Mikä on teräspinnan kovettuminen? Mikä on pintakarkenemisen käyttö?

Metallien lämpökäsittelyn taito tunnetaan jo kauan ihmiskunnalle. He ovat päälliköitä, jotka harjoittavat työkalujen valmistusta ja erityisesti aseita, oppivat itsenäisesti tai ovat opiskelleet useita vuosia muiden kokeneempien asiantuntijoiden kanssa. Salaisuudet pidettiin salassa, mikä tietenkin heikensi teknologian leviämisen nopeutta, mutta lisäsi tiettyjen tuotteiden tiettyjen valmistajien kilpailukykyä. Yksi keskiaikaisten ampuma-aseiden tekniikoista oli pintakarkenemista antaen leikkuupintojen ja pistojen miekojen ja saberien erityisen kovuuden yhdistettynä terän joustavuuteen. Nykyään tällaiset ominaisuudet eivät enää yllätä kukaan, teknologiasta on tullut massiivinen ja laajalle levinnyt.

Miksi kaikki tietävät tämän tavalliselle henkilölle?

Tämä artikkeli termisen metallin käsittelyn asiantuntijoille näyttää todennäköiseltä joukolta banaleita ja kaikkia tunnettuja tosiasioita. Lisäksi ne saattavat löytää terminologian epätarkkuuksia. Esitetyt tiedot eivät ole tarkoitettu niille, vaan ne on osoitettu ihmisille, jotka ovat kaukana metallurgista, amatöörejä, jotka ovat kiinnostuneita eroista hyvän terän vahvuudesta tavallisesta pöydästä tai taitavasta veitsestä, pintakarkenemisesta irtotavarana ja vastaavilta kysymyksiltä. Tämän tai mainitun kohteen ostaminen kotitalouksessa kuluttajalle on huomattava hintaero. Myyjä ei aina voi olla pätevä ja ymmärrettävä, miksi yksi työkalu (esimerkiksi jakoavain ) on paljon kalliimpaa kuin toinen, jolla on yleinen ulkoisen samankaltaisuus. Hän todennäköisesti yrittää "tehdä aivoista" ymmärrettäviä käsitteitä ja termejä tavallisille ihmisille. Nämä selitykset tarkoittavat yhteistä kieltä selitettäessä, että säädettävä jakoavain ei murtu tai kestää kauemmin, ja teroitusta tarvitaan paljon harvemmin (jos asiakas haluaa ostaa veitsen). "Pinnan kovettuminen" - salaperäisesti ilmoittaa myyjän syy, pyörittää silmänsä kuvitteellisesta ekstaasista. Mikä se on?

Vastakkaiset ominaisuudet yhdessä tuotteessa

Kuten lausekkeesta ilmenee, tässä tapauksessa vain tuotteen ulompi ohut kerros altistetaan lämpökäsittelylle. Se, että teräs vaatii kovettumista, epäselvästi arvaa kaikki, myös ne, jotka eivät tiedä mitä se on. Tämä eroaa tavallisesta "raudasta", pehmeästä ja haurasta. Mutta miksi on pinnallista käyttää tällaista kunniaa? Kovettamista käytetään metallin ominaisuuksien muuttamiseen eikä jonkin parannuksen vuoksi, koska se on julistettu hyvin usein. Laatu, joka on hyödyllinen joissakin tapauksissa, tulee haitaksi muille. Tiedosto on kova, koska on helppo käsitellä rautaa, alumiinia tai pronssia, mutta jos yrität taivuttaa sitä tai lyödä sitä vasaralla, se räjähtää. Sama pätee myös haarassahan, joka usein rikkoo väärää leikkauskulmaa. Jotta lujuus yhdessä joustavuuden tai plastisuuden kanssa, käytetään pintakarkenemista. Tämän jälkeen tuotteen ominaisuudet voivat yhdistää ominaisuuksia, jotka toisinaan ovat vastakkaisia, ominaisia eri kiderakenteille. Nyt meidän on mentävä materiaalitieteellisiin yksityiskohtiin.

Yksinkertaisimmat ajatukset metallien polymorfismista

Sama metalli voi kitehilan muodon mukaan olla erilaiset fysikaaliset ominaisuudet (kovuus, viskositeetti, sitkeys, joustavuus, elastisuus jne.). Tämä kyky muuttaa mekaanisia parametreja kutsutaan polymorfisiksi. Hyvin kauan sitten, kun valmisteltiin alkeellisia aseita, ihmiset huomasivat, että tämä tai tämä miekka tai miekka osoittautui paremmaksi, se kestää kauemmin eikä rikkoa. Tietenkin esi-isämme eivät tunne metallin molekyylirakenteita, siihen pisteeseen, jossa he saavuttivat intuitiivisesti ja empiirisesti. Niinpä kokemuksen perusteella he huomasivat, että jos kärki lämmitetään, sen lämpötila riippuu luminesenssin sävyistä. Nopea jäähdytys metallissa muuttuu, muuttuu joko kiinteämmäksi tai joustavuudeksi. Jos se kuumennetaan uudelleen, se muuttuu uudestaan ja joskus pahempaa. Tuolloin oli varsin täsmällisiä ajatuksia siitä, miten esimerkiksi olisi ihanteellinen metsästysveitsi. Pintakarkenemista käytettiin myös silloin, mutta usein niin kutsuttua paikallista, toisin sanoen kovaa, joustavaa - teräosan keskiosaa ja kahvan osan muovin osaa (anna sen taipua hieman, muttei tauko).

