D.C.: 620.179.3
December 1971
Doorhardingsproef door afschrikken van een eindvlak van een stalen proefstaaf JOMINY-proef
m O)
23 - 71
Inhoud
Ol
1
BEGIN S EL
2
DEFINITIE S EN S YMBOLEN
OC
< <
VOORBEREIDING VAN DE HARDHEIDS METINGEN
VORM EN VERVAARDIGING VAN DE PROEF-
WEERGAVE VAN DE RESULTATEN
STAVEN
7.1
Hardheid in een willekeurig punt
Afmeting van de proefstaaf
7.2
Het tekenen van de hardheidskrommen
3.2
Warmtebehandeling van de proefstaven
7.3
Beschrijving van de doorhardingskenmerken van een
3.3
Bewerking van de proefstaaf
3.1
D Q O
6 7
3
<
EURONORM
bepaalde staalsoort
4
TOE S TELLEN
7-<
5
UITVOERING VAN DE PROEF
7
5.1
Verwarming van de proefstaaf
5.2
Afschrikken van de proefstaaf
*
Weergave van de doorharding van het produkt
·5
Vermelding van de methode COMMENTAAR
LU £
H CL ζ CO < w
1 BEGINS EL
2 Χ ci
ïïïï*
o
< >
De proef bestaat uit het verhitten van een proefstaaf tot een vastgestelde temperatuur en gedurende een bepaalde periode; vervolgens afkoelen door een uiteinde met water
n
te besproeien en de mate van doorharding door, uitgaande van het geharde eindvlak, de hardheidswaarden langs een beschrijvende lijn te bepalen.
2 DEFINITIES EN S YMBOLEN
O LU
O co LU Q.
O
OC =3 LIJ
LU <
N° Ref.
Symbool
1 2
L D
Totale lengte van de proefstaaf 100±0,5 mm 25±0,25 mm Diameter van de proefstaaf
3
t
Tijdsduur gedurende welke de proefstaaf op de voorgeschre ven temperatuur wordt gehou 30±5 min. den
m
Maximaal tijdsverloop tussen het uit de oven nemen van de proefstaaf en het begin van het afschrikken
> μ
LU LU CO CO LU CO
<
D CC
O O o cc Z> O o LU O o
4
t
UJ
5
T
6
a
7
h
8
I
9
e
10
d
°1
> ω
O
o
11 lia
Omschrijving
Waarde
ong. 5 sec. Temperatuur van het koelwa 5 à 30 ter Inwendige diameter van de verticale pijp voor watertoe voer 12,5±0,5mm Hoogte van de vrije water 65±10mm straal (zonder proefstaaf) Afstand van de afstelling tot de onderkant van de proefstaaf 12,5±0,5 mm Diepte van de vlakken voor de meting van de hardheid [),4tot0,5mm Afstand van de meetpunten voor de hardheidsbepaling vanaf het geharde eindvlak van de proefstaaf mm
Jxx — d Kenteken van de Jominydoor in Rockwell harding op de afstand d HRC mm J HVxx d Kenteken van de Jominydoor in Vickers HV 3 0 mm harding op de afstand d
ü ce
Alle reproduktierechten voorbehouden aan de nationale normalisatieinstituten der LidS taten van de Europese Gemeenschappen
Prijs 1,15 E M.O -rekeneenheden [1 rekeneenheid 1 U S -dollar)
Bladzijde 2 3 VORM EN VERVAARDIGING VAN DE PROEFSTAVEN 3.1 Afmetingen van de proefstaaf
3.1.3
3.1.1
De proefstaaf heeft, indien nodig, aan het staafeinde dat niet wordt afgeschrikt, merktekens om de ligging vast te leggen ten opzichte van het oorspronkelijke proefstuk.
De proefstaaf bestaat uit een cilinder afgedraaid op een middellijn van 25 mm en met een lengte van 100 mm. 3.1.2
3.2 Warmtebehandeling van de proefstaven
Het niet bewerkte uiteinde van deze proefstaaf 0) heeft een diameter van 32 mm of 25 mm, naar gelang de proefstaaf is voorzien van een flens of een ringvormige groef om, door middel van een daarvoor geschikte ophanging, het snel centreren en vastzetten op het moment van afschrikken mogelijk te maken (zie figuur 1).
De proefstaven worden voor de eindbewerking normaal gegloeid. Met het oog op bijzondere eisen kunnen andere warmtebehandelingen worden toegepast.
