Твердость 40х: Конструкционная сталь характеристики, свойства

Химический состав

Fe железо 97%

Cr хром 0,8% — 1,1%

Mn марганец 0,5% — 0,8%

Сu медь до 0,3%

Ni никель до 0,3%

С углерод 0,36% — 0,44%

Si кремний 0,17% — 0,37%

Аналогичные стали или стали-заменители

ООО «Ионные технологии»

руководитель НИОКР, главный тех. эксперт

В.В. Богданов [email protected]

В результате исследований кинетики формирования, морфологии структурных зон и свойств азотированного слоя разработана диаграмма рекомендуемых режимов ионного азотирования конструкционных сталей, что позволяет конструкторам и технологам обосновано проектировать рациональные режимы обработки с учетом чертежных требований и условий эксплуатации конкретных деталей, а также прогнозировать параметры упрочнения для широкой номенклатуры существующих и вновь создаваемых сталей. читать дальше >>

ООО «Ионные Технологии»	руководитель НИОКР, главный тех.эксперт	В.В. Богданов [email protected]
ООО «Ионные технологии»	директор	А.В. Оборин [email protected]
ООО «Ионные технологии»	инженеры исследователи	Д. М. Кинзибаев И.С. Соколова Е.С. Уткин [email protected]

Улучшение качества поверхности металлических деталей является важнейшей составляющей в продлении срока службы изделия в целом. Такие эксплуатационные характеристики как износостойкость, коррозионная стойкость, термостойкость практически полностью зависят от состояния и свойств поверхностного слоя. Более 90% разрушений начинаются с поверхностных дефектов – трещин, задиров, эрозионных очагов, питинговой коррозии и прочее… читать дальше >>

марки сталей: 40Х

Планки для направляющего желоба из стали 40Х были упрочнены в нашей установке ионного азотирования. читать дальше >>

ООО «Ионные Технологии»	руководитель НИОКР, главный тех.эксперт	В.В. Богданов [email protected]
ООО «Ионные технологии»	директор	А. В. Оборин [email protected]
ООО «Ионные технологии»	инженеры исследователи	Д.М. Кинзибаев И.С. Соколова Е.С. Уткин [email protected]

Большинство современных механизмов и машин включают в себя зубчатые зацепления, посредством которых осуществляется передача крутящего момента. Зубчатые передачи служат для преобразования или передачи механической энергии. В связи с этим, предъявляются особые требования к надежности и качеству деталей, узлов, агрегатов кинематических систем. Для обеспечения высоких эксплуатационных свойств зубчатые зацепления подвергают различным методам термической (закалка, ТВЧ и др.) и химико-термической обработки (азотирование, цементация, нитроцементация, хромирование и др.). По сравнению с цементованной, азотированная сталь отличается более высокой поверхностной твердостью, большей износостойкостью, более высоким пределом выносливости, жаропрочностью, коррозионной стойкостью в различных средах. читать дальше >>

Азотирование различных типов конических колес с круговым профилем зуба, цилиндрических косозубых шестерён, колёс для шевронных и прямозубых зацеплений. За период с 2014 года проведены многочисленные работы по упрочнению широкой номенклатуры зубчатых передач из  сталей 40Х, 40ХН, 18ХГТ, 40ХН2МА, 38ХН3МФА, 38Х2МЮА. Оптимизированная технология с увеличением азотированных слоев обеспечивает стабильность получаемых результатов, сводит деформации деталей к минимуму (изменение размеров в допусках конструкторской документации), что позволяет заменить цементацию на большинстве тяжелонагруженных зубчатых передач. Современные методы ионного азотирования повышают поверхностную твердость деталей в 3-5 раз, за счет образования качественного нитридного и диффузионного слоя. читать дальше >>

К различным деталям машиностроения типа «Втулка», «Палец», «Шайба дистанционная», «Прокладка», «Шайба полуоси», «Фиксатор тяги», «Пластина» предъявляются высокие параметры твердости и износостойкости. Для соответствия этим требованиям поверхность деталей упрочняют методами химико-термической обработки (ХТО). читать дальше >>

