Objectifs principaux et éléments de détection

• Profondeur de cémentation : Un indicateur clé de la résistance à l'usure des engrenages cémentés/trempés (selon la norme ISO 6336).
• Taille des grains : Influence la résistance et la ténacité des engrenages (classée selon la norme ASTM E112).
• Microstructure : Les morphologies de la martensite, de l'austénite résiduelle et des carbures déterminent les performances en fatigue.
• Défauts de surface : Détecte les brûlures de rectification et les fissures (conformément à la norme AIAG CQI-9).

Constituants microstructuraux de base

• Ferrite (α) : Structure cubique centrée (BCC), douce et tenace avec une faible dureté (~80HV), courante dans l'acier à faible teneur en carbone et le fer pur.
• Austénite (γ) : Structure cubique à faces centrées (FCC), haute plasticité et non magnétique, présente dans l'acier à haute température ou à haute teneur en alliage comme l'acier inoxydable 304 et l'acier à haute teneur en manganèse.
• Cémentite (Fe₃C) : Système cristallin orthorhombique, dur et fragile (~800HV) et améliore la résistance à l'usure, trouvé dans la fonte blanche et l'acier à haute teneur en carbone.
• Martensite : Structure tétragonale centrée (BCT), dureté élevée (500~1000HV) obtenue par trempe, utilisée dans l'acier trempé et l'acier à outils.

Morphologies microstructurales courantes

Processus de test et méthodes standard

Échantillonnage et préparation des échantillons

• Positions d'échantillonnage : Sommet de la dent (évalue l'effet de durcissement de surface), pied de la dent (analyse la microstructure dans les zones de concentration de contraintes), coupe transversale (mesure le gradient de cémentation).
• Étapes clés de la préparation : Coupe → Montage → Meulage → Polissage → Attaque → Observation microscopique.
• Montage : Utiliser de la résine époxy pour la protection des bords (montage à froid recommandé pour éviter l'impact thermique).
• Polissage : Polir jusqu'à une finition miroir de 0,05μm avec une pâte de polissage diamantée pour éviter les interférences de rayures.

Sélection de l'agent d'attaque

Équipement de test clé

Microscope optique (MO)

• Application : Observation de la microstructure de base (par exemple, classification de la taille des grains).
• Exigences de configuration : Grossissement de 500×~1000×, équipé d'un logiciel d'analyse d'image (par exemple, Olympus Stream).

Microscope électronique à balayage (MEB)

• Avantages : Observation à haute résolution des inclusions non métalliques (par exemple, MnS) et analyse de la composition via EDS.
• Exemple de cas : Fissures intergranulaires causées par la ségrégation du soufre détectées dans l'analyse de fracture de la boîte de vitesses d'une éolienne.

Test de microdureté

• Méthode : Test de gradient de dureté Vickers (HV0.3~HV1) pour tracer les courbes de cémentation.
• Norme : ISO 2639 définit la profondeur de cémentation comme la distance de la surface au substrat à 550HV1.

Analyse de la microstructure

Microstructures normales

Défauts courants et causes

• Cémentation excessive : Carbures en réseau en surface, augmentant la fragilité et le risque d'écaillage de la surface des dents.
• Brûlure de rectification : Couleurs de revenu révélées par le décapage (ASTM E1257), prévenues en contrôlant la vitesse d'avance et en utilisant des meules CBN.
• Fissures de trempe : Propagation intergranulaire avec des extrémités vives (confirmée par MEB).

Quantification des données et comparaison standard

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