(') De wijze van verkrijgen van de proefstaaf hangt af van de afmetingen van het proefstuk: — voor diameters s 250 mm wordt het ruwe proefstuk uitgewalst of uitgesmeed op de afmeting (overeenkomstig de voorschriften van EURONORM 83, 84, 86) — voor diameters 3 250 mm wordt het ruwe proefstuk uitgewalst of buitenste gedeelte van het produkt. De as van het proefstuk moet liggen op 20 mm van het oppervlak van het produkt opdat het oppervlak van de proefstaaf waarop de hardheidsmetingen worden uitgevoerd, overeenkomt met de randzone van het produkt. Indien speciaal overeengekomen kan de proefstaaf ook door gieten worden verkregen.
3.2.1
Behoudens bijzondere overeenkomst moet het normaalgloeien geschieden volgens de voorwaarden van de Euronorm voor het in aanmerking komende staal. De duur van de handhaving van de voorgeschreven temperatuur bedraagt 30 min. 3.2.2
De ruwe staaf moet zodanig worden behandeld dat de afgedraaide proefstaaf geen enkele vorm van ontkoling vertoont. 3.3 Bewerking van de proefstaaf Het cilindrische oppervlak van de proefstaaf wordt verkregen door afdraaien; het te harden eindvlak van de proefstaaf moet redelijk glad zijn afgewerkt.
4 TOESTELLEN Het toestel is een inrichting voor het afschrikken van de proefstaaf. 4.1
Dit toestel (zie figuur 3) bestaat voornamelijk uit een inrichting om het proefstuk te bevestigen en het verticaal boven de waterpijp te centreren. Het systeem voor de watertoevoer bevat een snel werkende afsluiter, alsmede een afsluiter voor het variëren van de hoeveelheid water. 4.2
De onderlinge positie van de watertoevoerpijp (inwendige diameter 12,5 ±0,5 mm) en de proefstaafophanging moet zodanig zijn, dat de afstand tussen de pijpmond en het af te schrikken eindvlak van de proefstaaf 12,5 ± 0,5 mm bedraagt (zie figuur 3).
4.3
De proefstaafophanging moet zodanig zijn dat de proefstaaf nauwkeurig boven de watertoevoerpijp kan worden gecentreerd en gedurende het afschrikken gefixeerd gehouden. Als de proefstaaf wordt geplaatst, moet de ophanging droog zijn; tevens moet het spatten van water op de proefstaaf gedurende de plaatsing en voordat het eigenlijke afschrikken begint, worden vermeden. 4.4
De vrije spuithoogte van de waterstraal moet 65 ± 10 mm bedragen (zie figuur 4). De temperatuur van het water in de pijp moet tussen 5 en 30°C liggen. 4.5 De proefstaafophanging mag gedurende de proef niet aan tocht zijn blootgesteld.
5 UITVOERING VAN DE PROEF 5.1 Verwarming van de proefstaaf 5.1.1 De proefstaaf wordt gelijkmatig opgewarmd en gedurende 30 ± 5 min. gehouden op de in de betreffende Euronorm voor het produkt voorgeschreven of de bij speciale over-
eenkomst vastgestelde temperatuur. Voor bepaalde typen ovens kan deze tijd worden vastgesteld aan de hand van resultaten van eerder uitgevoerd onderzoek, waarbij de minimumtijd is bepaald, nodig om in de kern van de staaf de gewenste temperatuur te verkrijgen.
Bladzijde 3 5.1.2
5.2 Het afschrikken van de proefstaaf
Alle voorzorgsmaatregelen moeten worden getroffen om zowel ontkoling als opkoling van het oppervlak van de proefstaaf te vermijden. Men kan b.v. een oven met beheerste atmosfeer gebruiken of de proefstaaf in een vat plaatsen waarvan de bodem is bedekt met grafietkorrels of gietijzerkrullen waarop de proefstaaf komt te staan (zie figuur 2).
5.2.1 De tijd tussen het uit de oven halen van de proefstaaf en het begin van afschrikken, mag niet meer dan 5 sec. bedragen. 5.2.2 Het besproeien moet minstens 10 min. duren. Hierna kan de afkoeling van de proefstaaf worden voltooid door onderdompeling in koud water.
