Pagsusuri sa Metalograpiya ng mga Gears: Mga Prinsipyo, Paraan, at Mahahalagang Kaalaman

Mga Pangunahing Layunin at Mga Item na Sinusuri

• Lalim ng case hardening: Isang mahalagang tagapagpahiwatig para sa kakayahang lumaban sa pagsusuot ng mga carburized/quenched na gear (ayon sa ISO 6336 standard).
• Sukat ng butil: Nakakaapekto sa lakas at tibay ng gear (na binibigyang-grado ayon sa ASTM E112).
• Microstruktura: Ang anyo ng martensite, retained austenite, at carbides ang tumutukoy sa kakayahang lumaban sa pagkapagod.
• Mga depekto sa ibabaw: Nakakakita ng mga grinding burns at bitak (sumusunod sa AIAG CQI-9 standard).

Mga Pangunahing Bahagi ng Microstruktura

• Ferrite (α): Balangkas na body-centered cubic (BCC), malambot at matibay na may mababang kahigpitan (~80HV), karaniwan sa bakal na may mababang carbon at dalisay na bakal.
• Austenite (γ): Balangkas na face-centered cubic (FCC), mataas ang plastisidad at hindi magnetic, naroroon sa mataas na temperatura o bakal na may mataas na haluang metal tulad ng stainless steel na 304 at bakal na may mataas na manganesis.
• Cementite (Fe₃C): Ortoryombiko sistemang kristal, matigas at mabrittle (~800HV) at nagpapahusay ng paglaban sa pagsusuot, matatagpuan sa puting cast iron at bakal na may mataas na carbon.
• Martensite: Balangkas na body-centered tetragonal (BCT), mataas ang kahigpitan (500~1000HV) na nakukuha sa pamamagitan ng pag-quench, ginagamit sa pinatigas na bakal at tool steel.

Karaniwang Mikro-istrukturang Morpolohiya

Proseso at Pamantayang Paraan ng Pagsusuri

Pagsasampol at Paghahanda ng Sampol

• Mga posisyon ng pagsasampol: Tuktok ng ngipin (sinusuri ang epekto ng pagpapatigas sa ibabaw), ugat ng ngipin (pinag-aaralan ang mikro-istruktura sa mga lugar kung saan nakatuon ang tensyon), cross-section (sukat ng gradient ng pagpapatigas sa ibabaw).
• Mahahalagang hakbang sa paghahanda: Pagputol → Pagmamonta → Pag-iipon → Pagpo-polish → Pag-etch → Mikroskopikong obserbasyon.
• Pagmamonta: Gamitin ang epoxy resin para sa proteksyon ng gilid (rekomendadong cold mounting upang maiwasan ang epekto ng init).
• Pagpo-polish: I-polish hanggang sa 0.05μm na mirror finish gamit ang diamond polishing paste upang maiwasan ang interference ng mga scratch.

Pagpili ng Etchant

Mahahalagang Kagamitan sa Pagsusuri

Optikal na Mikroskopyo (OM)

• Gamit: Pangunahing obserbasyon ng mikro-istruktura (hal., pagrere-rate ng sukat ng binhi).
• Mga kinakailangan sa konpigurasyon: 500×~1000× na pagpapalaki, kasama ang software para sa pagsusuri ng imahe (hal., Olympus Stream).

Scanning Electron Microscope (SEM)

• Mga Benepisyo: Mataas na resolusyon na pagmamasid sa mga di-metalyong inklusyon (hal., MnS) at pagsusuri ng komposisyon gamit ang EDS.
• Halimbawa ng kaso: Naobserbahang intergranular na bitak dahil sa paghihiwalay ng sulfur sa pagsusuri ng kabaliwan ng wind power gearbox.

Pagsusuri ng Higpit

• Paraan: Pagsusuring gradient ng Vickers hardness (HV0.3~HV1) upang mabuo ang mga kurba ng case hardening.
• Standard: ISO 2639 ay naglalarawan ng case hardening depth bilang distansya mula sa ibabaw hanggang sa substrate sa 550HV1.

Pagsusuri ng Mikro-istruktura

Normal na Mikro-istruktura

Karaniwang Depekto at Sanhi

• Labis na carburization: Network carbides sa ibabaw, nagdudulot ng pagtibay at panganib na mawala ang surface ng ngipin.
• Grinding burn: Mga kulay ng temper na nakikita sa pamamagitan ng pickling (ASTM E1257), maiiwasan sa pamamagitan ng kontrol sa feed rate at paggamit ng CBN grinding wheels.
• Mga bitak dahil sa quenching: Intergranular na pagkalat na may matutulis na dulo (nakumpirma gamit ang SEM).