Površinsko kaljenje metalnih materijala

U stvarnoj proizvodnji, mnogi dijelovi stroja rade pod izmjeničnim opterećenjima kao što su torzija i savijanje, kao i udarna opterećenja. Površinski sloj je izložen trenju, izmjeničnim ili pulsirajućim kontaktnim naprezanjima, a ponekad i udaru. Na primjer, prijenosno vratilo, prijenosni zupčanik, itd. Površina ovih dijelova podnosi veće naprezanje od jezgre, pa zahtijeva veću čvrstoću, tvrdoću i otpornost na habanje unutar ograničenog raspona dubine radne površine, dok jezgra zahtijeva dovoljnu plastičnost i otpornost na trošenje. Imati otpornost da izdrži određenu količinu pritiska. Udarno opterećenje. Na temelju ovog zahtjeva i zakona kaljenja i kaljenja metalnih materijala razvijen je postupak površinskog kaljenja.

Površinsko kaljenje jedno je od važnih sredstava za ojačavanje površine metalnih materijala. Svaki metalni materijal koji može povećati svoju čvrstoću i tvrdoću kaljenjem može se ojačati površinskim kaljenjem.
Radni komad nakon obrade površinskog kaljenja može postići učinak "tvrde površine, ali žilave jezgre", to jest, ne samo da površina ima visoku tvrdoću, čvrstoću i otpornost na habanje, već također odgovara strukturi jezgre dobivenoj preliminarnom toplinskom obradom obratka . obratka i ima dobru žilavost i čvrstoću na zamor. Stoga se površinsko kaljenje naširoko koristi u industrijskoj proizvodnji.

Površinsko kaljenje je proces toplinske obrade koji koristi brzo zagrijavanje za zagrijavanje obratka iznad točke fazne transformacije unutar ograničenog raspona dubine na površini, a zatim ga brzo hladi kako bi se dobio martenzit samo unutar određenog raspona dubine na površini obratka do postići svrhu ojačanja površine izratka.
Zupčanici, bregaste osovine, koljenasta vratila i različiti dijelovi vratila rade pod izmjeničnim opterećenjima kao što su torzija i savijanje te su podložni trenju i udarcima. Njihove površine doživljavaju veća naprezanja od njihovih jezgri. Svrha površinskog kaljenja je dobiti strukturu martenzita unutar određenog raspona dubine površine izratka, dok jezgra ostaje površinski kaljena (stanje kaljenja i popuštanja ili normaliziranje), čime se postiže potrebna veća tvrdoća i otpornost na trošenje površine dijela. svojstva, dok jezgra zadržava određenu čvrstoću, dovoljnu plastičnost i žilavost, odnosno površina je tvrda, a jezgra žilava.
Samo kako bi se brzo postigla temperatura austenitizacije unutar ograničenog raspona dubine površine obratka, dok je središnja temperatura još uvijek vrlo niska, mora se osigurati izuzetno visoka gustoća toplinske energije na površini obratka (općenito gustoća toplinske energije mora biti veća veća od ili jednaka 102 W/cm2) kako bi se napravila Površina se brzo zagrijava do temperature austenitizacije, a toplina na površini se najprije hladi prije nego što se može prenijeti na jezgru, održavajući temperaturu jezgre na nižoj temperaturi.

U ovom dijelu srca nema fazne promjene. Postoji mnogo načina da se ispuni ova potreba za brzim zagrijavanjem. Ovisno o izvoru topline, površinsko kaljenje čelika uglavnom uključuje kaljenje površine indukcijskim grijanjem, kaljenje površine grijanjem laserom, kaljenje površine grijanjem plamenom, itd. Osim toga, postoji grijanje snopom elektrona, grijanje električnim kontaktom, grijanje elektrolitom itd. Kaljenje površine koristi razne metode grijanja, kao što je grijanje, snop plazme i izo-infracrveno usmjereno grijanje.

Budući da svaki od gore navedenih načina grijanja ima svoje karakteristike i ograničenja, svi se primjenjuju pod određenim uvjetima. Najčešće se koriste indukcijsko kaljenje površine grijanja i kaljenje površine grijanja plamenom. Zagrijavanje laserskim snopom i grijanje elektronskim snopom trenutno su nove metode zagrijavanja i gašenja visoke gustoće energije. Budući da imaju neke prednosti koje druge metode nemaju, dobile su neke primjene.

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) i otpornost na habanje. Performanse, kao što su vretena alatnih strojeva, zupčanici, radilice dizel motora, bregaste osovine itd. U načelu postoje sivi lijev, nodularni lijev, kovan lijev, legirano lijevano željezo itd. Matrica je ekvivalentna srednje ugljičnom čeliku s perlitom i ferit kao matrica, te se može površinski kaliti. Međutim, nodularni lijev ima najbolje procesne performanse i ima visoka sveobuhvatna mehanička svojstva nakon površinskog kaljenja, pa se najčešće koristi.
Nakon površinskog kaljenja čelika s visokim udjelom ugljika, iako su površinska tvrdoća i otpornost na trošenje poboljšani, plastičnost i žilavost jezgre su niske. Stoga se površinsko kaljenje visokougljičnog čelika uglavnom koristi za alate koji mogu izdržati manje udare i izmjenična opterećenja. Mjerni alati i visoko hlađeni valjci.
Učinak ojačanja nakon površinskog kaljenja niskougljičnog čelika nije značajan, pa se rijetko koristi.