Wat is oppervlakverharding van staal? Waarvoor word oppervlakverharding gebruik?

2024 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2023-12-17 10:16

Die kuns van hittebehandeling van metale is al lank aan die mensdom bekend. Die vakmanne betrokke by die vervaardiging van gereedskap, en veral wapens, het dit op hul eie bemeester, of het vir baie jare saam met ander meer ervare spesialiste gestudeer. Geheime is geheim gehou, wat natuurlik die verspreiding van tegnologie vertraag het, maar die mededingendheid van 'n bepaalde vervaardiger van produkte vir 'n spesifieke doel verhoog het. Een van die tegnieke van Middeleeuse pantsers was oppervlakverharding, wat die snykante en punte van swaarde en sabels 'n spesiale hardheid gee, gekombineer met die buigsaamheid van die lem. Vandag verras sulke eiendomme niemand meer nie, tegnologie het massief en wydverspreid geword.

Hoekom sal 'n gewone mens dit alles weet?

Hierdie artikel vir spesialiste in termiese metaalbewerking sal heel waarskynlik lyk soos 'n stel vlakke en bekende feite. Daarbenewens kan hulle 'n paar onakkuraathede in terminologie vind. Die inligting wat aangebied word, is nie vir hulle bedoel nie, dit is gerig aan mense wat ver van metallurgie is, amateurs,diegene wat belangstel in hoe 'n gewone tafel of opvoumes verskil in sterkte van 'n goeie lem, oppervlakverharding van volumeverharding en soortgelyke probleme. By die aankoop van een of ander item wat in die huishouding benodig word, kom die verbruiker voor 'n beduidende prysverskil te staan. Die verkoper kan nie altyd op 'n gekwalifiseerde en verstaanbare manier verduidelik waarom een werktuig (byvoorbeeld 'n moersleutel) baie duurder is as 'n ander met 'n algemene eksterne ooreenkoms nie. Hy sal heel waarskynlik probeer om sy brein te “poeder” met konsepte en terme wat vir die gemiddelde leek onverstaanbaar is. Vertaal in gewone taal, sal hierdie verduidelikings beteken dat die verstelbare moersleutel nie sal breek of langer hou nie, en slyp sal baie minder nodig wees (as die kliënt 'n mes wil koop). "Oppervlakverharding!" - die verkoper sal geheimsinnig die rede aandui en sy oë met denkbeeldige genot rol. Wat is dit?

Teenoorstaande eiendomme in een produk

Soos duidelik uit die frase blyk, word in hierdie geval slegs die buitenste dun laag van die produk aan hittebehandeling onderwerp. Die feit dat staal verharding vereis, word vaagweg deur almal geraai, selfs diegene wat glad nie weet wat dit is nie. Dit is wat dit verskil van die gewone "stuk yster", sag en bros. Maar hoekom is dit die oppervlakkige wat sulke eer geniet? Verharding word gebruik om die eienskappe van die metaal te verander, en nie ter wille van 'n soort verbetering, soos dikwels verklaar word nie. Kwaliteit, nuttig in sommige gevalle, word skadelik in ander. Die lêer is hard, want dit is maklik vir hulle om yster, aluminium of brons te verwerk, maar as jy dit probeer buigof slaan dit met 'n hamer, dit sal kraak. Dieselfde geld vir die ystersaaglem, wat dikwels teen die verkeerde snyhoek breek. Om hardheid gekombineer met buigsaamheid of rekbaarheid te verleen, word oppervlakverharding toegepas. Daarna kan die eienskappe van die produk eienskappe kombineer, soms teenoorgestelde, kenmerkend van verskillende kristalstrukture. Nou moet ons in 'n paar materiaalwetenskaplike besonderhede delf.

Die eenvoudigste idees oor die polimorfisme van metale

Dieselfde metaal kan, afhangende van die vorm van die kristalrooster, verskillende fisiese eienskappe hê (hardheid, viskositeit, rekbaarheid, buigsaamheid, elastisiteit, ens.) Hierdie vermoë om meganiese parameters te verander word polimorfisme genoem. Mense het lank gelede, toe hulle primitiewe wapens gemaak het, opgemerk dat die een of ander swaard of hakmes meer suksesvol was, dit behou sy skerpte langer en breek nie. Natuurlik was ons voorouers nie vertroud met die molekulêre strukture van die metaal nie, hulle het intuïtief en empiries tot alles gekom. So, empiries, het hulle ontdek dat as die punt verhit word, die temperatuur daarvan afhang van die skakerings van die gloed. Met vinnige afkoeling verander iets in die metaal, dit word óf harder óf word meer buigsaam. As dit weer verhit word, word dit weer dieselfde, en soms selfs erger. Teen daardie tyd is nogal spesifieke idees gevorm oor wat byvoorbeeld 'n ideale jagmes moet wees. Oppervlakverharding is toe ook gebruik, maar meer dikwelsdie sogenaamde plaaslike is gebruik, dit wil sê een waarin die punt solied was, die middel van die lem buigsaam was, en die deel van die lem langs die handvatsel was plastiek (laat dit 'n bietjie buig, maar nie breek nie)

