गियर का धातुक्रमिकी परीक्षण: सिद्धांत, विधियाँ और महत्वपूर्ण ज्ञान

मुख्य उद्देश्य और परीक्षण आइटम

• केस हार्डनिंग गहराई: कार्बराइज्ड/क्वेंच किए गए गियर के घर्षण प्रतिरोध के लिए एक प्रमुख संकेतक (ISO 6336 मानक द्वारा आवश्यक)।
• दानों का आकार: गियर की शक्ति और कठोरता को प्रभावित करता है (ASTM E112 के अनुसार ग्रेडित)।
• सूक्ष्म संरचना: मार्टेंसाइट, अवशिष्ट ऑस्टेनाइट और कार्बाइड के आकार थकान प्रदर्शन निर्धारित करते हैं।
• सतह दोष: ग्राइंडिंग बर्न और दरारों का पता लगाता है (AIAG CQI-9 मानक के अनुसार अनुपालन)।

मूल सूक्ष्म संरचनात्मक घटक

• फेराइट (α): बॉडी-सेंटर्ड क्यूबिक (BCC) संरचना, मुलायम और मजबूत जिसकी कम कठोरता (~80HV) होती है, यह कम कार्बन वाले इस्पात और शुद्ध लौह में आम है।
• ऑस्टेनाइट (γ): फेस-सेंटर्ड क्यूबिक (FCC) संरचना, उच्च लचीलापन और अचुंबकीय, उच्च तापमान या उच्च मिश्रधातु इस्पात जैसे 304 स्टेनलेस स्टील और उच्च-मैंगनीज इस्पात में पाया जाता है।
• सीमेंटाइट (Fe₃C): ऑर्थोरॉम्बिक क्रिस्टल प्रणाली, कठोर और भंगुर (~800HV) और घर्षण प्रतिरोध में वृद्धि करता है, यह सफेद ढलवा लोहे और उच्च कार्बन इस्पात में पाया जाता है।
• मार्टेंसाइट: बॉडी-सेंटर्ड टेट्रागोनल (BCT) संरचना, उच्च कठोरता (500~1000HV), जल-शमन द्वारा प्राप्त, जलित इस्पात और औजार इस्पात में उपयोग किया जाता है।

सामान्य सूक्ष्म संरचनात्मक आकृतियाँ

परीक्षण प्रक्रिया और मानक विधियाँ

नमूनाकरण और नमूना तैयारी

• नमूनाकरण स्थिति: दांत के शीर्ष (सतह सख्तीकरण प्रभाव का मूल्यांकन करता है), दांत की जड़ (तनाव संकेंद्रण क्षेत्रों में सूक्ष्म संरचना का विश्लेषण करता है), अनुप्रस्थ काट (केस सख्तीकरण प्रवणता को मापता है)।
• मुख्य तैयारी चरण: कटिंग → माउंटिंग → ग्राइंडिंग → पॉलिशिंग → एचिंग → सूक्ष्मदर्शी अवलोकन।
• माउंटिंग: किनारे की सुरक्षा के लिए एपॉक्सी राल का उपयोग करें (थर्मल प्रभाव से बचने के लिए ठंडी माउंटिंग की अनुशंसा की जाती है)।
• पॉलिशिंग: स्क्रैच हस्तक्षेप को रोकने के लिए हीरे के पॉलिशिंग पेस्ट के साथ 0.05μm दर्पण पॉलिश तक पॉलिश करें।

एचिंग एजेंट का चयन

प्रमुख परीक्षण उपकरण

प्रकाशिक सूक्ष्मदर्शी (OM)

• अनुप्रयोग: आधारभूत सूक्ष्मसंरचना अवलोकन (उदाहरण: दानों के आकार का ग्रेडीकरण)
• कॉन्फ़िगरेशन आवश्यकताएँ: 500×~1000× आवर्धन, छवि विश्लेषण सॉफ़्टवेयर से लैस (उदाहरण: ओलंपस स्ट्रीम)

स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी (SEM)

• लाभ: अधात्विक अशुद्धियों (उदाहरण के लिए, MnS) का उच्च-रिज़ॉल्यूशन अवलोकन और EDS के माध्यम से संरचना विश्लेषण।
• केस उदाहरण: पवन ऊर्जा गियरबॉक्स भाग विश्लेषण में सल्फर के संकेंद्रण के कारण दानादार दरारें पाई गईं।

सूक्ष्म कठोरता परीक्षण

• विधि: केस हार्डनिंग वक्र बनाने के लिए विकर्स कठोरता (HV0.3~HV1) ढाल परीक्षण।
• मानक: ISO 2639 केस हार्डनिंग गहराई को सतह से 550HV1 पर आधारभूत पदार्थ तक की दूरी के रूप में परिभाषित करता है।

सूक्ष्म संरचना विश्लेषण

सामान्य सूक्ष्म संरचनाएँ

सामान्य दोष और कारण

• अत्यधिक कार्बुरीकरण: सतह पर जाल कार्बाइड, जो भंगुरता और दांत सतह के छिलने के जोखिम को बढ़ाता है।
• ग्राइंडिंग बर्न: पिकलिंग द्वारा प्रकट टेम्पर रंग (ASTM E1257), फीड दर को नियंत्रित करके और CBN ग्राइंडिंग व्हील का उपयोग करके रोकथाम।
• क्वेंचिंग दरारें: तीखे सिरों के साथ अंतःकणीय प्रसार (SEM द्वारा पुष्टि)