ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

МАКРО- И МИКРОСТРУКТУРЫ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС ТЯГОВЫХ ПЕРЕДАЧ ТЯГОВОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Оценочные шкалы и порядок контроля

СТ РК 1416-2005

Издание официальное

Комитет но техническому ретулированию и метрологии Министерства индустрии и торговли Республики Казахстан

Астана

CT РК 1416-2005

Предисловие

I    РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации Х»53

«Сертификация машиностроительной, металлургической, строительной продукции и услуг» ТОО «Лстанаметросертика»

2    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Комитета по техническому регулированию и метрологии Министерства индустрии и торговли Республики Казахстан от 12 декабря 2005 г. № 465

3    Настоящий стандарт разработан с учетом требований ОСТ 32.81-97 «Макро- и микроструктура зубчатых колес тяговых передач тягового подвижного состава. Оценочные шкалы и порядок контроля»

4    В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения следующих международных документов:

- ИСО 6506:1981 « Материалы металлические. Испытания на твердость. Определение твердости по Бринсллю». (ISO 6506-1:1999 «Metallic materials - Brincl hardness test - Part 1: Test method». ISO 6506-2:1999 «Metallic materials Brinel hardness test Part 2: Verification and calibration of testing machines», ISO 6506-3:1999 «Metallic materials Brinel hardness test Part 3: Calibration of reference blocks»)

ИСО 6508:1986 « Материалы металлические. Испытания на твердость. Определение твердости по Роквеллу» (ISO 6508-1:1999 «Metallic materials - Rokcwcll hardness test - Part 1: Test method (scales А. В, C, D, E, F, G, И, K, N, T)», ISO 6508-2:1999 «Metallic materials -Rokcwcll hardness test - Part 2: Verification and calibration of testing machines (scales А, В, C, D, E, F. G, И, K, N, T), ISO 6508-3:1999 «Metallic materials Rokcwcll hardness test Part 3: Calibration of reference blocks (scales А. В. C, D, E. F. G. И. K. N, T))

5    В настоящем стандарте реализованы нормы законов Республики Казахстан «О техническом регулировании». «О железнодорожном транспорте».

6 СРОК ПЕРВОЙ ПРОВЕРКИ    2010    год

ПЕРИОДИЧНОСТЬ ПРОВЕРКИ    5    дет

7    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Комитета но техническому регулированию и метрологии Министерства индустрии и торговли Республики Казахстан

Приложение В

(обязательное)

Шкала 2. Оценка микроструктуры закаленною слоя и сердцевины зуба

2а. Микроструктура закаленного слоя

Эталон 1

Зернистый или мелкозернистый троостомартенсит. Структура удовлетворительная

CT РК 1416-2005

26. Микроструктура сердцевины зуба

Эталон 4    Сорбит    и    феррит,    структурна

Сорбит и феррит, размеры зерна не    я    полосчатость.    Структура    удовле-

крупнсс номера 5. Структура удовлетвори- творительная тельная

Эталон 5 Эталон 6

Сорбит и феррит, размеры зерна крупнее номера 4. Структура неудовлетворительная

CT РК 1416-2005

Содержание

1    Область применения.................................................................................... 1

2    Нормативные ссылки.......................................................................................... 1

3    Определения, обозначения и сокращения................................................................ 1

4    Отбор проб и изготовление образцов....................................................................... 2

5    Оборудование, реактивы и режимы травления........................................................ 3

6    Контроль твердости зубчатых колес................................................................... 3

7    Металлографический контроль зубчатых колес с поверхностным упрочнением    4

зубьев.........................................................................................................

Л Приложение (обязательное) Шкала I. Оценка конфигурации закаленного

слоя.................................................................................................................. 6

Б Приложение (обязательное) Шкала 2. Оценка микроструктуры закаленного слоя и сердцевины зуба...................................................................................................... 10

В Приложение (обязательное) Шкала 3 Оценка микроструктуры цементованного слоя но карбидам......................................................................................................... 12

Г Приложение (обязательное) Шкала 4 Оценка микроструктуры цементованного слоя по остаточному аустениту....................................................................................... 15

Д Приложение (обязательное) Шкала 5 Оценка микроструктуры цементованного слоя на наличие межзеренного окисления.......................................................................... 17

III

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

МАКРО- И МИКРОСТРУКТУРЫ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС ТЯГОВЫХ ПЕРЕДАЧ ТЯГОВОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА Оценочные шкалы и порядок контроля

Дата введения 2007.01.01

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на зубчатые колеса и их венцы тяговых передач тягового подвижного состава магистральных железных дорог Республики Казахстан, изготавливаемые но соответствующей нормативной документации на зубчатые колеса с зубьями, упрочненными закалкой токами высокой частоты или цементацией.

