Što je površinsko otvrdnjavanje čelika? Kakva je upotreba površinskog otvrdnjavanja?

Umjetnost toplinske obrade metala dugo je poznata čovječanstvu. Oni su majstori koji su bili angažirani u proizvodnji alata, a posebno oružja, samostalno su se orijentirali ili dugo godina proučavali s drugim stručnjacima, iskusnijima. Tajne su bile tajne, što naravno smanjuje brzinu širenja tehnologije, ali povećava konkurentnost određenog proizvođača određenih proizvoda. Jedna od metoda srednjovjekovnih armourers je površinsko kaljenje, što daje oštrica i oštre mačeve i sablje određenu tvrdoću, u kombinaciji s fleksibilnošću oštrice. Danas takva svojstva više ne iznenađuju nikoga, tehnologije su postale masivne i postale su široko rasprostranjene.

Zašto svi ovo znaju običnoj osobi?

Ovaj članak stručnjacima za toplinsku obradu metala, najvjerojatnije, čini skup banaliteta i svih poznatih činjenica. Osim toga, mogu naći neke netočnosti u terminologiji. Informacije koje nisu namijenjene za njih, ona je upućena ljudima, daleko od industrije, amateri koji su zainteresirani za razlike u jakosti dobrom oštrice redovito stol ili sklopivi nož, površine kaljenje volumena i sličnim pitanjima. Kupnjom ovog ili onog objekta u kućanstvu, potrošač se suočava s značajnom razlikom u cijeni. Prodavač ne može uvijek biti kvalificiran i razumljiv zašto je jedan alat (ključ, na primjer) je puno skuplji od drugih s zajedničkom vanjskom sličnosti. On će najvjerojatnije pokušati "zbuniti mozak" konceptima i pojmovima koji nisu razumljivi za obične ljude. U prijevodu na zajednički jezik, ova objašnjenja značit će to podesivi ključ neće se slomiti ili trajati duže, a oštrenje će biti potrebno mnogo rjeđe (ako kupac želi kupiti nož). "Stvrdnjavanje površine!" - misteriozno ukazuju na uzrok prodavača, okrećući oči od zamišljene ekstaze. Što je ovo?

Suprotna svojstva u jednom proizvodu

Kao što je jasno iz fraze, u ovom slučaju samo vanjski tanki sloj članka izložen je toplinskoj obradi. Činjenica da čelik zahtijeva otvrdnjavanje, pomalo nagađati sve, čak i one koji ne znaju što je to. To se razlikuje od uobičajenog "komada željeza", mekog i krhkog. Ali zašto je to površno da koristi takvu čast? Stvrdnjavanje se koristi za promjenu svojstava metala, a ne radi poboljšanja, kao što je često izjavljeno. Kvaliteta, korisna u nekim slučajevima, postaje štetna za druge. Datoteka je teška, stoga je lako za obradu željeza, aluminija ili bronce, ali ako ga pokušate saviti ili udariti čekićem, to će ispucati. Isto vrijedi i za oštricu šipke, koja se često prekida na pogrešnom kutu rezanja. Da bi se postigla tvrdoća u kombinaciji s fleksibilnošću ili plastičnosti, koristi se površinsko otvrdnjavanje. Nakon toga, svojstva proizvoda mogu kombinirati kvalitete, ponekad suprotno, karakteristične za različite kristalne strukture. Sad moramo ući u neke materijalne detalje o znanosti.

Najjednostavnije ideje o polimorfizmu metala

Isto metala mogu, ovisno o obliku kristalne rešetke, imaju različite fizičke osobine (tvrdoća, otpornost na udar, rastezljivost, fleksibilnost, elastičnost i t. D.) Ova sposobnost promjenu mehaničkih parametara se zove polimorfizam. Vrlo dugo vremena, kada je proizvodilo primitivno oružje, ljudi su primijetili da se ovaj ili taj mač ili mač bolje pokazao, traje duže i ne prekida. Naravno, naši preci nisu bili upoznati s molekularnim strukturama metala, dosegnuli su intuitivno i empirijski. Dakle, iskustvom su otkrili da ako se vrh grije, tada njegova temperatura ovisi o nijansi svjetla. S brzim hlađenjem u metalu, nešto se mijenja, postaje čvršće ili stječe fleksibilnost. Ako se zagrije, ponovno postaje kakav je, a ponekad i gore. Do tada su bile vrlo specifične ideje o tome što bi trebalo biti, primjerice, ideal lovački nož. Površinsko kaljenje također koristi već, ali češće se koristi tzv lokalne, odnosno takav u kojem je tvrtka sječivo, fleksibilna - srednji oštrice, a dio noža uz rukohvatu - plastični (bolje je da savijati malo, ali ne razbiti).