6 VOORBEREIDING VAN DE HARDHEIDSMETINGEN 6.1
6.3.2
Voor de hardheidsmetingen worden 2 vlakken geslepen die 180° ten opzichte van elkaar parallel aan de as van de proefstaaf liggen. Bij proefstaven genomen uit produkten met een diameter groter dan 250 mm moeten de twee vlakken op dezelfde afstand van het oppervlak van het produkt liggen. Hun diepte bedraagt 0,4 à 0,5 mm (2). Deze vlakken moeten bij het slijpen overvloedig worden gekoeld opdat elke verhitting die een structuurverandering in de proefstaaf zou kunnen bewerkstelligen, wordt vermeden.
Het verdient aanbeveling, voordat met de metingen op het tweede vlak van de proefstaaf wordt begonnen, door slijpen de opstulpingen te verwijderen, die op het eerste vlak kunnen zijn ontstaan door het indruklichaam.
6.2 Om te controleren of door het slijpen geen ontlating heeft plaatsgevonden, kan b.v. als volgt worden gehandeld: de proefstaaf wordt in een 5% salpeterzuuroplossing geëtst totdat zij volledig zwart is geworden. Na afspoelen met warm water moet de staaf 2 à 3 sec. in een 50% zoutzuur-oplossing in water worden ondergedompeld; de staaf moet dan opnieuw met warm water worden afgespoeld en in een luchtstroom worden gedroogd. De onstane kleur moet egaal zijn. Indien er vlekken zijn, die op de aanwezigheid van zachte plekken wijzen, moeten er twee nieuwe vlakken worden geslepen en gecontroleerd als hierboven omschreven. 6.3 Terwijl de proefstaaf in een passende inrichting is bevestigd, worden in de richting van de as van de twee vlakken Rockwell C hardheidsmetingen uitgevoerd met een belasting van 1470 N (150 kgf) en met een conische diamant, zoals omschreven in EURONORM 4: „Hardheidsmeting van staal volgens Rockwell — schaal B en schaal C"), waarbij alle voorzorgsmaatregelen worden genomen, dat tijdens de metingen de proefstaaf op de juiste plaats en stabiel blijft bevestigd. 6.3.1 De hardheidsmetingen volgens Rockwell C kunnen worden vervangen door hardheidsmetingen volgens Vickers met een belasting van 294 N (30 kgf) (zie EURONORM 5: „Hardheidsmeting van staal volgens Vickers"). (2) De produktspecificatie kan na speciale overeenstemming grotere diepten voorschrijven.
6.4 De plaatsen van de meetpunten moeten zodanig worden gekozen dat een van de twee volgende bepalingen mogelijk is: — vervaardiging van een kromme die het hardheidsverloop weergeeft (paragraaf 6.4.1) — bepaling van de hardheid op een of meer vastgestelde punten (paragraaf 6.4.2). 6.4.1 Vervaardiging van een kromme die het hardheidsverloop weergeeft In dit geval zijn de afstanden van de eerste 8 meetpunten gemeten vanaf het geharde eindvlak (afstanden uitgedrukt in mm) achtereenvolgens (zie figuur 5): 1,5
7 — 9—11 — 13—15;
de afstanden tussen de daar volgende punten bedragen in het algemeen 5 mm. De afstand van de meetpunten, te rekenen vanaf het eerste punt, is echter niet absoluut; deze afstand kan groter zijn indien de kromme geen onzekerheid biedt, maar moet daarentegen korter zijn in de gebieden waarin het verloop meer nauwkeurigheid behoeft. 6.4.1.1 Voor staalsoorten waarbij de afschrikproef minder diep inwerkt, moet het eerste meetpunt 1,5 mm van het geharde eindvlak worden genomen; de onderlinge afstand van de volgende meetpunten zal 0,75 mm bedragen tot aan 12 mm van dit eindvlak; de vier laatste meetpunten zullen respectievelijk 15 — 19 — 22 en 25 mm van dit zelfde eindvlak liggen. Opmerking: Het spreekt vanzelf dat de afstanden tussen de in paragraaf 6.4.1 en 6.4.1.1 aangegeven indrukkingen niet altijd in overeenstemming zullen zijn met de minimale afstanden die zijn vermeld in EURONORM 4: „Hardheidsmeting van staal volgens Rockwell" (paragraaf 3.3.1).