Технология ионной химико-термической обработки позволяет создавать равномерные и бездефектные упрочнённые слои в широком диапазоне размеров, с неизменно высоким качеством и наилучшими прочностными характеристиками. Оборудование для ионного азотирования внедрено на большом количестве предприятий выпускающих резьбовые детали для нефтегазовой промышленности. Уникальные конструкторско-технологические решения освоены в массовом производстве, что позволяет выпускать крупные серии неизменно высокого качества. Инженеры нашего предприятия продолжают поисковые и научно-исследовательские работы по оптимизации режимов ионной ХТО. читать дальше >>

Определение твердости по Бринеллю/Кнупу/Виккерсу с помощью CHD Master+

Варианты испытательной силы Методы испытания и приложение силы

• Qness 10 CHD Master+
• Qness 30 CHD Master+
• Qness 60 CHD Master+

Vickers
DIN EN ISO 6507, ASTM E-384, ASTM E92

• HV 0,00025
• ВН 0,0005
• ВН 0,001
• ВН 0,002
• ВН 0,005
• ВН 0,01
• ВН 0,02
• ВН 0,025
• ВН 0,05
• ВН 0,1
• ВН 0,2
• ВН 0,3
• ВН 0,5
• ВН 1
• ВН 2
• ВН 3
• ВН 5
• ВН 10

Кнуп
DIN EN ISO 4545, ASTM E-384, ASTM E92

• HK 0,00025
• Гонконг 0,0005
• Гонконг 0,001
• Гонконг 0,002
• Гонконг 0,003
• Гонконг 0,005
• Гонконг 0,01
• Гонконг 0,02
• Гонконг 0,025
• Гонконг 0,05
• Гонконг 0,1
• НК 0,2
• НК 0,3
• НК 0,5
• Гонконг 1

Бринелль
DIN EN ISO 6506, ASTM E-10

• HBW 1/1
• Полная ширина 1/2,5
• HBW 1/5
• HBW 1/10

Integrated conversions:
DIN EN ISO 18265, DIN EN ISO 50150, ASTM E-140

Vickers
DIN EN ISO 6507, ASTM E-384, ASTM E92

• HV 0. 00025
• ВН 0,0005
• ВН 0,001
• ВН 0,002
• ВН 0,005
• ВН 0,01
• ВН 0,02
• ВН 0,025
• ВН 0,05
• ВН 0,1
• ВН 0,2
• ВН 0,3
• ВН 0,5
• ВН 1
• ВН 2
• ВН 3
• ВН 5
• ВН 10
• ВН 20
• ВН 30

Кнуп
DIN EN ISO 4545, ASTM E-384, ASTM E92

• HK 0,00025
• Гонконг 0,0005
• Гонконг 0,001
• Гонконг 0,002
• Гонконг 0,003
• Гонконг 0,005
• Гонконг 0,01
• Гонконг 0,02
• Гонконг 0,025
• Гонконг 0,05
• Гонконг 0,1
• НК 0,2
• НК 0,3
• НК 0,5
• Гонконг 1
• Гонконг 2

Бринелль
DIN EN ISO 6506, ASTM E-10

• HBW 1/1
• Полная ширина 1/2,5
• HBW 1/5
• HBW 1/10
• HBW 1/30
• Вес 2,5/31,25

Встроенные преобразования:
DIN EN ISO 18265, DIN EN ISO 50150, ASTM E-140

Vickers
DIN EN ISO 6507, ASTM E-384, ASTM E92

• HV 0,00025
• ВН 0,0005
• ВН 0,001
• ВН 0,002
• ВН 0,005
• ВН 0,01
• ВН 0,02
• ВН 0,025
• ВН 0,05
• ВН 0,1
• ВН 0,2
• ВН 0,3
• ВН 0,5
• ВН 1
• ВН 2
• ВН 3
• ВН 5
• ВН 10
• ВН 20
• ВН 30
• ВН 50
• ВН 60

