Спецификације тврдоће доминирају нацртима топлотне обраде ковања. Многи цртежи не носе ништа осим вредности ХБ или ХРЦ, плус дозвољену маргину изобличења. Али дизајн{2}}управљана контрола квалитета води дубље-локализоване зоне топлотне обраде, захтеви за дубину кућишта за површински каљене компоненте и тврдоћа језгра међусобно утичу на поузданост коначне компоненте свих облика. Циљеви учинка одређују сваки индикатор.
Тврдоћа: Примарна метрика са критичним упозорењем
Испитивање тврдоће доминира верификацијом квалитета у радњи-брзо, недеструктивно и исплативо-. Корелација између тврдоће и затезне чврстоће чини га практичним сурогатом за процену механичких својстава када испитивање потпуног затезања није практично. АСТМ А909/А909М експлицитно повезује тврдоћу са чврстоћом течења, затезном чврстоћом, издужењем и дуктилношћу у отковцима од микролегираног угљеничног челика.
Али слепо ослањање на вредности тврдоће из приручника ствара кварове на терену. Анализа режима квара мора да покреће циљеве тврдоће.
То илуструје штап чекића за ковање од 10-тона произведен од 40ЦрНи или 35ЦрМо. Почетне спецификације су прописале ниску тврдоћу (241-270 ХБВ) на основу претпостављеног оптерећења{9}}којим доминира удар. Живот штапа је остао кратак. Истрага квара је открила прелом услед замора – а не преоптерећење услед удара – као примарни механизам. Повећање тврдоће на 38-43 ХРЦ драматично је продужило радни век. Мања тврдоћа би била сигурнија за удар; већа тврдоћа се показала исправном за замор.
Дизајнери који израчунавају дистрибуцију напона, примењују безбедносне факторе, претварају захтеве за чврстоћу помоћу стандардних табела за конверзију тврдоће и називају то завршеним-у потпуности пропуштају разговор о режиму квара. Хладне{2}}матрице нуде обрнуту лекцију. Високо{4}}прецизне пресе захтевају алате велике тврдоће. Међутим, лоша прецизност машине у комбинацији са великом енергијом удара преферира благо смањену тврдоћу како би се спречило ломљење ивица или потпуни лом.
Снага{0}}Уравнотеженост чврстоће: комплементарни однос
Челични разреди показују међусобно искључиву снагу и жилавост. Структурални отковци дизајнирани са претераним границама жилавости жртвују снагу, покрећући превелике компоненте са ограниченим веком трајања. Супротно томе, алати и калупи оптимизовани искључиво за отпорност на хабање-максимална тврдоћа, минимална жилавост-прерано се ломе под цикличним ударом.
Одговарајућа равнотежа произилази из документоване анализе стања услуге. Вредности чврстоће материјала мерене из стандардизованих узорака за испитивање ретко се директно преводе на структурну чврстоћу компоненти-ефекте величине, осетљивост на зарезе и стања заосталих напона мењају стварне{2}}светске перформансе са значајним маргинама. Снага{4}}нивоа система која укључује суседне компоненте у интеракцији додаје још једну променљиву.
Диференцијали тврдоће оптимизују век монтаже. Котрљајући лежајеви продужавају радни век када лопта ради 2 ХРЦ јаче од стазе. Погонски зупчаници аутомобила имају бољи учинак када површинска тврдоћа премашује спојни зупчаник за 2–5 ХРЦ. Идентичан материјал са идентичном тврдоћом, напротив, често производи слабу отпорност на хабање у контакту са трљањем.
Координација језгра и површине у ојачаним компонентама
Кућиште{0}}каљени делови-карбонитрирани, индуктивно каљени, нитрирани-захтевају специфичне циљеве чврстоће језгра на фиксној дубини кућишта. Прекомерна чврстоћа језгра смањује корисно површинско тлачно заостало напрезање, смањујући отпорност на замор. Недовољна чврстоћа језгра помера почетак замора у прелазну зону, убрзавајући ширење прслине.
ИСО 18203 стандардизује методе мерења дубине кућишта кроз термичке процесе, укључујући пламен, индукцију, електронски сноп и ласерско очвршћавање, као и термохемијске третмане као што су карбуризација, карбонитрирање и нитрирање. Документ дефинише дубину очвршћавања кућишта као вертикално растојање од површине до тачке мерења тврдоће која достиже 550 ХВ по ИСО 6507-1. Дубина тврдоће нитрирања одређује тачку у којој тврдоћа премашује основне вредности за 50 ХВ.
Оптимални односи очвршћавања за карбуризоване зупчанике падају између 0,1 и 0,15 релативне ефективне дубине кућишта. Многе постојеће спецификације су знатно дубље него што је потребно. Смањење дубине кућишта на овај оптимизовани опсег истовремено одржава животни век од замора и истовремено пружа мерљиве уштеде енергије.