Bladzijde 4 Voor de eisen van de onderhavige Euronorm wordt er evenwel van uitgegaan dat de verkregen waarden voor de hardheid in het algemeen voldoende nauwkeurig zullen zijn, waarbij evenwel de aandacht wordt gevestigd op paragraaf 6.4.1.2 waarin wordt aanbevolen de indrukkingen over regelmatige afstanden te spreiden. 6.4.1.2 De inrichting waarmede de proefstaaf wordt verplaatst in het toestel voor de hardheidsmeting moet een nauwkeurig centreren van het afgeplatte vlak en een nauwkeurig bepalen van de afstand tussen de indrukkingen mogelijk
maken. Deze indrukkingen liggen in beginsel in de as van het vlak, maar wanneer dit niet mogelijk is op twee symetrische en evenwijdig aan de as gelegen lijnen op een afstand van minder dan 0,5 mm van de as. 6.4.2 De bepaling van de hardheid kan worden uitgevoerd op één of meer punten, die op een vastgestelde afstand van het eindvlak zijn gelegen en die al of niet het in paragraaf 6.4.1 omschreven eerste punt omvatten (1,5 mm van het afgeschrikte eindvlak).
7 WEERGAVE VAN DE RESULTATEN 7.1 Hardheid in een willekeurig punt
kromme (die kunnen bestaan uit:
Op elke afstand d neemt men als hardheid het gemiddelde van de metingen die zijn verricht op deze afstand d op elk van de vlakken bedoeld in paragraaf 6.1.
— — — —
een bovengrens of een ondergrens of een gebied tussen deze beide grenzen): hetzij door aanduiding van de afstand tot het afgeschrikte eindvlak voor een gegeven hardheid. — hetzij door aanduiding van de hardheid voor een gegeven afstand tot het afgeschrikte eindvlak.
7.2 Het tekenen van de hardheidskrommen De afstanden d worden op de abcis uitgezet en de corresponderende hardheden op de ordinaat waarbij gebruik wordt gemaakt van de volgende schaalverdelingen: ordinaat: 10 mm correspondeert met 5 HRC of 50 HV abcis
: 10 mm correspondeert met een afstand van 5 mm.
7.3 Beschrijving van de doorhardingskenmerken van een bepaalde staalsoort
Voor alle gevallen kunnen de kenmerken worden uitgedrukt in de vorm van een „doorhardingskenteken". Dit kenteken bestaat uit de letter J gevolgd door twee cijfergroepen, b.v.: J HRC - d
Hierbij worden de volgende methoden gebruikt:
waarin H R C de Rockwell-hardheid C is d de afstand in millimeters is van het meetpunt tot het afgeschrikte eindvlak.
1) Verloop van de hardheidskromme
Voorbeelden
2) Meting van de hardheid op drie punten waarbij het eerste punt op 1,5 mm van het afgeschrikte eindvlak ligt, terwijl de plaats van de twee andere punten speciaal wordt overeengekomen
a)
3) Meting van de hardheid op twee punten waarvan de afstanden tot het eindvlak speciaal worden overeengekomen 4) Hardheidsmeting op een bepaalde afstand van het eindvlak. 7.4 Weergave van de doorharding van het produkt Hierbij kunnen een van de volgende methoden worden gebruikt: 1) Nauwkeurige vastlegging van de betreffende de doorharding door:
Jominy-kromme
— hetzij een grenslijn waarboven de Jominy-kromme van het staal moet liggen — hetzij een grenslijn waaronder de Jominy-kromme van het staal moet liggen — hetzij de ruimte tussen de bovenste kromme en de onderste kromme waarbinnen zich de Jominykromme moet bevinden (zie figuur 6 a). 2) Vastlegging van de bijzondere punten van de Jominy-
Meetresultaat:
J 35 — 15 betekent dat op een afstand van 15 mm gerekend van het afgeschrikte eindvlak de hardheid 35 H R C bedraagt (zie figuur 6 b). b)
Specificaties:
J 45 — 6.18 betekent een hardheid van 45 H R C ergens tussen 6 en 18 mm, gerekend vanaf het afgeschrikte eindvlak (zie figuur 6 c). J 35.48 — 15 betekent dat op een afstand van 15 mm van het afgeschrikte eindvlak de hardheid tussen 35 en 48 H R C ligt (zie figuur 6 d). 7.5 Vermelding van de methode De methode van de hardheidsbepalingen moet altijd in het onderzoekverslag worden vermeld. 7.5.1 Indien het Jominy-kenteken wordt uitgedrukt in Vickershardheid HV 30, moet het symbool HV worden gebruikt om verwarring te vermijden. Voorbeeld: J HV 340.490 — 15 wil zeggen dat de Vickershardheid tussen 340 en 490 en wel op 15 mm gerekend vanaf het afgeschrikte eindvlak.
