관련된 시스템{4}}수준 강도는 또 다른 변수를 추가합니다.
경도 차이로 인해 조립 수명이 최적화됩니다. 롤링 요소 베어링은 볼이 궤도보다 2HRC 더 세게 움직일 때 서비스 수명을 늘립니다. 자동차 드라이브 피니언은 표면 경도가 짝을 이루는 기어보다 2~5HRC 더 높을 때 성능이 뛰어납니다. 반대로 동일한 경도의 동일한 재료는 마찰 접촉 시 내마모성이 떨어지는 경우가 많습니다.
강화 부품의 코어 및 표면 조정
케이스-경화 부품-침탄, 탄질화, 유도 경화, 질화-는 고정된 케이스 깊이에서 특정 코어 강도 목표를 요구합니다. 과도한 코어 강도는 유익한 표면 압축 잔류 응력을 감소시켜 피로 저항을 낮춥니다. 불충분한 코어 강도는 피로 시작을 전이 영역으로 이동시켜 균열 전파를 가속화합니다.
ISO 18203은 화염, 유도, 전자빔 및 레이저 경화를 포함한 열 공정뿐만 아니라 침탄, 탄질화 및 질화와 같은 열화학 처리 전반에 걸쳐 케이스 깊이 측정 방법을 표준화합니다. 이 문서에서는 표면에서 ISO 6507-1에 따라 550HV에 도달하는 경도 측정 지점까지의 수직 거리로 표면 경화 깊이를 정의합니다. 질화 경도 깊이는 경도가 코어 값을 50HV 초과하는 지점을 지정합니다.
침탄 기어의 최적 경화율은 상대 유효 케이스 깊이가 0.1에서 0.15 사이입니다. 많은 기존 사양이 필요한 것보다 훨씬 더 깊이 실행됩니다. 케이스 깊이를 최적화된 범위로 줄이면 피로 수명을 유지하는 동시에 측정 가능한 에너지 절감 효과를 얻을 수 있습니다.
