The aim of this thesis was to investigate what the relation is between as-quench hardness and final surface hardness for steel beams is, depending on what tempering temperature is used. Also explain how chemistry, dimension and microstructure effects the final mechanical properties of the front axle beam. For this a review of literature concerning the effects was completed.Hardness measurement on the surface was performed on the ends of the beam (bottom and top). This hardness measurement was performed on 6 different front axle articles of the same material (41CrS4) and 2 different front axle articles of another material (40CrMo4). The relation diagram gives an estimation of what type of tempering temperature is needed to achieve the final hardness that is desired. Because the relation was done with some inconsistences it can’t be said to give a perfect answer. The relation diagrams only work for material 41CrS4 and 40CrMo4. For the core hardness test, 2 articles of 41CrS4 and one article of 40CrMo4 was measured on 5 different position on the cross-section, the beams for the respective articles were taken from quenched state and quenched+tempered. The beam dimensions have a significant effect when it comes to cooling down the part and achieve as close to uniform hardness as possible. Even though the Middle point of the I-section sample is one of the closest cores to the surface, it has a softer core compared with the other cores. While there exists hardness difference after quenching between different points in the core they even out after tempering. When comparing the core hardness with the surface hardness it can be said that the surface hardness is not as hard as the core because of decarburization. The microstructure analysis was done on 2 articles of 41CrS4 and one article of 40CrMo4. Samples from the 3 articles is taken from both the as-quenched state and quenched+tempered state. From the optical microscope it could be seen, that the surface of the beams decarbonizes leading to a higher amount of ferrite at the structure and softer surface. Because of this 15 mm into the material is harder than at-surface. Decarburization of the 41CrS4 steels made it so that what should have been a martensite and bainite dominated surface became a ferrite and bainite dominated.To decide the actual amount of retained austenite in the sample an XRD-analysis was performed. The XRD-analysis is done only for one article type of 41CrS4. From the front axle beam three samples of three different locations (bottom, middle, top) was taken for the analysis. For the theoretical calculation of the retained austenite vs the actual amount it can be said that is a very good representation of the total amount of retained austenite in the product. But the theoretical calculation deviates a bit from the actual amount at the top part of the beam. / Syftet med denna avhandling var att undersöka vad relationen är mellan härdat ythårdhet och slut ythårdhet för stålbalkar är, beroende på vilken anlöpnings temperatur som används. Tar också upp hur kemi, dimension och mikrostruktur påverkar de sista mekaniska egenskaperna hos framaxel balken. För detta genomfördes en genomgång av litteraturen om effekterna.Hårdhetsmätning på ytan utfördes på balkens ändar (botten och toppen). Denna hårdhetsmätning utfördes på 6 olika främre axelartiklar av samma material (41CrS4) och 2 olika främre axelartiklar av annat material (40CrMo4). Relationsdiagrammet ger en uppskattning av vilken typ av anlöpningstemperatur som behövs för att uppnå den slutliga hårdheten som önskas. Eftersom förhållandet gjordes med vissa inkonsekvenser kan det inte sägas ge ett perfekt svar. Relationsdiagrammen fungerar endast för material 41CrS4 och 40CrMo4.För kärnhårdhetstestet mättes 2 artiklar av 41CrS4 och en artikel av 40CrMo4 i 5 olika positioner på tvärsnittet, stålen för respektive artiklar togs från härdat tillstånd och härdat + anlöpt. Dimensionerna har en signifikant effekt när det gäller att kyla ner delen och uppnå så nära enhetlig hårdhet som möjligt. Även om mittpunkten i I-sektionsprovet är en av de närmaste kärnorna till ytan, så har det en mjukare kärna jämfört med de andra kärnorna. Det finns hårdhetsskillnad efter härdning mellan de olika punkter men de jämnar ut sig efter anlöpningen. När man jämför kärnhårdheten med ythårdheten kan man säga att ythårdheten inte är så hård på grund av avkolning.Mikrostrukturanalysen gjordes på 2 artiklar av 41CrS4 och en artikel av 40CrMo4. Prover från de 3 artiklarna tas från både härdat tillstånd och härdat + anlöpt tillstånd. Från det optiska mikroskopet kunde man se att stålbalkens yta har blivit utsatt för avkolning vilket leder till en högre mängd ferrit vid strukturen och en mjukare yta. På grund av detta, så är 15 mm in i materialet hårare än vid ytan. Avkolning av 41CrS4 stål gjorde så att det som borde ha varit ett martensit och bainit dominerat yta blev istället ferrit och bainit dominerat.XRD-analysen görs endast för en artikelart av 41CrS4. Från fram axelbalken togs tre prov från tre olika platser (botten, mitten, toppen) för analysen. För att bestämma den verkliga mängden restaustenit i provet utfördes en XRD-analys. För den teoretiska beräkningen av den rest austeniten jämfört med det faktiska beloppet kan man säga det är en mycket bra representation av den totala mängden kvarhållen austenit i produkten. Men den teoretiska beräkningen avviker lite från den faktiska mängden vid stålens övre del.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kau-62747 |
| Date | January 2017 |
| Creators | Zemui, Simon |
| Publisher | Karlstads universitet, Fakulteten för hälsa, natur- och teknikvetenskap (from 2013) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0023 seconds