Кнуп
DIN EN ISO 4545, ASTM E-384, ASTM E92

• HK 0,00025
• Гонконг 0,0005
• Гонконг 0,001
• Гонконг 0,002
• Гонконг 0,003
• Гонконг 0,005
• Гонконг 0,01
• Гонконг 0,02
• Гонконг 0,025
• Гонконг 0,05
• Гонконг 0,1
• НК 0,2
• НК 0,3
• НК 0,5
• Гонконг 1
• Гонконг 2

Бринелль
DIN EN ISO 6506, ASTM E-10

• HBW 1/1
• Полная ширина 1/2,5
• HBW 1/5
• HBW 1/10
• HBW 1/30
• Вес 2,5/31,25
• Вес 2,5/62,5
• HBW 5/62,5 (> 30 HBW)

Встроенные преобразователи:
DIN EN ISO 18265, DIN EN ISO 50150, ASTM E-140

Готово к испытаниям

Индентор Виккерса и 3 линзы входят в базовый комплект – без ограничений по методам испытаний; все этапы тестовой нагрузки доступны и могут быть немедленно использованы.

Полностью автоматическая последовательность испытаний

с электронной нагрузкой и замкнутой цепью.

6-местная револьверная головка для смены инструмента

6-местная револьверная головка для смены инструмента входит в стандартную комплектацию и предлагает достаточно места для различных методов испытаний.

Оптимальный останов

Режим экономии времени завершает серию испытаний, как только нижний предел твердости будет ниже нижнего предела.

Простое начало полностью автоматизированного измерения твердости

Самое большое испытательное пространство

Сложная конструкция из анодированного алюминия обеспечивает большое и хорошо организованное испытательное пространство. Полностью автоматический XY-слайд с высокоточной инкрементальной системой измерения может быть оснащен однократным держателем образца. Кроме того, в программном обеспечении можно управлять журналами для конкретных клиентов и создавать их.

Революционная 3D-концепция

Интуитивный, четко структурированный и профессиональный: Qpix Control2 представляет новое поколение программного обеспечения для измерения твердости, разработанное для обеспечения максимального удобства пользователя.

Дополнительная информация о программном обеспечении Qpix Control2 ›

Функция шаблона

• Типы измерений: CHD, NHD, SHD, рядовые измерения, быстрые одиночные измерения в желаемую позицию
• Начальная точка строки автоматически определяется функцией Auto-Snap

Протокол и представление данных

Широкий диапазон вариантов структурирования для сохраненных данных об элементах тестирования. Адаптируемый контент для файлов экспорта и содержимого протоколов.

Модульное расширение с помощью камеры для образцов изображения

Модульное обновление с камерой для образцов изображений для CHD Master возможно в любое время – так как «CHD MASTER +» готов к новым приложениям.

Профессиональные приложения с CHD MASTER+

Образцовая камера

Максимальное удобство работы обеспечивается системой цветных камер USB 3.0 — 5 Мп для захвата всего образца и идеального обзора в протоколах испытаний.

Тестирование нескольких образцов и многослойность

При использовании держателей образцов Qness варианты CHD Master+ позволяют проводить испытания до 8 встроенных образцов одновременно, даже если в один образец помещается несколько образцов.

2D/3D Mapping

Распределение твердости по частичным сегментам или целым плоскостям испытуемых образцов. Цветное представление в 2D и перспективное свободное 3D скручивание на образце изображения.

Распознавание краев

Функция программного модуля Qness Распознавание краев заключается в автоматической адаптации точек начала тестового ряда к краю образца при использовании шаблонов проекта и образца. Модуль повышает автоматизацию машин и является идеальным дополнением к стандартизированной функции AutoSnap.

от CHD до образцов сварки

В дополнение к быстрому и простому испытанию CHD/NHD/SHD, для которого в основном предназначена машина, по желанию также можно модернизировать машину с помощью функций для образцов сварки и визуальных контрольных точек для очень большие рабочие детали.

