Pemeriksaan Metalografi Gear: Prinsip, Kaedah dan Pengetahuan Utama

Objektif Utama dan Item Pengesanan

• Kedalaman pengerasan permukaan: Penunjuk utama untuk rintangan haus pada gear yang dikeraskan karbon/dipadam (seperti yang disyaratkan oleh piawaian ISO 6336).
• Saiz butir: Mempengaruhi kekuatan dan ketangguhan gear (diklasifikasikan mengikut ASTM E112).
• Struktur mikro: Morfologi martensit, austenit tertinggal dan karbida menentukan prestasi lesu.
• Cacat permukaan: Mengesan kerosakan akibat penggilapan dan retak (mematuhi piawaian AIAG CQI-9).

Komponen Struktur Mikro Asas

• Ferrit (α): Struktur kubik (BCC) berpusat pada badan, lembut dan keras dengan kekerasan rendah (~ 80HV), biasa dalam keluli karbon rendah dan besi tulen.
• Austenit (γ): Struktur kubik (FCC) berpusat muka, plastisiti tinggi dan bukan magnetik, terdapat dalam keluli suhu tinggi atau aloi tinggi seperti keluli tahan karat 304 dan keluli mangan tinggi.
• Semenit (Fe3C): Sistem kristal ortorombik, keras dan rapuh (~ 800HV) dan meningkatkan ketahanan haus, terdapat dalam besi tuang putih dan keluli karbon tinggi.
• Martensit: Struktur tetragonal (BCT) berpusat badan, kekerasan tinggi (500 ~ 1000HV) yang diperolehi melalui penekan, digunakan dalam keluli dan keluli alat yang telah dipanaskan.

Morfologi Mikrostruktural Umum

Proses Ujian dan Kaedah Standard

Pengambilan sampel dan penyediaan sampel

• Kedudukan pengambilan sampel: bahagian atas gigi (mengkaji kesan pengerasan permukaan), akar gigi (menganalisis struktur mikro di kawasan kepekatan tekanan), bahagian rentas (mengukur gradien pengerasan kes).
• Langkah-langkah penyediaan utama: Pemotongan → Pemasangan → Penggilingan → Penggilap → Etching → Pengamatan mikroskopik.
• Pemasangan: Gunakan resin epoksi untuk perlindungan tepi (pemasangan sejuk disyorkan untuk mengelakkan kesan haba).
• Penggilap: Lapisan hingga kemasan cermin 0.05μm dengan pasta penggilap berlian untuk mengelakkan gangguan goresan.

Pilihan Etchant

Peralatan Ujian Utama

Mikroskop Optik (OM)

• Aplikasi: Pengamatan struktur mikro asas (contohnya, penentuan saiz butiran).
• Keperluan konfigurasi: pembesaran 500×~1000×, dilengkapi dengan perisian analisis imej (contohnya, Olympus Stream).

Mikroskop Elektron Pengimbas (SEM)

• Kelebihan: Pemerhatian resolusi tinggi terhadap inklusi bukan logam (contoh: MnS) dan analisis komposisi melalui EDS.
• Contoh kes: Kesan retak antara butir yang disebabkan oleh pengasingan sulfur dikesan dalam analisis patah kotak gear kuasa angin.

Pengujian Kekerasan Mikro

• Kaedah: Pengujian kekerasan Vickers (HV0.3~HV1) secara beransur-ansur untuk memplot lengkung pengerasan permukaan.
• Standard: ISO 2639 menakrifkan kedalaman pengerasan permukaan sebagai jarak dari permukaan ke substrat pada 550HV1.

Analisis mikrostruktur

Struktur Mikro Normal

Kecacatan Lazim dan Punca

• Pekarbonan berlebihan: Karbida rangkaian pada permukaan, meningkatkan kegetasan dan risiko pengelupasan permukaan gigi.
• Luka giling: Warna temper yang dinyah oleh pencucuhan (ASTM E1257), dielakkan dengan mengawal kadar suapan dan menggunakan roda giling CBN.
• Retak penempaan: Perambatan antara butir dengan hujung tajam (disahkan oleh SEM).