Čelní zkouška prokalitelnosti (podle Jominyho)
Zkouška podle Jominyho, označovaná také jako Jominyho čelní zkouška prokalitelnosti, je standardizovaná metoda podle ISO 642 a ASTM A255 pro stanovení prokalitelnosti ocelí.
Prokalitelnost je schopnost oceli zvyšovat povrchově nebo do hloubky tvrdost tvorbou martenzitu nebo přechodových strukturních fází.
Příprava vzorků a zkušební postup Stanovení tvrdosti metodou Jominyho Přístroje pro zkoušení prokalitelnosti dle Jominiho
Jominyho čelní zkouška prokalitelnosti dle EN ISO 642
Postup zkoušky dle normy EN ISO 642 lze rozdělit do čtyř kroků:
- Vytvoření formy a příprava vzorku
- Ohřev vzorku na stanovenou teplotu v oblasti austenitizace po stanovenou dobu
- Kalení vzorku na čelní ploše vodním paprskem za předem definovaných podmínek
- Zkouška tvrdosti v definovaných bodech na broušeném povrchu vzorku podél jeho osy
1. Příprava vzorků
Nejprve je třeba opracovat vzorek z polotovaru kruhové tyče o průměru 25 mm a délce 100 mm. Čelní plocha, která nebude kalená, musí mít průměr 30 mm až 32 mm nebo 25 mm podle toho, zda se jedná o typ s přírubou nebo s drážkou (viz obrázky). Tato zakončení pomáhají při rychlém vystředění a zavěšení vzorků při procesu kalení.
Před obráběním a kalením musí být materiál vzorku normalizován (rekrystalizován). Povrch vzorku musí být pečlivě vysoustružen a čelní plocha, která má být kalena, musí být přesně opracována. Čelní plocha musí být bez otřepů.
2. Tepelné zpracování vzorku
Po mechanickém opracování se vzorek rovnoměrně zahřeje na teplotu uvedenou v normě po dobu nejméně 20 minut a poté se při stanovené teplotě udržuje nejméně 30 minut a nejvýše 35 minut. Je třeba omezit nauhličování nebo oduhličování vzorku na minimum a zabránit oxidaci a tvorbě okují.
3. Kalení vzorků
Doba mezi vyjmutím vzorku z pece a zahájením procesu kalení nesmí trvat déle než pět sekund. Pro kalení se použije přípravek (viz obrázek), který umožní dopad vodního proudu na čelní plochu kaleného vzorku. Vzdálenost mezi otvorem trysky chladicí vody a čelním povrchem kaleného vzorku je 12,5 mm s tolerancí ±0,5 mm. Během celého procesu kalení, který trvá nejméně 10 minut, musí vzorek zůstat ve středu nad otvorem trysky a jeho zbývající povrch musí být chráněn před stříkající vodou. Po ukončení procesu kalení lze vzorek ponořit do studené vody pro celkové dochlazení.
4. Zkouška tvrdosti vzorku
Pro zkoušku tvrdosti vzorku Jominy metodou Rockwell (HRC) se používají dvě protilehlé zkušební plochy pootočené o 180° a broušené v podélném směru (do hloubky přibližně 0,4–0,5 mm). Za určitých podmínek lze Rockwellovu zkoušku tvrdosti HRC nahradit také Vickersovou zkouškou tvrdosti HV30.
Aby se zajistilo, že během broušení nedošlo ke popuštění povrchu, ponoří se vzorek do 5% kyseliny dusičné. Povrch vzorku by měl rovnoměrně zčernat. Případné zbarvení indikuje měkká místa a je třeba vytvořit dvě nové zkušební plochy, jak je popsáno výše.
V dalším kroku musí být vzorek dobře upevněn a během zkoušení tvrdosti se nesmí pohybovat. Prvních osm bodů tvrdosti HRC se provádí ve stanovených vzdálenostech od čelní plochy: 1,5 – 3 – 7 – 9 – 11 – 13 – 15 mm. Poté se další zkušební body nastaví po 5 mm. Výsledky tvrdosti se vynesou do grafu v závislosti na délce vzorku. Výsledkem je křivka průběhu tvrdosti, ze které lze porovnat kalitelnost oceli nebo odečíst efektivní hloubku prokalení.
Metoda stanovení tvrdosti při Jominyho zkoušce
Stanovení jedné nebo dvou mezních křivek pro hloubku prokalení při Jominyho zkoušce:
- Dolní mezní křivka
- Horní mezní křivka
- Horní a dolní mezní křivka
Určení specifických bodů na křivce tvrdosti:
- Horní mezní bod
- Dolní mezní bod
- Horní a dolní mezní bod
Křivka průběhu tvrdosti na vzorku Jominy s horní a dolní mezní křivkou.