Bladzijde 5 COMMENTAAR 1) In vele gevallen kan het nuttig zijn de afkoelingscondities aan het oppervlak van de proefstaaf te kennen. De in hoofdstuk 4 en paragraaf 5.2 omschreven voor waarden van de afschrikproef maken het mogelijk de afkoelsnelheid aan het uiteinde van de proefstaaf als constant te beschouwen. 2) Onder voorbehoud dat wordt gesteld dat bij eerste benadering kunnen worden verwaarloosd enerzijds de hoeveelheid warmte die tijdens de afkoeling vrij komt als gevolg van structuuromzettingen in het staal en anderzijds de verschillen in warmtegeleiding voor de verschillende staalsoorten ten opzichte van een
standaardproefstaaf, kan het temperatuurverloop langs een beschrijvende lijn van de proefstaaf op verschil lende manieren worden weergegeven. Ter informatie kan het volgende voorbeeld worden gegeven:
Grafiek 1 θ
Netwerk van krommen die de verhouding -5-. weergeeft als functie van de tijd, waarin 0 ^ de austeniteertemperatuur is en θ de temperatuur van de punten van het opper vlak die op een bepaalde afstand zijn gelegen van het afgeschrikte eindvlak.
Bladzijde 6
Afmetingen in millimeters 32
n π
in
o +1 o o
in
o" +1 o
25 ± 0,25
a) — Proefstaaf met
25 ± 0,25
flens
b) — Proefstaaf met ringvormige groef
Figuur 1 — Afmetingen van de proefstaaf
Zacht staal
Grafietkorrels of gietijzerkrullen
Figuur 2 — Voorbeeld van een vat van zacht staal voor verhitting van de proefstaaf
Bladzijde 7
Afmetingen in millimeters
Inrichting voor het centreren en het fixeren van de proefstaaf
yW//////s.
Proefstaaf in geplaatste toestand
Mond van de watertoevoerpijp
12,5 + 0,5*
Snelwerkende kraan
Water-
toevoerpijp
Figuur 3 — Schema van de afschrikinrichting
Bladzijde 8
/
^R>
Maten in millimeters
/// i!D[\\
,7/'Ί ι r\»V* ml
Hoogte van de vrije waterstraal
1///
II
II 12,5 + 0,5* Inwendige diameter van de watertoevoerpijp
Figuur 4 — Watertoevoerpijp
-1,5
-1,5
<»
ii
m
·-
0,4 à 0,5 15
Figuur 5 — Voorbereiding van de proefstaaf voor de hardheidsmeting en plaatsen van de meetpunten
Bladzijde 9
HRC
Bovenste grens Onderste grens
d (mm)
Figuur 6 a) — Specificatie door twee begrenzende krommen
HRC
Å
J 35-15 35
Q
d (mm)
15 Figuur 6 b) — Hardheid op een afstand d van 15 mm
Bladzijde 10
J 45-6.18
6
18
Figuur 6 c) — Specificatie door een gegeven hardheid tussen twee begrenzende afstanden
J 35.48-15
d (mm)
15 Figuur 6 d) — Specificatie door een gebied van de hardheid op een gegeven afstand
Bladzijde 11
Afstand tot het afgeschrikte einde van de proefstaaf in millimeter
-D
m ra n n <1> Γ (1>
ω η o
Φ
t—
3 3
m
< *3_
<Γ>
ra
(11 ι— η
Ε
(1)
ω ω Q.
F
(1)
*ω-* Τ3 Γ
Γ <1> (Λ "Ι
(Π
ra ηm rJ< ο Ί^ O)
c
TJ 3
o
Γ — ι
α>
>
1 2
5
10
2
5
ίο
2
5
up
Tijd in seconden a
Grafiek 1 -
Netwerk van de krommen dat de verhouding - — weergeeft als functie van de tijd, A waarbij θ A de austeniteertemperatuur is θ de temperatuur aan de oppervlaktepunten gelegen op een bepaalde afstand van het afgeschrikte uiteinde
o CD Gì χ
(D
ro ζ
Ι Ο
Bureau voor officiële publikaties der Europese Gemeenschappen, Luxemburg De EURONORMEN zijn verkrijgbaar bij: In Nederland: Nederlands Normalisatie-Instituut (N.N.I.), Polakweg 5, R ijswijk (ZH) In België : Belgisch Instituut voor Normalisatie (B.I.N.), Brabançonnelaan 29, 1040 Brussel
16.972