Wat gaan aan binne

Sonder om in besonderhede in te gaan, moet daarop gelet word dat die struktuur van geharde staal van drie hooftipes is: martensieties, troostiet en sorbities. Die meganiese eienskappe hang af van die verhouding van hierdie kristallyne formasies. In hierdie geval maak dit nie saak watter van hulle en hoe die hardheid beïnvloed nie. Die resultaat hang af van hoe warm die metaal is en hoe vinnig dit afkoel. Oppervlakverharding kan dus plaasvind met 'n toename in die temperatuur van die boonste laag en daaropvolgende afkoeling, hetsy as gevolg van hitte-oordrag na die eksterne omgewing (vloeistowwe, meestal olie, water en pekel, lug of ander middels), of as gevolg van tot sy gedeeltelike ontsnapping in die produk. In hierdie geval vind polimorfiese transformasies in lae plaas, afhangende van die mate van bereiking van die kritieke temperatuur, wat die vorming van 'n nuwe kristalstruktuur beïnvloed.

Gevolglik is daar 'n verandering in die volgende sones:

- Boonste verhard.

- Intermediêr, gedeeltelik verhard. Dit word ook die hitte-geaffekteerde sone genoem.

- Gebied van verminderde hardheid.

- Ongewysigde binneruim.

Opervlakteverhardingsmetodes

Skep 'n boonste laag metverhoogde hardheid, op verskeie maniere. Spoorwegmotorvere word eenvoudig met klein metaalballetjies (skoot) geskiet wat 'n oppervlakseël skep, terwyl die interne volume van die metaal plastiek genoeg bly om langtermyn meganiese spanning te weerstaan. Die oudste metode word beskou as die vinnige verhitting van 'n voorwerp op 'n oop vuur, gepaardgaande met bespuiting of straalvloei. Dit is deur hierdie tegnologie dat 'n tradisionele Oosterse geboë mes (karambit) gemaak word. Oppervlakverharding kan ook deur middel van intensiewe verkoeling uitgevoer word. Gasplasma, induksie, laser en ander metodes is ook bekend. Sommige van hulle is die moeite werd om by stil te staan.

HDTV

In die middel van die 1930's het die Sowjet-wetenskaplike V. P. Vologdin 'n metode uitgevind om 'n gegewe nie-eenvormige molekulêre struktuur aan groot dele oor te dra deur hoëfrekwensiestrome te gebruik. Meganiese ingenieurswese het vinnig ontwikkel, die industrie het tegnologie nodig gehad wat massaproduksie verseker het sonder om kwaliteit in te boet. Oppervlakverharding van HDTV is gebaseer op die verskynsel van induksie. Die eienaardigheid van die metode lê in die afhanklikheid van die dikte van die verhitte laag op die frekwensie en grootte van die stroom in die uitstralende lus. In hierdie geval is die resultaat voorspelbaar met 'n hoë mate van waarskynlikheid, daarom word kwaliteitsbeheer baie vereenvoudig. Daarbenewens is die metode van toepassing op die verwerking van algehele produkte en samestellings, soos krukasse en ander groot voorwerpe wat opeenvolgend langs die induktor beweeg kan word.die hele lengte bloot te stel. Met hierdie tegnologie is dit moeilik om die parameters te kies om klein en plat voorwerpe, soos 'n mes, te verwerk. Oppervlakverharding met hoëfrekwensiestrome is van toepassing op relatief lywige produkte, waarvan die sterkte en slytasieweerstand afhang van die meganiese eienskappe van die boonste laag.