Стандарт устанавливает металлографические методы определения качества упрочнения зубьев, классификацию возможных дефектов термической или химико-термической обработки, а также эталонные шкалы для оценки макро- и микроструктур зубьев.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 3.1109-82 Единая система технологической документации. Термины и определения основных понятий.

ГОСТ 5639-82 Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна.

ГОСТ 9012-59 ( ИСО 410-82, ИСО 6506-81) Металлы. Метод измерения твердости но Брикеллю.

ГОСТ 9013-59 (ИСО 6508-86) Металлы. Метод измерения твердости но Роквеллу.

ГОСТ 16530-83 Передачи зубчатые. Общие термины, определения и обозначения.

ГОСТ 20495-75 Упрочнение металлических деталей поверхностной химико-тсрмичсской обработкой. Характеристики и свойства диффузионного слоя. Термины и определения.

3 Определения, обозначения и сокращения

В настоящем стандарте применяют следующие термины с соответствующими определениями:

3.1    Контурная закалка: Вид термической обработки. Поверхностная закалка токами высокой частоты контура зуба.

3.2    Макроструктура: Строение твердых тел, в частности металла, видимое невооруженным глазом или при небольших увеличениях на макрошлифах.

3.3    Микроструктура: Строение металлов и сплавов, видимое при помощи микроскопа на микрошлифах.

3.4    Макрошлиф: Темплет с плоской шлифованной поверхностью, подвергнутый травлению раствором кислоты или щелочи для выявления макроструктуры.

3.5    Микрошлиф: Темплет с плоской полированной поверхностью, подвергнутый травлению слабым раствором кислоты или щелочи для выявления микроструктуры.

3.6    Наклеп впадины зуба: Упрочнение впадины зуба методом накатки при секторной закалке.

3.7    Переходная поверхность зуба: Зона перехода от эвольвентой поверхности зуба к впадине зуба.

Издание официальное

CT РК 1416-2005

3.8    Секторная закалка: Закалка сектора по эвольвентой поверхности зуба с обязательным упрочнением впадины и переходной зоны наклепом.

3.9    Сердцевина зуба: Материал детали пол термообработанным слоем, нс затронутый воздействием поверхностной термической или химико-термической обработки.

3.10    Степень наклепа: Разность значений твердости рабочей поверхности и сердцевины зуба в единицах Виккерса, отнесенная к твердости сердцевины.

3.11    Темплет: Образец для металлографических исследований детали.

3.12    Упрочненный слой закалкой ТВЧ: Слой материала детали у поверхности упрочнения, отличающийся от исходного твердостью в результате термической обработки.

3.13    Упрочненный слой цементацией: Слой материала детали у поверхности насыщения, отличающийся от исходного по химическому составу и твердостью в результате химико-термической обработки (цементации).

3.14    Шкала: Набор эталонов для определения качества термической и химикотермической обработки зубьев.

3.15    Эталон: Образец для сопоставления с исследуемой поверхностью детали при определении качества термической обработки.

Остальные термины и определения, применяемые в настоящем стандарте - по ГОСТ 3.1109, ГОСТ 16530 и ГОСТ 20495.

3.16    В настоящем стандарте применяются следующие сокращения и обозначения:

ТВЧ - токи высокой частоты;

ТИС - тяговый подвижной состав;

НД - нормативная документация;

' - обозначение знака кратности увеличения; m_n - нормальный модуль зубчатого зацепления.

4. О loop проб и нз1оюв.1ение образцов

4.1    Отбор проб для макро- и микроисслсдований и измерения твердости

4.1.1    Макроструктуру зубчатых колес проверяют па тсмплстах двух видов:

-    на двух поперечных тсмплстах, охватывающих не менее двух зубьев, вырезанных в диаметрально- противоположных точках колеса на расстоянии 30 мм от торцов зубьев;

-    на одном продольном темплете, вырезанном параллельно вершине зуба на расстоянии 10 мм от нее.

4.1.2    Контроль качества микроструктуры и замеры твердости производят на поперечных

тсмплстах.

Схема вырезки тсмплстов для испытаний приведена на рисунке I.

CT РК 1416-2005

Рисунок I —Схема вырезки темплетов для контроля мнкро-и макрострукту ры (размеры в мм)

5.    Оборудование, реактивы и режимы травлении

5.1    Контроль твердости закаленного слоя и сердцевины зуба проводится приборами для измерения твердости по ГОСТ 23667.