Što se događa unutra

Bez posebnih detalja valja napomenuti da je struktura očvrsnutog čelika tri glavne vrste: martenzit, troostit i sorbitol. Omjer tih kristalnih formacija također određuje mehaničke osobine. U ovom slučaju nije bitno tko od njih i kako to utječe na tvrdoću. Rezultat ovisi o tome koliko se metala zagrijava i koliko se brzo hladi. Tako, površinsko kaljenje može pojaviti kada podizanjem temperature na gornji sloj i nakon toga za hlađenje ili utjecajem vanjskog toplinskog medija (tekućine, obično ulja, vode i slanom vodom, zrakom ili drugim sredstvima), ili njegov djelomičnim povlačenjem u proizvodu. U tom slučaju, polimorfne transformacije pojavljuju se sloj po sloju, ovisno o stupnju postignuća kritična temperatura, što utječe na stvaranje nove kristalne strukture.

Kao rezultat toga, dolazi do promjene u sljedećim zonama:

- Gornja, otvrdnuta.

- Međuprodukt, djelomično otvrdnut. Također se naziva zona termičkog utjecaja.

- Područje smanjene tvrdoće.

- Interijer se ne mijenja.

Metode površinskog otvrdnjavanja

Možete stvoriti gornji sloj s povećanom tvrdoćom na nekoliko načina. Željeznički vagon s oprugama izvorima upravo otpustio male metalne kuglice (snimke), stvarajući površinu brtve, s unutarnje volumen metala je dovoljno savitljiv da izdrži dugotrajnu mehanička naprezanja. Najstariji način je metoda brzog zagrijavanja objekta na otvorenoj vatri, praćeno raspršivanjem ili mlazom mlaza. Za ovu tehnologiju je tradicionalna istočna krivulja nož (kerambit). Površinsko otvrdnjavanje se također može provesti intenzivnim hlađenjem. Poznati su i plinska plazma, indukcija, laser i druge metode. Neki od njih trebaju se detaljnije razmotriti.

HDTV

Sredinom 30-ih godina sovjetski znanstvenik VP Vologdin izumio metodu za postizanje unaprijed određene neujednačena-bliske detalje molekularne strukture pomoću visokofrekventne struje. Strojarstvo se brzo razvilo, industrija je zahtijevala tehnologije koje osiguravaju masovnu proizvodnju bez žrtvovanja kvalitete. Očvršćivanje površine HDTV temelji se na fenomenu indukcije. Posebnost metode leži u ovisnosti debljine zagrijanog sloja na frekvenciji i veličini struje u emitiranom okviru. U ovom slučaju, rezultat se predviđa s visokim stupnjem vjerojatnosti, stoga je kontrola kvalitete znatno pojednostavljena. Osim toga, metoda je primjenjiva na liječenju ukupnih proizvoda i komponenti, kao što su osovine i drugih velikih objekata koji se može pomicati preko prigušnice, redom izlažu cijelom dužinom. Ovom tehnologijom teško je odabrati parametre za obradu malih i ravnih predmeta, na primjer, noža. Stvrdnjavanje površina visokofrekventnim strujama primjenjuje se na proizvode relativno opsežne čija otpornost na čvrstoću i habanje ovisi o mehaničkim svojstvima gornjeg sloja.

