Поверхневе гартування металевих матеріалів

У реальному виробництві багато деталей машини працюють під змінними навантаженнями, такими як кручення та вигин, а також ударні навантаження. Поверхневий шар піддається тертю, змінним або пульсуючим контактним напругам, а іноді і ударам. Наприклад, вал коробки передач, шестерня трансмісії тощо. Поверхня цих деталей зазнає більших навантажень, ніж серцевина, тому вимагає більшої міцності, твердості та зносостійкості в обмеженому діапазоні глибини робочої поверхні, тоді як серцевина вимагає достатньої пластичності та зносостійкість. Мати стійкість, щоб витримувати певний тиск. Ударне навантаження. На основі цієї вимоги та законів загартування та зміцнення металевих матеріалів було розроблено процес загартування поверхні.

Поверхневе гартування є одним із важливих засобів зміцнення поверхні металевих матеріалів. Будь-який металевий матеріал, який може збільшити свою міцність і твердість за допомогою загартування, можна зміцнити за допомогою поверхневого загартування.
Заготівля після обробки поверхні загартування може досягти ефекту «твердої поверхні, але міцного ядра», тобто не тільки поверхня має високу твердість, міцність і зносостійкість, але також відповідає структурі ядра, отриманої попередньою термічною обробкою заготовки. . деталь і має хорошу міцність і міцність на втому. Тому поверхневе гартування широко використовується в промисловому виробництві.

Поверхневе гартування – це процес термічної обробки, який використовує швидке нагрівання для нагрівання заготовки вище точки фазового перетворення в межах обмеженого діапазону глибини на поверхні, а потім швидко охолоджує її для отримання мартенситу лише в межах певного діапазону глибини на поверхні заготовки до досягнення мети зміцнення поверхні заготовки.
Шестерні, кулачки, колінчасті вали та різні частини валів працюють під змінними навантаженнями, такими як кручення та згинання, і зазнають тертя та ударів. Їх поверхні відчувають більші напруги, ніж їх ядра. Метою поверхневого загартування є отримання мартенситної структури в межах певного діапазону глибини поверхні заготовки, тоді як серцевина залишається загартованою поверхнею (стан гартування та відпустки або нормалізації), отримуючи таким чином необхідну вищу твердість і зносостійкість поверхні деталі. властивості, тоді як ядро ​​зберігає певну міцність, достатню пластичність і в'язкість, тобто поверхня тверда, а серцевина в'язка.
Просто для того, щоб швидко досягти температури аустенізації в обмеженому діапазоні глибини поверхні заготовки, в той час як температура серцевини все ще дуже низька, надзвичайно висока щільність теплової енергії повинна бути забезпечена на поверхні заготовки (зазвичай щільність теплової енергії повинна бути більшою). ніж або дорівнює 102 Вт/см2), щоб зробити його Поверхня швидко нагрівається до температури аустенізації, і тепло на поверхні спочатку охолоджується, перш ніж його можна передати серцевині, утримуючи температуру серцевини на нижчому рівні.

Фазова зміна в цій частині серця відсутня. Існує багато способів задовольнити потребу в швидкому нагріванні. Залежно від джерела тепла, загартування поверхні сталі в основному включає загартування поверхні за допомогою індукційного нагріву, загартування поверхні за допомогою лазерного нагріву, загартування поверхні за допомогою полум’я тощо. Крім того, існують нагрівання електронним променем, електричне контактне нагрівання, нагрівання електроліту тощо. Поверхневе загартування використовує різні способи нагрівання, такі як нагрівання, плазмовий промінь і ізоінфрачервоне фокусоване нагрівання.

Оскільки кожен з перерахованих вище методів нагрівання має свої особливості та обмеження, усі вони застосовуються за певних умов. Найбільш часто використовуються індукційне загартування поверхні нагріву та загартування поверхні нагрівання полум’ям. Нагрівання лазерним променем і нагрівання електронним променем в даний час є новими методами нагрівання та гарту з високою щільністю енергії. Оскільки вони мають деякі переваги, яких немає в інших методів, вони отримали деякі застосування.

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) і зносостійкість. Продуктивність, наприклад шпинделі верстатів, шестерні, колінчасті вали дизельних двигунів, розподільні вали тощо. В принципі існують сірий чавун, ковкий чавун, ковкий чавун, легований чавун тощо. Матриця еквівалентна середньовуглецевій сталі з перлітом і ферит як матриця, і може бути загартована на поверхні. Однак ковкий чавун має найкращі технологічні характеристики та має високі комплексні механічні властивості після поверхневого гартування, тому він найбільш широко використовується.
Після гартування поверхні високовуглецевої сталі, хоча поверхнева твердість і зносостійкість покращуються, пластичність і в'язкість сердечника низькі. Тому поверхневе зміцнення високовуглецевої сталі в основному використовується для інструментів, які можуть витримувати менші удари та змінні навантаження. Вимірювальні інструменти та високоохолоджувані ролики.
Ефект зміцнення після поверхневого гартування низьковуглецевої сталі незначний, тому використовується рідко.