QNESS 30.10.60 HAB MASTER+ Технические данные

Поддержанные методы испытаний	Vickers, Knoop, Brinell
.
Устройство смены инструмента	6-местное, моторизованное
Программное обеспечение	Qpix Control2
0470
Test anvil / Cross slide	motorized
Traverse path X/Y/Z	X 150 / Y 150 / Z 145 mm
Weight of basic machine	58 kg
Интерфейс данных	1x USB3.0: Интерфейс ПК-тестер
Повторяемость x/y Slide	+/- 3,5 мкм
Система камеры
Система камеры
Система камеры
Система камеры	5 MP MP. вес заготовки	50 кг
Блок питания	230~1/N/PE, 110~1/N/PE
Макс. Потребление электроэнергии	~ 200 W
аксессуары и варианты
включены линзы и интендеры	Lines: 4x, 20x, 40x 9009 907.	.	CHD Master: 1-канальный (ø 30/40/50 мм) CHD Master+: 1-канальный (ø 30/40/50 мм), 4-канальный (ø 30/40/50 мм), 8-канальный (ø 30 / 40 мм)
Data connection plugins (option)	QDAS, PCI, AMS, REMOTE

Fully automatic, Economically, Up-To-Date CHD Master+ Micro hardness testers

Including certified Vickers indenter, 5-мегапиксельная система камер, объективы: 4x, 20x, 40x, инструмент экспорта в XLS, Word, PDF 1: Дополнительная турель для твердомеров DuraScan семейства микроиндентирующих твердомеров с позициями для двух инденторов, Виккерса и Кнупа, и четырьмя объективами с разным увеличением.

Abstract

В течение многих лет стандарт ASTM E384 утверждает, что для определения твердости по Виккерсу или Кнупу можно использовать испытательные усилия от 1 до 1000 gf. Но реально ли рассмотреть вопрос об использовании очень низких испытательных усилий, когда отпечатки измеряются с помощью светового оптического микроскопа? ASTM E92 возрождается и изменяется, чтобы охватить все испытательные нагрузки, микро- и макронагрузки, от 1 gf до 120 000 gf. Большинство твердомеров с микроиндентированием, произведенных за последние 50 или более лет, предоставляют пользователю 10-кратный объектив, используемый для определения области интереса для испытания, и один измерительный объектив, причем 40-кратное увеличение является наиболее распространенным. Несколько тестировщиков предложили объективы с увеличением 50X или 60X для измерения отступов. Редко можно найти тестер с револьверной головкой с несколькими объективами (и инденторами), такой как система DuraScan, которая имеет порты для 2 инденторов и 4 объективов. Но даже с объективом 100X высочайшего качества отпечатки длиной менее ~15 мкм не могут быть измерены с достаточной точностью для реалистичной работы. Стандарты ASTM должны исключать рекомендацию по использованию испытательных нагрузок <50 гс для Виккерса и <20 гс для Кнупа.

Введение

Как в ASTM E384 (Стандарт определения твердости при микровдавливании), так и в предлагаемом пересмотре и восстановлении стандарта E92 (чтобы охватить как макро-, так и микронагрузки по Виккерсу и Кнупу), испытательные усилия ниже 25 gf как для тестов Виккерса, так и для тестов Кнупа перечислены как разрешенные для использования. В предлагаемом E92 указаны испытательные усилия для макроиспытаний по Виккерсу до 120 кгс, хотя ни одна машина, построенная в свое время, не обеспечивала усилий выше 50 кг. Оригинальные испытательные стенды Vickers, сделанные в Англии, действительно использовали испытательные усилия до 120 кгс, но это исторический факт, неактуальный сегодня.

