Površinsko kaljenje kovinskih materialov

V dejanski proizvodnji veliko delov stroja deluje pod izmeničnimi obremenitvami, kot so torzija in upogib, ter udarnimi obremenitvami. Površinska plast je izpostavljena trenju, izmeničnim ali pulzirajočim kontaktnim napetostim in včasih udarcem. Na primer, gred menjalnika, zobnik menjalnika itd. Površina teh delov je bolj obremenjena kot jedro, zato zahteva večjo trdnost, trdoto in odpornost proti obrabi v omejenem obsegu globine delovne površine, medtem ko jedro zahteva zadostno plastičnost in odpornost proti obrabi. Imeti odpornost, da prenese določeno količino pritiska. Udarna obremenitev. Na podlagi te zahteve in zakonov o kaljenju in utrjevanju kovinskih materialov je bil razvit postopek površinskega kaljenja.

Površinsko kaljenje je eden od pomembnih načinov za utrjevanje površine kovinskih materialov. Vsak kovinski material, ki lahko poveča svojo trdnost in trdoto s kaljenjem, je mogoče ojačati s površinskim kaljenjem.
Obdelovanec po površinski obdelavi s kaljenjem lahko doseže učinek "trde površine, vendar žilavo jedro", kar pomeni, da ima površina ne samo visoko trdoto, trdnost in odpornost proti obrabi, temveč se ujema tudi s strukturo jedra, pridobljeno s predhodno toplotno obdelavo obdelovanca. . obdelovanec in ima dobro žilavost in odpornost proti utrujenosti. Zato se površinsko kaljenje pogosto uporablja v industrijski proizvodnji.

Površinsko kaljenje je postopek toplotne obdelave, ki uporablja hitro segrevanje za segrevanje obdelovanca nad točko fazne transformacije v omejenem obsegu globine na površini, nato pa ga hitro ohladi, da dobimo martenzit samo v določenem območju globine na površini obdelovanca do doseči namen utrditve površine obdelovanca.
Zobniki, odmikači, ročične gredi in različni deli gredi delujejo pod izmeničnimi obremenitvami, kot sta torzija in upogib, ter so podvrženi trenju in udarcem. Njihove površine so pod večjimi obremenitvami kot njihova jedra. Namen površinskega kaljenja je pridobiti strukturo martenzita v določenem globinskem območju površine obdelovanca, medtem ko jedro ostane površinsko kaljeno (stanje kaljenja in popuščanja ali normaliziranje), s čimer se pridobi zahtevana večja trdota in odpornost proti obrabi površine obdelovanca. lastnosti, medtem ko jedro ohranja določeno trdnost, zadostno plastičnost in žilavost, to pomeni, da je površina trda in jedro žilavo.
Da bi hitro dosegli temperaturo avstenitizacije v omejenem razponu globine površine obdelovanca, medtem ko je temperatura sredice še vedno zelo nizka, je treba površini obdelovanca zagotoviti izjemno visoko gostoto toplotne energije (na splošno mora biti gostota toplotne energije večja kot ali enako 102 W/cm2), da se površina hitro segreje na temperaturo avstenitizacije, toplota na površini pa se najprej ohladi, preden se lahko prenese na jedro, pri čemer se temperatura jedra ohranja na nižji temperaturi.

V tem delu srca ni fazne spremembe. Obstaja veliko načinov za izpolnitev te potrebe po hitrem ogrevanju. Odvisno od vira toplote kaljenje površine jekla vključuje predvsem kaljenje površine z indukcijskim ogrevanjem, kaljenje površine z laserskim segrevanjem, kaljenje površine s plamenom itd. Poleg tega obstaja ogrevanje z elektronskim žarkom, ogrevanje z električnim kontaktom, ogrevanje z elektrolitom itd. različne metode ogrevanja, kot so ogrevanje, ogrevanje s plazemskim žarkom in izo-infrardeče usmerjeno ogrevanje.

Ker ima vsaka od zgornjih metod ogrevanja svoje značilnosti in omejitve, se vse uporabljajo pod določenimi pogoji. Najpogosteje uporabljena sta indukcijsko kaljenje površin za segrevanje in kaljenje s plamenom. Ogrevanje z laserskim žarkom in ogrevanje z elektronskim žarkom sta trenutno novi metodi ogrevanja in kaljenja z visoko gostoto energije. Ker imajo nekatere prednosti, ki jih druge metode nimajo, so pridobili nekaj aplikacij.

Surface quenching is widely used in mechanical parts made of medium-carbon quenched and tempered steel or ductile iron with a carbon content of 0.4% to 0.5%. Since medium carbon quenched and tempered steel is surface quenched after quenching and tempering or normalizing pretreatment, it can not only maintain high comprehensive mechanical properties in the core, but also make the surface have high hardness (>50HRC) in odpornost proti obrabi. Zmogljivost, kot so vretena obdelovalnih strojev, zobniki, ročične gredi dizelskih motorjev, odmične gredi itd. Načeloma obstajajo siva litina, nodularna litina, temprana litina, legirana litina itd. Matrica je enakovredna srednje ogljikovemu jeklu s perlitom in ferit kot matriko ter se lahko površinsko kali. Vendar ima nodularna litina najboljšo procesno zmogljivost in ima visoke celovite mehanske lastnosti po površinskem kaljenju, zato je najpogosteje uporabljena.
Po površinskem kaljenju visokoogljičnega jekla, čeprav sta površinska trdota in odpornost proti obrabi izboljšani, sta plastičnost in žilavost jedra nizki. Zato se površinsko kaljenje visokoogljičnega jekla uporablja predvsem za orodja, ki lahko prenesejo manjše udarce in izmenične obremenitve. Merilna orodja in visoko hlajeni valji.
Učinek utrjevanja po površinskem kaljenju nizkoogljičnega jekla ni pomemben, zato se redko uporablja.