5.2    Для оценки структуры образцов применяются мсгалло1рафичсские микроскопы с увеличением 100^х, 200^х и 500'.

5.3    Обработка темплетов и режимы травления.

5.3.1    Перед травлением темплсты необходимо очистить от грязи, обезжирить.

5.3.2    Применяемые реактивы должны быть чистыми, светлыми, без взвешенных частиц.

5.3.3    Для выявления толщины и конфигурации упрочненного слоя на макрошлифах, отшлифованные темплеты протравливают 30 % водным раствором азотной кислоты (30 см³ UNO; и 70 см Н;0).

5.3.4    Микроструктуру выявляют травлением темплетов 4% спиртовым раствором азотной кислоты (4 см⁵ HNO? и 96 см^} этилового спирта).

5.3.5    Травление проводится при комнатной температуре.

5.3.6    После травления в любом реактиве образцы должны быть тщательно промыты в проточной воде, просушены струёй воздуха.

6.    Контроль твердости зубчатых колес

6.1    Контроль твердости закаленного слоя и сердцевины зуба

6.1.1    Твердость закаленного слоя на поперечных темнлетах проверяют алмазным конусом методом Роквелла по ГОСТ 9013 на расстоянии, равном половине высоты зуба, и по впадине. Твердость закаленного слоя зубьев ведомого колеса должна равняться (51+3) НЯСэ; ведущего -нс менее 55 HRCt.

Допускаются методы измерения по Шору и Виккерсу с переводом полученных данных на значения по Роквеллу.

6.1.2    Твердость сердцевины зубьев проверяют на уровне впадин по методу Бринел.зя но ГОСТ 9012 или по методу Роквелла по ГОСТ 9013. Твердость сердцевины зубьев должна быть от 255 НВ до 302 НВ или от 26 HRCi до 31 НЯСэ.

6.2    Определение степени наклепа впадины при секторной закалке зуба.

6.2.1 Для определения степени наклепа и толщины упрочненного накаткой слоя производят измерения микротвердости (твердости) в зоне переходной поверхности зуба. Измерения производить по линии, перпендикулярной к касательной в переходной точке от рабочей

поверхности вглубь зуба до стабилизации величины отпечатка (твердости сердцевины).

6.2.2 Расстояние от поверхности до первою отпечатка, показывающего твердость сердцевины, определяет глубину наклепа. Разность значений твердости рабочей поверхности и сердцевины в единицах Виккерса, отнесенная к значению твердости сердцевины, определяет степень наклепа (минимальная степень наклепа 10%).

6.3 Контроль твердости цементованного слоя и сердцевины зуба

6.3.1    Твердость цементованного слоя измеряют по методу Роквелла ГОСТ 9013 на расстоянии. равном половине высоты зуба, и по впадине. Твердость должна быть нс менее 56 HR-Сэ для ведомого колеса и (59±3) HRCo для ведущего.

Допускается производить измерения твердости методами Шора и Виккерса с последующим переводом полученных величин на значения по шкале Роквелла.

6.3.2    Твердость сердцевины зуба проверяют по методу Бринелля ГОСТ 9012 посредине зуба на уровне впадин. Твердость сердцевины зуба должна быть не менее 294 НВ (30 HRC3). Допускается замер твердости по методу Роквелла с переводом значений твердости на шкалу Бринелля.

7 Металлофафический контроль зубчатых колес с поверхностным упрочнением зубьев

7.1    Общие положения

Проверку макро- и микроструктур производят при периодическом контроле зубчатых колес, а также при отработке технолотии закалки.

7.2    Оценка качества упрочненного поверхностного слоя зубьев при закалке ТВЧ проводится путем сравнения с эталонами шкал.

7.2.1    Контроль конфигурации и толщины закаленного слоя. Закаленная поверхность после травления должна иметь однородный темный цвет без светлых пятен или полос. Конфигурацию закаленного слоя определяют визуальным осмотром путем сопоставления выявленной макроструктуры с эталонами шкалы 1, состоящей из 9 эталонов, эскизные и фотографические изображения и характеристики которых приведены в приложении А.

Толщину закаленного слоя определяют в районе делительной окружности и по переходной зоне зуба. Измерения проводят в направлении, перпендикулярном касательным к данным точкам.

Допустимая толщина закаленного слоя равна (0.5 т, +2,0) мм по активной поверхности зуба и 1,0-2,0 мм — но впадине. Завышенная или заниженная толщина слоя является браковочным признаком.