Mitä tapahtuu sisällä

Ilman yksityiskohtaisia yksityiskohtia on huomattava, että kovetetun teräsrakenteen rakenne on kolme päätyyppiä: martensitiitti, troosteetti ja sorbitoli. Näiden kiteisten muodostumien suhde määrittää mekaaniset ominaisuudet. Tässä tapauksessa ei ole väliä, kumpi niistä ja miten se vaikuttaa kovuuteen. Tulos riippuu siitä, kuinka paljon metallia kuumennetaan ja kuinka nopeasti se jäähtyy. Tällöin pintakarkeneminen voi tapahtua ylemmän kerroksen lämpötilan nousun ja myöhemmällä jäähdytyksellä tai sen seurauksena, että lämpö vapautuu ulkoiseen ympäristöön (nestemäinen, useimmiten öljy, vesi ja suolaliuos, ilma tai muut aineet) tai sen osittainen poistaminen tuotteesta. Tässä tapauksessa polymorfiset muunnokset tapahtuvat kerroksittain kerroksen mukaan riippuen kriittisen lämpötilan saavuttamisasteesta, joka vaikuttaa uuden kiteisen rakenteen muodostumiseen.

Seurauksena on seuraavien vyöhykkeiden muutos:

- Ylempi, karkaistu.

- Välituote, karkaistu osittain. Sitä kutsutaan myös lämpövaikutuksen alueeksi.

- vähäisemmän kovuuden alue.

- Sisällä, ei muutoksia.

Pintakarkenemisen menetelmät

Voit luoda yläkerroksen, jolla on lisääntynyt kovuus useilla tavoilla. Rautatievaunujen kevätjousia yksinkertaisesti ammutaan pienten metallipallojen (ammuttu) avulla, mikä luo pinnan tiivisteen, kun taas metallin sisäinen tilavuus on riittävän muovinen kestämään pitkiä mekaanisia kuormituksia. Muinaisin pidetään menetelmänä kohteen nopealle lämmittämiselle avotulessa, johon liittyy ruiskutus tai suihkutusvirta. Tätä tekniikkaa varten tehdään perinteinen itäinen kaareva veitsi (kerambit). Pintakarkeneminen voidaan toteuttaa myös voimaperäisellä jäähdytyksellä. Myös kaasuplasma, induktio, laser ja muut menetelmät tunnetaan. Joillakin niistä kannattaa asua tarkemmin.

HDTV

1930-luvun puolivälissä Neuvostoliiton tiedemies VP Vologdin kehitti menetelmän epätasaisen molekyylirakenteen tuottamiseksi suurille osille käyttämällä korkeataajuisia virtoja. Konepajateollisuus kehittyi nopeasti, teollisuus tarvitsi teknologiaa, joka tuotti massatuotantoa vaarantamatta laatua. HDTV: n pintakarkeneminen perustuu induktio-ilmiöön. Menetelmän erityispiirre on lämmitetyn kerroksen paksuuden riippuvuus säteilevän kehyksen taajuudella ja suuruusluokalla. Tällöin tulos ennustetaan suurella todennäköisyydellä, joten laadunvalvonta yksinkertaistuu suuresti. Lisäksi menetelmää voidaan käyttää mittatilaustuotteiden ja kokoonpanojen käsittelyyn, kuten kampiakseleihin ja muihin suurikokoisiin esineisiin, jotka voidaan siirtää induktorilla pitkin koko pituudelta. Tämän tekniikan avulla on vaikea valita parametreja pienten ja litteiden esineiden kuten veitsen käsittelemiseksi. Korkean taajuusvirran pintakestävyys soveltuu suhteellisen paljon tuotteisiin, joiden lujuus ja kestävyys riippuvat ylemmän kerroksen mekaanisista ominaisuuksista.