Обсуждение

Почему я возражаю против перечисления испытательных усилий ниже 25 gf? Что ж, ответ находится прямо в Таблице 3 предлагаемого документа E92. В этой таблице указано, что рекомендуемая минимальная длина диагонали для измерения с помощью светового микроскопа составляет 14,5 мкм с использованием объектива 100X с числовой апертурой 0,95. Однако большинство измерителей твердости с микроотпечатками обеспечивают объективы для измерения отпечатка только при 40-кратном или 50-кратном увеличении. Некоторые системы, такие как системы DuraScan компании Struers, предлагают опциональную турель, в которую можно установить два индентора и четыре объектива с разным увеличением, как показано на рис. 1. Для объектива 40X с числовой апертурой 0,65 минимальная рекомендуемая длина диагонали составляет мера составляет 21 мкм. Если числовая апертура объектива 40X составляет 0,55, минимальная рекомендуемая длина диагонали для измерения составляет 25 мкм. Если система оснащена менее распространенным объективом 50X и числовой апертурой 0,65, рекомендуемая минимальная длина диагонали для измерения составляет 21 мкм. В пункте A1.4.9предлагаемого метода испытаний E92, в нем говорится, что при косвенной проверке, если длина диагонали <20 мкм, косвенные проверки с использованием сертифицированного испытательного образца не рекомендуются. Тогда почему рекомендуется использовать тестовые нагрузки ниже 25 gf? Кроме того, E384 не должен рекомендовать использование испытательных усилий <25 gf. Мои рассуждения таковы.

Я рассчитал диагональные значения HV и HK для диапазона от 100 до 1000, характерные для сталей от самого чистого железа до поверхностной твердости азотированной стали с использованием теста 1, 10, 15, 20, 25 и 50 gf силы. На рис. 2 показан график зависимости HV от средней длины диагонали с использованием этих шести тестовых усилий для шкалы Виккерса, а на рис. 3 приведены аналогичные данные для шкалы твердости по Кнупу. Обратите внимание, что даже при нагрузке 50 гс только часть диапазона твердости стали имеет диагонали >20 мкм.

Конечно, стальной образец, испытанный как с инденторами Кнупа, так и с инденторами Виккерса, не будет иметь одинаковую твердость. ASTM E140 показывает разницу в 20 единиц HK по сравнению с HV для стали с твердостью 68 HRC, и мы знаем, что HK будет увеличиваться для данного образца, когда испытательное усилие падает ниже 500 gf, при этом увеличение увеличивается по мере уменьшения испытательного усилия и твердости образца. увеличивается. HV выше, чем HK при 67 и 68 HRC, в то время как HK выше от 20 до 65 HRC. При 20 HRC разница между твердостью по Кнупу и Виккерсу составляет 13 единиц. При твердости 55 HRB твердость по Виккерсу составляет 100, а твердость по Кнупу — 112. E140 не указывает испытательную силу по Виккерсу. E140 утверждает, что испытательные силы для преобразований Кнупа составляли 500 gf и «более» (что бы это ни значило). Таким образом, данные, показанные для теста Кнупа с использованием 6 испытательных усилий, не учитывают, что числа будут увеличиваться по мере уменьшения испытательного усилия для одного и того же образца. Тем не менее сравнения допустимы.

На рисунках 4 и 5 показаны графики шести использованных испытательных усилий в зависимости от средней длины диагонали Виккерса или длинной диагонали Кнупа для диапазона чисел твердости 100-1000 для сталей. Опять же, очевидно, что индентор Кнупа имеет большую достоверность для испытаний с испытательными усилиями ≤50 гс в этом диапазоне твердости, но на самом деле нет смысла рекомендовать использование испытательных усилий <25 гс для любого из испытаний, и особенно не для испытательных усилий. <20 гс. Рисунки 4 и 5 дополнительно иллюстрируют лучшую чувствительность теста Кнупа по сравнению с тестом Виккерса при нагрузках ≥25 gf. Для испытательных усилий выше 25 гс метод Кнупа имеет более широкий разброс длины диагонали и, таким образом, лучше способен различать незначительные различия в твердости с большей точностью при испытательных нагрузках 25 или 50 гс, чем тест Виккерса. В таблице 1 перечислены различия в твердости.

