Decarburization Depth Analysis Using Microindentation Hardness Testing

Význam tématu

Decarburizace povrchu oceli vede ke snížení tvrdosti a únavové životnosti, což může nepříznivě ovlivnit funkci součástí vystavených opotřebení a dynamickému zatížení. Monitorování hloubky této vrstvy je klíčové pro kontrolu kvality a zajištění spolehlivého chování materiálů po tepelném zpracování.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo kvantifikovat hloubku decarburizované vrstvy na tepelně zpracovaných ocelových šroubových spojích pomocí metody mikroindentace tvrdosti. Studie představuje postup přípravy vzorku, nastavení přístroje a vyhodnocení dat za účelem stanovení přesné hranice vrstvy s nedostatečným obsahem uhlíku.

Použitá metodika a instrumentace

Pro vyhodnocení tvrdosti při různých hloubkách byla použita metoda Knoopovy mikroindentace.

• Příprava vzorku: řezání pilou MSX255M2, zalití černou epoxidovou pryskyřicí, hrubé a jemné broušení a leštění postupně s platinovým a diamantovým médiem.
• Etchování: 2% roztok Nitalu po dobu 15 sekund pro zvýraznění struktury.
• Instrumentace: přístroj AMH55 s objektivy 10× a 50× (LM248AT).
• Kalibrace: kontrolní standardy mikroindentace podle LECO, NIST nebo obdobných certifikátů se stejnou zátěží a typem indentoru.
• Automatizace měření: softwarový panoptický snímek s následným vygenerováním vektoru 10 rovnoměrně rozmístěných indentací v rameni závitu.

Hlavní výsledky a diskuse

Měření ukázala postupný nárůst tvrdosti od povrchu (137 HK) směrem ke středu vzorku (197 HK). Pro stanovení hranice decarburizované vrstvy byl použit kritérium 75 % rozdílu mezi tvrdostí jádra a povrchu, což vyústilo v hodnotu 182 HK a hloubku vrstvy přibližně 110 µm. Data potvrzují spolehlivost mikroindentace na přesné určení hloubkového profilů tvrdosti.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda mikroindentace umožňuje:

• Rychlou a přesnou kvantifikaci hloubky decarburizace.
• Podporu QA/QC procesů při tepelném zpracování ocelí.
• Zajištění spolehlivosti a dlouhodobé životnosti mechanických součástí.

Budoucí trendy a možnosti využití

Vývoj automatizovaných systémů sledování tvrdosti spolu s pokročilým zpracováním obrazu a umělou inteligencí umožní vyšší přesnost, rychlost a úplnou integraci do výrobního workflow. Rovněž se očekává posun k nanohardness technikám pro analýzu ultra-tenkých povrchových vrstev.

Závěr

Studie prokázala, že mikroindentace tvrdosti na přístroji AMH55 je účinným nástrojem pro stanovení hloubky decarburizace ocelových dílů. Přesná příprava vzorku, kalibrace a automatizované měřicí postupy zajišťují opakovatelné a validní výsledky.

Reference

LECO Corporation. Decarburization Depth Analysis Using Microindentation Hardness Testing. Application Note. 2019.