1.5 Контроль качества цементованных деталей

При контроле микроструктуры необходимо учитывать, что структура слоя после химико-термической обработки должна состоять в основном из мартенсита и некоторого количества остаточного аустенита. При этом в цементованных деталях допускается не более 25 % остаточного аустенита. В сердцевине цементованного зубчатого колеса структура должна состоять из бейнита или малоуглеродистого мартенсита.

Допустимые пределы отклонения структуры цементованного слоя устанавливают в соответствии с принятыми на заводах шкалах балльности, которые разрабатывают применительно к конкретным условиям производства и назначению изделия.[7]

Вид брака при цементации и способы их устранения.[8]

Вид брака	Причины возникновения	Способы устранения
Чрезмерно большая глубина цементованного слоя	Завышенная продолжительность выдержки при цементации; высокая температура цементации; неравномерная температура в печи	Устранить причины вызывающие брак; при завышенной глубине цементации брак неисправим
Заниженная глубина цементованного слоя	Недостаточная продолжительность выдержки при цементации; заниженная температура цементации; применение слабого углеродного потенциала; неравномерная температура в печи	Соблюдение технологического процесса
Повышенная концентрация углерода в цементованном слое	Применение сильного углеродного потенциала; завышенная продолжительность выдержки при цементации	То же
Пониженная концентрация углерода в цементованном слое	Применение слабого углеродного потенциала	Тщательная дозировка цементующих веществ
Неравномерная глубина цементованного слоя	Зажиренная и грязная поверхность изделия; отложение сажи при газовой цементации	Очистка поверхности изделий перед цементацией; тщательная дозировка цементующих веществ
Хрупкость (выкрашивание поверхностного слоя)	Применение активного углеродного потенциала; завышенная продолжительность выдержки	Снижение активности углеродного потенциала; соблюдение технологического процесса
Трооститная полоса или сетка	Внутреннее окисление; недостаточное насыщение поверхности углеродом; недостаточная скорость охлаждения при закалке; неправильно выбрана сталь (недостаточная прокаливаемость)	Соблюдение технологического процесса. Использовать сталь с пониженным содержанием хрома и марганца (не более 1 % каждого), дополнительно легированных молибденом (0,4-0,5 %)
Сетка цементита	Неравномерный углеродный потенциал при насыщении	Поддержание требуемого углеродного потенциала атмосферы
Высокое содержание остаточного аустенита	Неправильная термическая обработка. Неоптимальный режим цементации (перенасыщение поверхностного слоя углеродом, завышенная температура цементации или последующей закалки)	Подобрать правильный режим термической обработки.
Выделения феррита в виде сетки или отдельных включений	Некачественная исходная структура	Правильный выбор температурно-временных режимов горячей пластической деформации и последующего охлаждения заготовок, повышение температуры и длительности нагрева при цементации или закалке, увеличение скорости охлаждения при закалке

1.6 Деформация зубчатых колес при термической обработке

При термической обработке зубчатых колес происходит их деформирование, которое обусловлено структурными превращениями, связанными с изменениями объема, а также возникновением тепловых напряжений, вызывающих изменения формы колес. Зубчатые колеса массового производства, используемые в автомобилях, тракторах и других машинах, не подвергают дополнительной механической обработке зубьев после химико-термической обра­ботки, в связи, с чем необходимо стремиться максимально огра­ничить их деформацию при насыщении и термической обработке. Деформация определяет точность зацепления и в связи с этим уровень шума и долговечность шестерен в эксплуатации. Основными мерами по уменьшению деформации являются:

1. Качественная предварительная обработка заготовок.

Установлено, что источником деформации могут быть вну­тренние напряжения от обработки резанием. Они наиболее за­метны при нарезке зубьев некачественным (затупленным) инструментом либо при некачественной исходной структуре заготовок, ухудшающей условия резания. Поэтому, особенно при массовом производстве, создание оптимальной исходной структуры путем предварительной термической обработки приобретает важ­ное значение.

2. Применение непосредственной закалки с подстуживанием вместо закалки с повторного нагрева в 1,5—2 раза сокращает деформацию.

3. Применение ступенчатой закалки шестерен в горячем масле или расплавах солей. Обычно рекомендуется охлаждение в средах с температурой 150—190 °С, что примерно на 20 °С выше тем­пературы начала мартенситного превращения в цементованных сталях. При ступенчатой закалке деформация шестерен снижается в 1,5-2 раза по сравнению с обычной закалкой (в холодном масле).

4. Ограничение массы садки (обычно не более 100 кг на поддон), правильное размещение деталей в приспособлениях (на поддонах), исключающее их деформацию под собственной массой и обеспечивающее однородность условий нагрева, насыщения и охлаждения всех деталей садки, сохранение постоянства положения деталей на протяжении всего цикла химико-термической работки.

6. Закалка в штампах. Существует большая номенклатур зубчатых колес сложной конструкции, весьма чувствительных к короблению. Требуемая точность обеспечивается только при закалке в принудительно фиксированном состоянии (в штампах закалочных прессов). [2]