Поскольку длина длинной диагонали Кнупа примерно в 2,7 раза больше средней диагонали Виккерса для той же испытательной нагрузки и образца той же твердости, рисунок 6. Длинные диагонали Кнупа длиной >20 мкм охватывают более широкий диапазон твердости стали, чем сделать средние диагонали по Виккерсу для той же твердости образца (на рис. 6 представлены графики эквивалентной твердости HRC относительно отношения диагоналей эквивалентных значений HV и HK). Обратите внимание, что при использовании нагрузки 50 гс весь диапазон стали, от 100 до 1000 HK, давал длинные диагонали > 20 мкм. Но при использовании испытательной нагрузки 25 гс только стали от 100 до 889HK имеют большую диагональную длину > 20 мкм. А при нагрузке 20 гс только стали от 100 до 711,5 HK имеют большую диагональную длину >20 мкм. Если с индентором Кнупа используется нагрузка 15 гс, только стали с твердостью от 100 до 533,6 HK будут иметь длинные диагонали > 20 мкм. Если с индентором Кнупа используется испытательная нагрузка 10 гс, только стали с твердостью от 100 до 355,7 HK будут иметь длинные диагонали > 20 мкм. С другой стороны, когда с индентором Виккерса используется нагрузка 50 гс, только стали с твердостью от 100 до 231,8 HV имеют среднюю диагональную длину >20 мкм. При испытательном усилии 25 гс с использованием индентора Виккерса только стали твердостью от 100 до 115,9HV имеют среднюю длину диагонали > 20 мкм. Это ясно показывает, что индентор Кнупа более полезен, чем индентор Виккерса, при испытательных усилиях ≤50 gf.

В целом, большинство металлургов не могут многократно измерять диагонали отпечатка в тестах, проводимых со значительным временным интервалом между измерениями с точностью лучше, чем примерно ±0,5 мкм. Итак, если мы вычислим твердость по Виккерсу или Кнупу как функцию испытательной нагрузки и длины диагонали, где мы определим разницу в твердости между минус 0,5 мкм и плюс 0,5 мкм заданной длины диагонали, мы увидим, как эта степень неточности в диагональное измерение повлияет на сообщаемое значение твердости. На рис. 7 показан график зависимости средней длины диагонали от разницы в твердости по Виккерсу для минус 0,5 мкм и плюс 0,5 мкм в зависимости от испытательного усилия. На рис. 8 показан аналогичный график для твердости по Кнупу. На рис. 7 показана сильная неблагоприятная ошибка в определении твердости по Виккерсу для средних диагоналей <20 мкм при нагрузках ≤50 gf. Для сравнения, на Рисунке 8 показана меньшая неточность при всех испытательных усилиях и длинах диагоналей по сравнению с Рисунком 7 для теста Виккерса при испытательных усилиях <100 gf. Эта работа показывает необходимость корреляции между твердостью по Кнупу в зависимости от испытательных усилий <500 гс, чтобы можно было лучше использовать более высокую точность измерения отпечатков Кнупа при испытательных усилиях <100 гс. В настоящее время единственная корреляция между Кнупом и другими тестовыми шкалами доступна только для тестовой силы 500 gf («и больше»).

Рис. 7: Влияние погрешности измерения ±0,5 мкм при измерении средних диагоналей по Виккерсу на возможное изменение твердости по Виккерсу в зависимости от испытательного усилия и средней длины диагонали.	Рис. 8: Влияние погрешности ±0,5 мкм измерения длинной диагонали Кнупа на возможное изменение твердости по Кнупу в зависимости от испытательного усилия и средней длины диагонали.

Выводы

Из этого исследования совершенно очевидно, что E384 и недавно предложенный E92 не должны рекомендовать проведение испытаний микровдавливания при испытательных усилиях <25 gf до 1 gf. Очень низкие испытательные усилия просто не позволяют получить длину отпечатка, которую можно измерить с достаточной точностью. Поскольку длинная диагональ Кнупа для одного и того же образца и той же твердости примерно в 2,7 раза длиннее средней диагонали Виккерса, тест Кнупа можно использовать для испытания сталей с испытательным усилием 20 гс, в то время как индентор Виккерса действительно не следует использовать при испытании. силы < 50 gf. Световой оптический микроскоп просто не имеет достаточного разрешения для измерения отпечатков длиной менее ~15 мкм даже при 100-кратном увеличении, 0,9Используется объектив 5 NA, который редко доступен для большинства твердомеров с микроиндентированием.

Джордж Вандер Воорт имеет опыт работы в области физической, технологической и механической металлургии и занимается металлографическими исследованиями в течение 47 лет.