Pemeriksaan Metalografi pada Roda Gigi: Prinsip, Metode, dan Pengetahuan Kunci

Tujuan Utama dan Item Pemeriksaan

• Kedalaman pengerasan permukaan: Indikator utama untuk ketahanan aus pada gigi yang dikeraskan dengan karburisasi/penormalan (sesuai standar ISO 6336).
• Ukuran butir: Mempengaruhi kekuatan dan ketangguhan gigi (dikelompokkan sesuai ASTM E112).
• Mikrostruktur: Morfologi martensit, austenit tersisa, dan karbida menentukan kinerja terhadap kelelahan.
• Cacat permukaan: Mendeteksi kerusakan akibat gerinda dan retakan (memenuhi standar AIAG CQI-9).

Komponen Mikrostruktur Dasar

• Ferrit (α): Struktur kubik berpusat badan (BCC), lunak dan ulet dengan kekerasan rendah (~80HV), umum ditemukan pada baja karbon rendah dan besi murni.
• Austenit (γ): Struktur kubik berpusat muka (FCC), plastisitas tinggi dan non-magnetik, terdapat pada baja suhu tinggi atau baja paduan tinggi seperti baja tahan karat 304 dan baja mangan tinggi.
• Sementit (Fe₃C): Sistem kristal ortorhombik, keras dan rapuh (~800HV) serta meningkatkan ketahanan aus, ditemukan pada besi cor putih dan baja karbon tinggi.
• Martensit: Struktur tetragonal berpusat badan (BCT), kekerasan tinggi (500~1000HV) yang diperoleh melalui pendinginan cepat (quenching), digunakan pada baja yang dikeraskan dan baja perkakas.

Morfologi Mikrostruktur Umum

Proses Pengujian dan Metode Standar

Pengambilan Sampel dan Persiapan Sampel

• Posisi pengambilan sampel: Puncak gigi (mengevaluasi efek pengerasan permukaan), akar gigi (menganalisis mikrostruktur pada area konsentrasi tegangan), penampang melintang (mengukur gradien pengerasan permukaan).
• Langkah-langkah utama persiapan: Pemotongan → Pemasangan → Penggerindaan → Pemolesan → Etsa → Pengamatan mikroskopis.
• Pemasangan: Gunakan resin epoksi untuk perlindungan tepi (pemasangan dingin disarankan untuk menghindari dampak termal).
• Pemolesan: Poles hingga hasil akhir cermin 0,05μm dengan pasta poles berlian untuk mencegah gangguan goresan.

Pemilihan Zat Pengetsa

Peralatan pengujian utama

Mikroskop optik (OM)

• Aplikasi: Pengamatan struktur mikro dasar (misalnya, pemeringkatan ukuran butir).
• Persyaratan konfigurasi: pembesaran 500×~1000×, dilengkapi dengan perangkat lunak analisis gambar (misalnya, Olympus Stream).

Mikroskop Elektron Pemindaian (SEM)

• Keuntungan: Pengamatan resolusi tinggi dari inklusi non-logam (misalnya, MnS) dan analisis komposisi melalui EDS.
• Contoh kasus: retakan intergranular yang disebabkan oleh pemisahan belerang yang terdeteksi dalam analisis fraktur gearbox tenaga angin.

Pengujian Mikrohardness

• Metode: pengujian gradien kekerasan Vickers (HV0.3 ~ HV1) untuk memetakan kurva pengerasan kasus.
• Standar: ISO 2639 mendefinisikan kedalaman pengerasan kasus sebagai jarak dari permukaan ke substrat pada 550HV1.

Analisis mikrostruktur

Mikrostruktur Normal

Cacat dan Penyebab yang Umum

• Karburisasi yang berlebihan: Karbida jaringan di permukaan, meningkatkan kerapuhan dan risiko permukaan gigi berlubang.
• Pembakaran penggilingan: Warna tempered yang terungkap dengan pemanis (ASTM E1257), dicegah dengan mengontrol laju feed dan menggunakan roda penggilingan CBN.
• Celah pemadam: Penyebaran intergranular dengan ujung tajam (dipastikan oleh SEM).