7.2.2    Контроль микроструктуры закаленного слоя и сердцевины зуба. Проверку микроструктуры закаленного слоя проводят при увеличении 500*. проверку микроструктуры сердцевины зуба - при увеличении 100^х. Оценку производить путем сопоставления с эталонами шкалы 2 ( приложение Б). Мнкрструктура закаленного слоя должна состоять из зернистого или мелкоигольчатого троостомартснсита (эталон 1). Крупноигольчатая структура (эталон 2) и наличие в струкгуре феррита (эталон 3) нс допускаются.

Сердцевина зуба должна иметь сорбито-ферритную структуру. Допускается различная степень дисперсности с величиной зерна не менее номера 5 шкалы I ГОСТ 5639 (эталоны 4 и 5). Нс допускается крупнозернистая структура при величине зерна менее номера 5 шкалы 1 ГОСТ 5639, а также игольчатые выделения феррита - структура вилманштетта (эталоны 6 и 7).

7.3 Оценка качества упрочненного поверхностного слоя зубьев при термообработке цементацией путем сравнения с эталонами шкал

CT РК 1416-2005

7.3.1    Качество цементованного слоя проверяют на микрошлифах при увеличении 200' и 500^х. Оценку производить путем сопоставления полученной структуры с соответствующими эталонными шкалами, на которых приведены структуры после окончательной термической обработки - закалки и отпуска.

7.3.2    Контроль наличия структурно-свободного цементита

После цементации и последующей термической обработки цементованный слой должен иметь структуру мелконгольчатого мартенсита с отдельными мелкими карбидами.

В структуре цементованного слоя допускается тонкая разорванная цементитная сетка. Сплошная цементитная сетка, а также разорванная сетка с отдельными грубыми карбидами не допускаются. Характеристика и фотографические изображения эталонов шкалы 3 на наличие и распределение структурно-свободного цементита приведены в приложении В.

7.3.3    Контроль микроструктуры цементованного слоя по остаточному аустениту.

Наличие остаточного аустенита в структуре цементованного слоя после окончательной

термической обработки (закалки и отпуска) - в соответствии со шкалой 4 приложения Г.

Площадь, занятая аустенитом при увеличении 200 ', нс должна быть более 10% площади поля, видимого в микроскоп по всей поверхности шлифа. Для более четкого определения границ участков со структурой аустенита просмотр производить при увеличении 500 \

Характеристика и фоюфафичсскис изображения эталонов микроструктуры цементованного слоя по остаточному аустениту приведены в приложении Г, шкала 4.

7.3.4    Контроль на наличие межзеренного окисления

Мсжзсрсннос окисление поверхности впадин зубьев нс допускается.

На эталонах 1-3 шкалы (приложения Д) приведены недопустимые структуры межзеренного окисления поверхности впадины зуба Просмотр структуры производят при увеличении 100'. Для более четкого выявления межзеренного окисления применять увеличение 500'.

7.3.5    Контроль конфигурации и толщины цементованного слоя. Конфигурацию и толщину цементованного слоя проверяют на поперечных темплетах. вырезанных по схеме, приведенной на рисунке 1.

Цементованный слой должен повторять конфигурацию профиля зуба и иметь равномерную толщину по контуру. Толщина определяется измерением ширины темного слоя, окрашенного при травлении, в направлении, перпендикулярном касательной к поверхности зуба в данной точке.

Допустимая толщина слоя - (0,2 • m, ± 0,4) мм после окончательной механической обработки. Завышенная или заниженная толщина слоя является браковочным признаком. Удовлетворительная конфжурация цементованного слоя приведена на риеунке 2. В случае предельных значений из допустимого диапазона толщины слоя, его величину уточняют по микроструктуре.

Рисунок 2- Конфигурация цементованного слоя

5

CT РК 1416-2005

Приложение А

(обязательное)

Шкала 1. Оценка конфигурации закаленною слоя

Эталон 1

Закаленный слой непрерывный по контуру и длине зуба (а). Толщина слоя удовлетворяет требованиям нормативных документов на зубчатые колеса Конфигурация слоя удовлетворительная. Допускается утолщение слоя у торцов зуба (б).

АА

б)

Эталон 2

Закаленные секторы равной толщины по сторонам зуба, отстоящие от дна впадины на расстоянии от 4 до 7 мм. Конфигурация слоя при секторной закалке удовлетворительная. Для секторной закалки следует использовать продольный темп лет эталона 1.

6