Kenmerke van die gebruik van die HDTV-metode

Die metode is ontwikkel in die toestande van vinnige ontwikkeling van die masjienbou-industrie, die belangrikste een vir die verdedigingspotensiaal van die USSR, wat gemanifesteer is in die besonderhede van die toepassing daarvan. Die belangrikste dele van trekkers, tenks, motors of vliegtuie is nie groot genoeg om in die raam van 'n kompakte induktor geplaas te word nie, dit was te duur om toerusting vir elkeen van hulle te vervaardig, en as dit op grond van die grootste afmetings gemaak is, toe het die energiekoste enorm geword. Induksieverharding word egter op enige produkte toegepas, van relatief klein tot groot produkte. Ratte word byvoorbeeld opeenvolgend aan HDTV blootgestel, wat tand vir tand draai. Die elemente van die krukasse en kardanasse word voortdurend en opeenvolgend verhit en beweeg binne die vaste raam van die induktor, terwyl die verkoeler (spuit) onmiddellik daarna by die tegnologiese proses ingesluit word. Aan die einde van die masjien word die werkstuk dadelik met water gespuit (vandaar die naam, konsonant met “sproei”).

Wel, produkte met 'n klein verhardingsoppervlak word in die geheel in die induktor geplaas en op dieselfde manier afgekoel.

Laser

Hierdie toestelin ons tyd, wat redelik wyd gebruik word in verskeie velde van menslike aktiwiteit, het toepassing gevind in metaalbewerking. Die metode vereis nie daaropvolgende verkoeling nie, aangesien die impak van die balk korttermyn is en dit die boonste laag van die metaal affekteer, wat die gewenste veranderinge in die kristalstruktuur veroorsaak. "Laserslyp" verseker regtig dat dit nie nodig is om die snygereedskap vir 'n lang tyd skerp te maak nie (dit word hoofsaaklik daarvoor gebruik), as hierdie metode werklik in die vervaardiging daarvan gebruik word. Daar moet egter in gedagte gehou word dat in ons vervalsingstydperk die inskripsie op die produk nie altyd met die waarheid ooreenstem nie. Soms is een of ander goedkoop "vlinder"-mes wat by 'n straatstalletjie verkoop word ook met so 'n handelsmerk versier. Oppervlakverharding met 'n laserstraal is 'n duur tegnologie, dit is slegs beskikbaar vir vooraanstaande gereedskapvervaardigers.

Koud

Die fisiese basis van die metode was die ontdekking van die verskynsel van verhoging van die hardheid van staal as gevolg van die oorgang van die austenitiese struktuur na martensieties tydens diepvriesing. Sulke oppervlakverharding word uitgevoer volgens die metode wat ontwikkel is deur A. P. Gulyaev, N. A. Minkevich en S. S. Shtenberg in die USSR. Dit is van toepassing op koolstof (wat meer as 0,5 persent C bevat) en legeringstaal vir spesiale doeleindes, soos dié wat vir die vervaardiging van hoëspoedsnyers en ander spesiale gereedskapprodukte vervaardig word.

Elektriese verhitting

In die algemeen is dit gebou op dieselfde beginsel as induksie verharding, met die enigste verskil dat die verhitting weerstandig is, a.g.v.verbygaande stroom van groot waardes en die weerstand van die onderdeel. Die frekwensie van die insetspanning beïnvloed op dieselfde manier die diepte van die verhitte laag, en hoe hoër dit is, hoe dunner is dit. Die oppervlak van verhoogde hardheid kan wissel van breukdele van 'n millimeter tot verskeie van sy eenhede. Dit hang af van die vereistes vir die produk en sy afmetings. In vergelyking met HDTV, het die elektroresistiewe metode 'n groter reeks strome, temperature en laagdieptes. Met die hulp daarvan kan byvoorbeeld so 'n massiewe en vereis spesiale kwaliteit item soos 'n soldaat se bajonetmes gemaak word. Oppervlakverharding deur elektriese verhitting vereis 'n tegnologies geverifieerde verkoelingstelsel in olie, water of ander hitte-ontvangsmiddels.

Gevolgtrekkings

Dus, die hooftaak van oppervlakverharding is so 'n verspreiding van die kristalstruktuur binne die produk, waarin variëteite van sorbiet of troostiet daarin bly, en 'n laag martensiet word buite gevorm. Dit kan bereik word deur verskeie metodes, van die eenvoudigste en mees antieke tot die mees tegnologies gevorderde en moderne. In elk geval, hoë kwaliteit verharding van staal vereis hoë kwalifikasie en akkuraatheid in ooreenstemming met produksie regulasies.’n Produk wat volgens al die reëls gemaak word, kan nie goedkoop wees nie. Om hierdie rede is beide 'n goeie kombuismes en karambit duur. Oppervlakverharding met 'n laserstraal is die algemeenste net vir snygereedskap.