Μεταλλογραφική Εξέταση Οδοντώσεων: Αρχές, Μέθοδοι και Βασικές Γνώσεις

Κύριοι Στόχοι και Αντικείμενα Ελέγχου

• Βάθος απόκρυψης: Ένας σημαντικός δείκτης για την αντοχή στη φθορά των γραναζιών που έχουν υφισταμένη απόκρυψη/μαζική σκλήρυνση (όπως απαιτείται από το πρότυπο ISO 6336).
• Μέγεθος κόκκων: Επηρεάζει την αντοχή και την ολκιμότητα των γραναζιών (βαθμολογείται σύμφωνα με το ASTM E112).
• Μικροδομή: Οι μορφές της μαρτενσίτης, της υπολειπόμενης αυστηνίτης και των καρβιδίων καθορίζουν την απόδοση σε κόπωση.
• Ελαττώματα επιφάνειας: Ανιχνεύει τα καψίματα από λείανση και τις ρωγμές (σύμφωνα με το πρότυπο AIAG CQI-9).

Βασικά Συστατικά της Μικροδομής

• Φερίτης (α): Κυβική κεντρομεταλλωμένη δομή (BCC), μαλακός και ανθεκτικός με χαμηλή σκληρότητα (~80HV), συνηθισμένος σε χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα και καθαρό σίδηρο.
• Αυστηνίτης (γ): Κυβική επιπεδοκεντρωμένη δομή (FCC), υψηλή πλαστικότητα και αμαγνητοσύνη, υπάρχει σε υψηλές θερμοκρασίες ή σε υψηλά κραματοποιημένο χάλυβα όπως το ανοξείδωτο χάλυβα 304 και τον υψηλού μαγγανίου χάλυβα.
• Τσιμέντης (Fe₃C): Ορθορομβικό κρυσταλλικό σύστημα, σκληρός και ψαθυρός (~800HV) και βελτιώνει την αντοχή στη φθορά, εμφανίζεται στο λευκό χυτοσίδηρο και στον υψηλού άνθρακα χάλυβα.
• Μαρτενσίτης: Δομή κυβικής κεντρομεταλλωμένης τετραγωνικής (BCT), υψηλή σκληρότητα (500~1000HV) που επιτυγχάνεται μέσω βαφής, χρησιμοποιείται σε επικρυσμένο χάλυβα και εργαλειοχάλυβα.

Κοινές μορφολογίες μικροδομής

Διαδικασία δοκιμής και τυποποιημένες μέθοδοι

Δοκιμαστική και προετοιμασία δειγμάτων

• Θέσεις δειγματοληψίας: Το πάνω μέρος του δοντιού (εκτιμά την επίδραση σκληρύνει επιφάνειας), ρίζα δοντιού (αναλύει τη μικροδομή σε περιοχές συγκέντρωσης άγχους), το τμήμα (μετρά την κλίση σκληρύνει περίπτωση).
• Βασικά βήματα προετοιμασίας: Κόψιμο → Εγκατάσταση → Στρίψιμο → Λούξευση → Έκτυψη → Μικροσκοπική παρατήρηση.
• Εγκατάσταση: Χρησιμοποιήστε επωξική ρητίνη για την προστασία των άκρων (συστήνεται η κρύα εγκατάσταση για την αποφυγή θερμικής πρόσκρουσης).
• Λούστρωση: Λούστρωση σε οπτική επιφάνεια 0,05 μm με χρυσαφένια χρώματα για την αποφυγή παρεμβολών από γρατσουνιές.

Επιλογή ετσαλυτή

Βασικός Εξοπλισμός Δοκιμών

Οπτικό Μικροσκόπιο (OM)

• Εφαρμογή: Βασική παρατήρηση μικροδομής (π.χ. βαθμονόμηση μεγέθους κόκκου).
• Απαιτήσεις διαμόρφωσης: Μεγέθυνση 500×~1000×, εξοπλισμένο με λογισμικό ανάλυσης εικόνας (π.χ. Olympus Stream).

Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο Σάρωσης (SEM)

• Πλεονεκτήματα: Παρατήρηση υψηλής ανάλυσης μη μεταλλικών εγκλεισμών (π.χ. MnS) και ανάλυση σύστασης μέσω EDS.
• Παράδειγμα περίπτωσης: Εντοπισμός διακρανιακών ρωγμών λόγω συσσώρευσης θείου σε ανάλυση θραύσης κιβωτίου ταχυτήτων αιολικής ενέργειας.

Δοκιμή Μικροσκληρότητας

• Μέθοδος: Δοκιμή βαθμίδας σκληρότητας Vickers (HV0,3~HV1) για την παραγωγή καμπυλών βαθιάς σκλήρυνσης.
• Πρότυπο: Το ISO 2639 ορίζει το βάθος βαθιάς σκλήρυνσης ως την απόσταση από την επιφάνεια μέχρι το υπόστρωμα στα 550HV1.

Ανάλυση μικροδομής

Κανονικές Μικροδομές

Συνηθισμένα Ελαττώματα και Αιτίες

• Υπερβολική ανθρακούχωση: Δίκτυο καρβιδίων στην επιφάνεια, με αύξηση της ψαθυρότητας και του κινδύνου αποφλοίωσης της επιφάνειας των δοντιών.
• Καύση λείανσης: Χρώματα επαγωμένου που αποκαλύπτονται με το βύθισμα (ASTM E1257), αποφεύγεται με τον έλεγχο της ταχύτητας πρόωσης και τη χρήση τροχών λείανσης CBN.
• Ρωγμές από βαφή: Διαδοχή κατά τα όρια κόκκων με αιχμηρά άκρα (επιβεβαιώνεται με SEM).