Hartowanie powierzchniowe materiałów metalowych

W rzeczywistej produkcji wiele części maszyn pracuje pod zmiennymi obciążeniami, takimi jak skręcanie i zginanie, a także obciążenia udarowe. Warstwa wierzchnia poddawana jest tarciu, zmiennym lub pulsującym naprężeniom kontaktowym, a czasami uderzeniom. Np. wał napędowy, przekładnia itp. Powierzchnia tych części jest obciążona większymi naprężeniami niż rdzeń, dlatego wymaga większej wytrzymałości, twardości i odporności na zużycie w ograniczonym zakresie głębokości powierzchni roboczej, natomiast rdzeń wymaga wystarczającej plastyczności i odporność na zużycie. Mieć odporność, aby wytrzymać określony nacisk. Obciążenie udarowe. W oparciu o to wymaganie oraz prawa hartowania i utwardzania materiałów metalowych opracowano proces hartowania powierzchniowego.

Hartowanie powierzchniowe jest jednym z ważnych sposobów wzmacniania powierzchni materiałów metalowych. Każdy materiał metalowy, który może zwiększyć swoją wytrzymałość i twardość poprzez hartowanie, można wzmocnić poprzez hartowanie powierzchniowe.
Przedmiot obrabiany po obróbce hartowania powierzchniowego może osiągnąć efekt „twardej powierzchni, ale wytrzymałego rdzenia”, to znaczy nie tylko powierzchnia ma wysoką twardość, wytrzymałość i odporność na zużycie, ale także pasuje do struktury rdzenia uzyskanej przez wstępną obróbkę cieplną przedmiotu obrabianego . obrabianego przedmiotu i ma dobrą wytrzymałość i wytrzymałość zmęczeniową. Dlatego hartowanie powierzchniowe jest szeroko stosowane w produkcji przemysłowej.

Hartowanie powierzchniowe to proces obróbki cieplnej polegający na szybkim nagrzaniu przedmiotu obrabianego w celu nagrzania przedmiotu obrabianego powyżej punktu przemiany fazowej w ograniczonym zakresie głębokości na powierzchni, a następnie gwałtownego schładzania go w celu uzyskania martenzytu jedynie w określonym zakresie głębokości na powierzchni przedmiotu obrabianego do osiągnąć cel polegający na wzmocnieniu powierzchni przedmiotu obrabianego.
Koła zębate, krzywki, wały korbowe i różne części wałów pracują pod zmiennymi obciążeniami, takimi jak skręcanie i zginanie, oraz podlegają tarciu i uderzeniom. Ich powierzchnie podlegają większym naprężeniom niż rdzenie. Hartowanie powierzchniowe ma na celu uzyskanie struktury martenzytycznej w określonym zakresie głębokości powierzchni przedmiotu obrabianego, przy czym rdzeń pozostaje hartowany powierzchniowo (stan hartowania i odpuszczania lub normalizacji), uzyskując w ten sposób wymaganą wyższą twardość i odporność na zużycie powierzchni części. właściwości, przy czym rdzeń zachowuje określoną wytrzymałość, wystarczającą plastyczność i wytrzymałość, to znaczy powierzchnia jest twarda, a rdzeń twardy.
Aby szybko osiągnąć temperaturę austenityzowania w ograniczonym zakresie głębokości powierzchni przedmiotu obrabianego, gdy temperatura rdzenia jest nadal bardzo niska, należy zapewnić powierzchni przedmiotu obrabianego wyjątkowo wysoką gęstość energii cieplnej (zazwyczaj gęstość energii cieplnej musi być większa niż lub równa 102 W/cm2), aby go wytworzyć. Powierzchnia jest szybko nagrzewana do temperatury austenityzowania, a ciepło na powierzchni najpierw się schładza, zanim będzie można je przenieść do rdzenia, utrzymując temperaturę rdzenia na niższym poziomie.

W tej części serca nie ma zmiany fazowej. Istnieje wiele sposobów spełnienia tego wymagania dotyczącego szybkiego nagrzewania. W zależności od źródła ciepła, hartowanie powierzchni stali obejmuje głównie hartowanie indukcyjne, hartowanie powierzchni ogrzewania laserowego, hartowanie powierzchni ogrzewania płomieniem itp. Ponadto istnieje ogrzewanie wiązką elektronów, elektryczne ogrzewanie kontaktowe, ogrzewanie elektrolitu itp. Hartowanie powierzchniowe wykorzystuje różnorodne metody ogrzewania, takie jak ogrzewanie, wiązka plazmy i ogrzewanie skupione na izo-podczerwieni.

Ponieważ każda z powyższych metod ogrzewania ma swoją własną charakterystykę i ograniczenia, wszystkie są stosowane pod pewnymi warunkami. Najczęściej stosowane to hartowanie powierzchni grzewczych indukcyjnie i hartowanie powierzchni grzewczych płomieniem. Ogrzewanie wiązką lasera i ogrzewanie wiązką elektronów to obecnie nowe metody ogrzewania i hartowania przy dużej gęstości energii. Ponieważ mają pewne zalety, których nie mają inne metody, zyskały pewne zastosowania.

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 odporność na zużycie. Wydajność, np. wrzeciona obrabiarek, koła zębate, wały korbowe silników Diesla, wałki rozrządu itp. Zasadniczo występuje żeliwo szare, żeliwo sferoidalne, żeliwo ciągliwe, żeliwo stopowe itp. Osnowa odpowiada stali średniowęglowej z perlitem i ferrytu jako osnowy i może być hartowany powierzchniowo. Jednak żeliwo sferoidalne ma najlepszą wydajność procesu i ma wysokie kompleksowe właściwości mechaniczne po hartowaniu powierzchniowym, dlatego jest najczęściej stosowane.
Po hartowaniu powierzchniowym stali wysokowęglowej, chociaż twardość powierzchni i odporność na zużycie ulegają poprawie, plastyczność i wytrzymałość rdzenia są niskie. Dlatego też hartowanie powierzchniowe stali wysokowęglowej stosuje się głównie w przypadku narzędzi, które wytrzymują mniejsze uderzenia i obciążenia zmienne. Narzędzia pomiarowe i rolki wysokochłodzone.
Efekt wzmocnienia po hartowaniu powierzchniowym stali niskowęglowej nie jest znaczący, dlatego jest rzadko stosowany.