HDTV-sovelluksen ominaisuudet

Menetelmää kehitettiin koneenrakennusteollisuuden nopean kehityksen olosuhteissa, joista tärkein oli Neuvostoliiton puolustuspotentiaali, joka ilmeni sen soveltamisen erityispiirteissä. Traktoreiden, säiliöiden, autojen tai lentokoneiden tärkeimpiä yksityiskohtia ovat ne, jotka eivät salli niiden sijoittamista pienikokoisen käämityksen piiriin. Kunkin valmistuksen laitteet olivat liian kalliita, ja jos suurimmat mitat suoritettiin, energiakustannukset muuttuivat valtaviksi. Induktiopinnan kovettamista kuitenkin käytetään mistä tahansa tuotteesta, suhteellisen pienestä valtaan. Esimerkiksi vaihteisiin sovelletaan HDTV: tä sarjassa, kääntämällä "hammas hampaan jälkeen". Kampiakselin ja kardaaniakseleiden jatkuvasti progressiiviset elementit kuumennetaan ja liikkuvat kelan kiinteän kehyksen sisäpuolella, kun taas jäähdytin (sumutin) sisältyy prosessiin välittömästi sen jälkeen. Asennuksen lopullisessa yksikössä ruiskutettu vesi välittömästi kastellaan vesisuihkulla (tästä syystä nimi, joka sopii yhteen "sumutuksella").

No, tuotteet, joilla on pieni karkaisupinta, sijoitetaan induktoriin kokonaan ja jäähdytetään samalla tavalla.

laser

Tämä laite, jota nykyään käytetään melko laajasti erilaisilla ihmisen toiminnan aloilla, löytyi sovelluksesta metallintyöstöön. Menetelmä ei vaadi myöhempää jäähdytystä, koska säteen altistuminen on lyhytaikainen ja vaikuttaa metallin ylimpään kerrokseen aiheuttaen halutut muutokset kiderakenteessa. "Laserteroituksella" tarkoitetaan pitkään sitä, että leikkaustyökalun (etenkin niiden käyttöä ja käyttöä varten) ei tarvitse teroittaa, jos tätä menetelmää todella käytetään sen valmistuksessa. On kuitenkin pidettävä mielessä, että väärennetyssä ikäkaukostamme tuotteen merkintä ei aina vastaa totuutta. Joskus tällainen stigma on sisustettu ja myydään kadulla, jossa pysähtyy halpa veitsi "perhonen". Lasipalkin pintakarkeneminen ei ole halpaa, vaan se on saatavilla vain johtavien työkalujen valmistajien käyttöön.

kylmä

Menetelmän fysikaalinen perusta oli ilmiön löytäminen teräksen kovuuden lisäämisestä johtuen austeniittisen rakenteen siirtymisestä martensitiittiseen rakenteeseen syväjäähdytyksen aikana. Tämä pintakarkeneminen suoritetaan AP Gulyaevin, NA Minkevichin ja SS Stenbergin kehittämän menetelmän mukaisesti. Se soveltuu esimerkiksi hiilipitoisiin (yli 0,5 prosenttia C) ja seosteräkseksi erikoistarkoituksiin, esimerkiksi suurnopeusjyrsimien ja muiden erikoistyökalujen valmistukseen.

sähkölämmitys

Yleensä se on rakennettu samalle periaatteelle kuin induktiokarkeneminen, sillä ainoana erona on se, että lämmitys tuotetaan resistiivisesti suurien arvojen ohitusvirran ja osan vastuksen vuoksi. Käytetyn jännitteen taajuus vaikuttaa täsmälleen samalla tavalla kuumennetun kerroksen syvyyteen, ja mitä korkeampi se on, sitä ohuempi on. Lisääntyneen kovuuden pinta voi vaihdella millimetrin jaksoista useisiin sen yksiköihin. Tämä riippuu tuotteen vaatimuksista ja sen mitoista. Verrattuna sähkömagneettiseen menetelmään HD: hen, laajemmat virtausnopeudet, lämpötilat ja syvyydet. Sen avulla voidaan esimerkiksi tehdä niin massiivinen ja vaativat erityistä laatua olevaa esinettä, kuten sotilasbajonettiveitsi. Pintakarkeneminen sähkölämmityksellä edellyttää teknologisesti tarkistettua jäähdytysjärjestelmää öljyssä, vedessä tai muissa lämpöä vastaanottavissa aineissa.

tulokset

Pintakarkenemisen päätehtävä on siis tuotteen sisältämän kiderakenteen jakautuminen, jossa siinä on sorbitolin tai troosteetin lajikkeita, ja ulkopuolelta muodostuu martensitiokerros. Tämä voidaan saavuttaa useilla menetelmillä, yksinkertaisimmista ja vanhimmista aina teknologisiin ja moderneihin. Joka tapauksessa korkealaatuinen teräksen kovettuminen edellyttää korkeaa pätevyyttä ja tarkkuutta, joka noudattaa tuotannon sääntöjä. Kaikkien sääntöjen mukaisesti valmistettu tuote ei voi olla halpaa. Tästä syystä se on kallista ja hyvä keittiöveitsi ja kerambit. Lasersäteen pintakarkeneminen on tavallista vain leikkaustyökaluilla.