Mikrostruktura a vlastnosti cementační vrstvy ozubených kol

Lukáš Balvar

Diplomová práce

The microstructure and properties of the carburizing layer of gears

Anotace:

Diplomová práce se zabývá rozborem ozubených kol, používaných v převodových skříních nákladních automobilů. Ozubená kola byla vyrobena kováním a nacementována. K hodnoceným ozubeným kolům nebyly dodány výkresy a žádná další dokumentace. Teoretická část práce se věnuje chemicko-tepelnému zpracování obecně, dále popisuje základní postupy cementace, včetně popisu struktury a hodnocení vlastností cementačních vrstev. Experimentální část práce se nejprve zabývá identifikací neznámých kol, dělením a odběrem vzorků. Hodnocení kvality ozubených bylo prováděno v souladu s ČSN ISO 6336 5. Pro hodnocení chemického složení bylo použito GDS emisní spektroskopie. Bylo provedeno metalografické hodnocení čistoty tavby kol, mikrostrukturní rozbor cementační vrstvy a jader zubů, metalografické hodnocení stavu povrchu kol, hodnocení velikosti původního austenitického zrna, metalografické stanovení podílu zbytkového austenitu. U jednotlivých kol byla změřena tvrdost cementační vrstvy a její efektivní hloubka a tvrdost jádra zubů. Z výsledků měření vyplývá, že dvě ozubená kola splňují požadavky na nejvyšší kvalitu materiálu a tepelného zpracování, což je zárukou vysoké provozní spolehlivosti i při vysokých provozních zatíženích. Další dvě kola vykazovala celkem závažné nedostatky a to jak v chemickém složení, tak v chemicko-tepelném zpracování.

Abstract:

This thesis deals with an analysis of gear wheels, used in truck gearboxes. The gear wheels have been manufactured by forging and carburized. There have not been supplied any drawings or any other documentation for evaluated gear wheels. The theoretical part of this thesis deals with chemical and thermal processing in general, and then describes basic procedures of carburizing, including a description and evaluation of the carburizing layers. The experimental part of this thesis deals with an identification of unknown gear wheels, separation and collection of samples. The evaluation of gear wheels quality has been carried out in accordance with the standard ČSN ISO 6336-5. There has been used GDS emission spectroscopy for evaluation of chemical composition. Further, a metallographic evaluation of gear wheels melting purity has been performed, as well as microstructural analysis of the carburizing layer and teeth core, a metallographic evaluation of gear wheels surface state, an evaluation of original austenite grains size and a metallographic determination of the retained austenite. For each wheel has been measured hardness and effective depth of the carburizing layer and hardness of the teeth core. The results indicate that two gear wheels meet the highest quality of material and heat treatment, which ensures high operational reliability even under a high traffic load. Another two wheel gears showed serious deficiencies in both chemical composition and chemical-thermal processing.

Klíčová slova

cementování ocelí, cementační vrstva, efektivní hloubka vrstvy, tvrdost, ozubené kolo, modul ozubení

Keywords

carburizing of steels, carburizing layer, effective depth of the layer, hardness, gear wheel, gearing module

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 9. 5. 2014

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 27. 5. 2014
• Vedoucí: Petra Váňová
• Oponent: Jaroslav Sojka

VŠB - Technická univerzita Ostrava

Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství

Magisterský studijní program / obor:
Materiálové inženýrství / Technické materiály