A keménységi előírások dominálnak a kovácsolási hőkezelési tervrajzokon. Sok rajzon semmi sem szerepel a HB vagy HRC értékeken kívül, plusz a megengedett torzítási határon. A tervezés-vezérelt minőség-ellenőrzés azonban mélyebb-lokalizált hőkezelési zónákat tartalmaz, a felületkeményített alkatrészekre vonatkozó házmélységi követelmények és a magkeménység együtt jár a végső alkatrészek megbízhatóságával. A teljesítménycélok minden mutatót meghatároznak.
Keménység: Az elsődleges mérőszám kritikus figyelmeztetéssel
A keménységteszt uralja a boltpadló minőségellenőrzését, -gyors, roncsolásmentes és költséghatékony{1}}. A keménység és a szakítószilárdság közötti összefüggés praktikus helyettesítője a mechanikai tulajdonságok értékelésének, amikor a teljes szakítószilárdság vizsgálata nem praktikus. Az ASTM A909/A909M kifejezetten összekapcsolja a keménységet a folyási szilárdsággal, a szakítószilárdsággal, a nyúlással és a hajlékonysággal a mikroötvözött szénacél kovácsolásoknál.
A kézikönyv keménységi értékeire való vak támaszkodás azonban terepi hibákhoz vezet. A meghibásodási mód elemzésének meg kell határoznia a keménységi célokat.
Ezt szemlélteti egy 10 - tonnás, 40CrNi-ből vagy 35CrMo-ból készült kovácsoló kalapács rúd. A kezdeti specifikációk alacsony keménységet (241-270 HBW) írtak elő a feltételezett ütési-domináns terhelés alapján. A rúd élettartama rövid maradt. A kudarcvizsgálat elsődleges mechanizmusként a fáradási törést – nem ütési túlterhelést – tárta fel. A keménység 38-43 HRC-re emelése drámaian meghosszabbította az élettartamot. Az alacsonyabb keménység biztonságosabb lett volna az ütés szempontjából; a nagyobb keménység megfelelőnek bizonyult a fáradtság szempontjából.
Azok a tervezők, akik feszültségeloszlásokat számítanak ki, biztonsági tényezőket alkalmaznak, a szilárdsági követelményeket szabványos keménységi konverziós táblázatok segítségével konvertálják, és késznek nevezik,{0}}teljesen hiányzik a hibamód-beszélgetés. A hideg{2}} munkadarabok fordított leckét kínálnak. A nagy pontosságú-prések nagy keménységű szerszámokat igényelnek. A gyenge gépi pontosság erős ütési energiával párosulva azonban előnyben részesíti az enyhén csökkentett keménységet, hogy megakadályozza az élek letöredezését vagy a teljes törést.
Erő{0}}Szívósságegyensúly: a kiegészítő kapcsolat
Az acélminőségek kölcsönösen kizáró szilárdsági és szívóssági viselkedést mutatnak. A túlzott szívóssági határokkal tervezett szerkezeti kovácsolt anyagok feláldozzák az erőt, túlméretezett alkatrészeket hajtanak meg, korlátozott kifáradási élettartammal. Ezzel szemben a szerszámokat és a matricákat pusztán a kopásállóságra optimalizálták, -maximális keménységre, minimális szívósságra- a ciklikus hatások miatti idő előtti törés.
A megfelelő egyensúly a dokumentált szolgáltatásállapot-elemzésből adódik. A szabványos vizsgálati mintákon mért anyagszilárdság-értékek ritkán fordulnak elő közvetlenül az alkatrész szerkezeti szilárdságára{1}}a méretre, a bevágásérzékenységre és a maradék feszültségi állapotokra, amelyek jelentősen megváltoztatják a valós teljesítményt{2}. A rendszerszintű-erősség, amely a szomszédos kölcsönhatásban lévő összetevőket foglalja magában, egy másik változót ad hozzá.
A keménységi különbségek optimalizálják az összeszerelés élettartamát. A gördülőcsapágyak megnövelik az élettartamot, ha a labda 2 HRC-vel erősebben fut, mint a versenypálya. Az autók hajtó fogaskerekei jobban teljesítenek, ha a felületi keménység 2–5 HRC-vel meghaladja a csatlakozó fogaskerekét. Azonos anyag azonos keménységgel, fordítva, gyakran gyenge kopásállóságot eredményez dörzsöléssel érintkezve.
Mag és felület koordinációja edzett alkatrészekben
A tok-edzett részek-karburizált, karbonitridezett, indukciósan edzett, nitridált-magas szilárdsági célokat követelnek meg rögzített házmélység mellett. A túlzott magszilárdság csökkenti a hasznos felületi nyomó-maradék feszültséget, csökkentve a fáradtság ellenállását. Az elégtelen magszilárdság a kifáradás kezdetét az átmeneti zónába helyezi, felgyorsítva a repedés terjedését.
Az ISO 18203 szabvány szabványosítja az esetek mélységének mérési módszereit a hőfolyamatok során, beleértve a lángot, az indukciót, az elektronsugaras és a lézeres keményítést, valamint a termokémiai kezeléseket, például a karburálást, karbonitridálást és nitridálást. A dokumentum a tokok keményedési mélységét a felület és a keménységmérési pont közötti függőleges távolságként határozza meg, amely eléri az 550 HV-t az ISO 6507-1 szerint. A nitridálási keménységi mélység azt a pontot adja meg, ahol a keménység 50 HV-val meghaladja az alapértékeket.
A karburált fogaskerekek optimális edzési aránya 0,1 és 0,15 relatív effektív házmélység közé esik. Sok meglévő specifikáció a szükségesnél lényegesen mélyebbre fut. A tok mélységének erre az optimalizált tartományra való csökkentése egyidejűleg fenntartja a fáradtsági élettartamot, miközben mérhető energiamegtakarítást biztosít.