Značajke HDTV aplikacije

Metoda je razvijena u brzom razvoju strojogradnju, glavni problem za obranu potencijal SSSR, što je manifestacija specifičnosti njegove primjene. Najvažniji detalji traktora, tenkova, vozila ili zrakoplova imaju dimenzije koje ne dopuštaju da ih se u okviru kompaktni induktor, proizvodnja opreme za svaki od njih je bio preskup, a ako je to učinjeno na temelju najveće veličine, cijena energije postaje ogromna. Međutim, indukcijsko otvrdnjavanje površine koristi se za sve proizvode, od relativno malih do ogromnih. Na primjer, zupčanici se podvrgavaju HDTV-u u nizu, okrećući "zub nakon zuba". Kontinuirano sukcesivno zagrijana elemente radilice i driveshafts, kreće unutar fiksnog okvira, pri čemu induktor hladnjak (sprej) je uključena u proces neposredno nakon toga. U terminalnoj jedinici instalacije, prskana voda se odmah navlaži raspršivanjem vode (dakle ime koje je u skladu s "sprejem").

Pa, proizvodi s malom površinom otvrdnjavanja postavljeni su potpuno u induktor i hladi na isti način.

laser

Ovaj uređaj, koji se u našem vremenu koristi dovoljno široko u različitim područjima ljudske djelatnosti, našao je primjenu u obradi metala. Metoda ne zahtijeva naknadno hlađenje jer je izlaganje zrake kratkotrajno i utječe na najgornji sloj metala, što uzrokuje željene promjene u kristalnoj strukturi. "Lasersko oštrenje" dugo osigurava nedostatak potrebe za izoštravanje alati za rezanje (uglavnom za njih i koristi se), ako se ta metoda zapravo koristi u njegovoj proizvodnji. Međutim, treba imati na umu da u našem krivotvorenom dobu natpis na proizvodu ne odgovara uvijek istini. Ponekad je takva stigma ukrašena i prodana na ulici zalupi neka jeftina leptir nož. Površinski kaljenje laserom nije jeftin, dostupan je samo vodećim proizvođačima alata.

hladno

Fizikalna osnova metode bila je otkriće fenomena povećanja tvrdoće čelika kao posljedica prijelaza austenitne strukture na martenzitnu strukturu tijekom dubokog zamrzavanja. Ovo površinsko otvrdnjavanje provodi se prema metodi koju su razvili AP Gulyaev, NA Minkevich i SS Stenberg u SSSR-u. Primjenjuje se za ugljenaste (sadrži više od 0,5 posto C) i čelik od legure posebna namjena, na primjer, proizvedena za proizvodnju rezača velike brzine i drugih specijalnih alata.

električno grijanje

Općenito, izgrađen je na istom principu kao i indukcijsko otvrdnjavanje, s jedinom razlikom u tome što se grijanje proizvodi otporno, zbog prolaznog strujanja velikih vrijednosti i otpora dijela. Frekvencija primijenjenog napona na isti način utječe na dubinu zagrijanog sloja, a što je veći, to je tanji. Površina povećane tvrdoće može se kretati od frakcija milimetra do nekoliko njegovih jedinica. To ovisi o zahtjevima za proizvod i njegove dimenzije. U usporedbi s HD u elektroresističnoj metodi, širi raspon struja, temperatura i dubina slojeva. Pomoću nje može se proizvesti, na primjer, tako masivan i zahtijeva poseban kvalitetni objekt, poput vojnika bajunet-nož. Stvrdnjavanje površinom električnim grijanjem zahtijeva tehnološki provjereni režim hlađenja ulja, vode ili drugih agensa za primanje topline.

nalazi

Dakle, glavni zadatak površinskog otvrdnjavanja je distribucija kristalne strukture unutar proizvoda, u kojoj postoje sorbiti ili troostitski sorti, a izvana se formira sloj martenzita. To se može postići nekoliko metoda, od najjednostavnijih i najstarijih do najsuvremenijih i najsuvremenijih. U svakom slučaju, visokokvalitetno čelično otvrdnjavanje zahtjeva visoku kvalifikaciju i točnost pridržavanja propisa o proizvodnji. Proizvod proizveden prema svim pravilima ne može biti jeftin. Iz tog razloga, to je skupo i dobar kuhinjski nož, i kerambit. Obrada površine pomoću laserske zrake najčešća je samo za rezanje alata.