Apakah itu pengerasan permukaan keluli? Untuk apakah pengerasan permukaan digunakan?

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Seni rawatan haba logam telah diketahui oleh manusia sejak sekian lama. Pengrajin yang terlibat dalam pembuatan alat, dan terutamanya senjata, menguasainya sendiri, atau belajar selama bertahun-tahun dengan pakar lain yang lebih berpengalaman. Rahsia telah dirahsiakan, yang, sudah tentu, memperlahankan penyebaran teknologi, tetapi meningkatkan daya saing pengeluar produk tertentu untuk tujuan tertentu. Salah satu teknik perisai zaman pertengahan ialah pengerasan permukaan, yang memberikan mata tajam dan mata pedang dan pedang kekerasan istimewa, digabungkan dengan kelenturan bilah. Hari ini, hartanah sedemikian tidak lagi mengejutkan sesiapa pun, teknologi telah menjadi besar dan meluas.

Mengapa orang biasa tahu semua ini?

Artikel ini kepada pakar dalam kerja logam haba berkemungkinan besar kelihatan seperti satu set kata-kata kosong dan fakta yang terkenal. Di samping itu, mereka mungkin mendapati beberapa ketidaktepatan dalam istilah. Maklumat yang disampaikan tidak ditujukan untuk mereka, ia ditujukan kepada orang yang jauh dari metalurgi, amatur,mereka yang berminat tentang bagaimana meja biasa atau pisau lipat berbeza dalam kekuatan daripada bilah yang baik, pengerasan permukaan daripada pengerasan kelantangan, dan isu yang serupa. Apabila membeli satu atau barang lain yang diperlukan dalam isi rumah, pengguna berhadapan dengan perbezaan harga yang ketara. Penjual tidak boleh sentiasa menerangkan dengan cara yang layak dan boleh difahami mengapa satu alat (sepana, contohnya) jauh lebih mahal daripada yang lain dengan persamaan luaran umum. Dia, kemungkinan besar, akan cuba "menyerbukkan otaknya" dengan konsep dan istilah yang tidak dapat difahami oleh orang biasa biasa. Diterjemah ke dalam bahasa biasa, penjelasan ini bermakna sepana boleh laras tidak akan pecah atau bertahan lebih lama, dan mengasah akan diperlukan dengan lebih jarang (jika pelanggan ingin membeli pisau). "Pengerasan permukaan!" - penjual secara misteri akan menunjukkan sebabnya, memutar matanya dengan kegembiraan khayalan. Apakah itu?

Sifat bertentangan dalam satu produk

Seperti yang jelas daripada frasa, dalam kes ini hanya lapisan nipis luar produk tertakluk kepada rawatan haba. Hakikat bahawa keluli memerlukan pengerasan samar-samar ditebak oleh semua orang, walaupun mereka yang tidak tahu apa itu sama sekali. Inilah yang berbeza daripada "kepingan besi" biasa, lembut dan rapuh. Tetapi mengapa yang dangkal yang menikmati penghormatan sedemikian? Pengerasan digunakan untuk menukar sifat logam, dan bukan untuk beberapa jenis penambahbaikan, seperti yang sering diisytiharkan. Kualiti, berguna dalam beberapa kes, menjadi berbahaya pada yang lain. Failnya keras, kerana mudah untuk mereka memproses besi, aluminium atau gangsa, tetapi jika anda cuba membengkokkannyaatau pukul dengan tukul, ia akan retak. Perkara yang sama berlaku pada bilah gergaji besi, yang sering pecah pada sudut pemotongan yang salah. Untuk memberikan kekerasan yang digabungkan dengan fleksibiliti atau kemuluran, pengerasan permukaan digunakan. Selepas itu, sifat-sifat produk boleh menggabungkan kualiti, kadang-kadang bertentangan, ciri-ciri struktur kristal yang berbeza. Sekarang kita perlu menyelidiki beberapa butiran sains material.

Idea paling mudah tentang polimorfisme logam

Logam yang sama, bergantung pada bentuk kekisi kristal, mempunyai sifat fizikal yang berbeza (kekerasan, kelikatan, kemuluran, kelenturan, keanjalan, dll.) Keupayaan untuk menukar parameter mekanikal ini dipanggil polimorfisme. Dahulu kala, apabila membuat senjata primitif, orang menyedari bahawa satu atau lain pedang atau pisau pisau ternyata lebih berjaya, ia mengekalkan ketajamannya lebih lama dan tidak patah. Sudah tentu, nenek moyang kita tidak biasa dengan struktur molekul logam, mereka datang kepada segala-galanya secara intuitif dan empirik. Jadi, secara empirik, mereka mendapati bahawa jika hujungnya dipanaskan, maka suhunya bergantung pada warna cahaya. Dengan penyejukan pantas, sesuatu berubah dalam logam, ia menjadi lebih keras atau menjadi lebih fleksibel. Jika ia dipanaskan semula, ia menjadi sama semula, dan kadang-kadang lebih teruk. Pada masa itu, idea-idea yang agak spesifik telah dibentuk tentang apa, sebagai contoh, pisau memburu yang ideal sepatutnya. Pengerasan permukaan juga digunakan ketika itu, tetapi lebih kerapapa yang dipanggil tempatan telah digunakan, iaitu, satu di mana titiknya padat, bahagian tengah bilah adalah fleksibel, dan bahagian bilah yang bersebelahan dengan pemegang adalah plastik (biarkan ia bengkok sedikit, tetapi tidak pecah).

Apa yang berlaku di dalam

Tanpa pergi ke butiran khusus, perlu diperhatikan bahawa struktur keluli keras adalah daripada tiga jenis utama: martensit, troostit dan sorbitic. Ciri-ciri mekanikal bergantung kepada nisbah pembentukan kristal ini. Dalam kes ini, tidak kira yang mana antara mereka dan bagaimana mempengaruhi kekerasan. Hasilnya bergantung pada berapa panas logam itu dan berapa cepat ia sejuk. Oleh itu, pengerasan permukaan boleh berlaku dengan peningkatan suhu lapisan atas dan penyejukan berikutnya, sama ada akibat pemindahan haba ke persekitaran luaran (cecair, selalunya minyak, air dan air garam, udara atau agen lain), atau disebabkan oleh kepada pelepasan sebahagiannya ke dalam produk. Dalam kes ini, transformasi polimorfik berlaku dalam lapisan, bergantung pada tahap mencapai suhu kritikal, yang menjejaskan pembentukan struktur kristal baharu.

Akibatnya, terdapat perubahan dalam zon berikut:

- Bahagian atas mengeras.

- Pertengahan, separa mengeras. Ia juga dipanggil zon terjejas haba.

- Kawasan kekerasan yang dikurangkan.

- Bahagian dalam tidak diubah suai.

Kaedah Pengerasan Permukaan

Buat lapisan atas denganpeningkatan kekerasan, dalam beberapa cara. Mata air kereta api hanya ditembak dengan bola logam kecil (tembakan) yang mencipta kedap permukaan, manakala isipadu dalaman logam kekal cukup plastik untuk menahan tekanan mekanikal jangka panjang. Kaedah paling kuno dianggap sebagai pemanasan pantas objek pada api terbuka, disertai dengan semburan atau aliran jet. Dengan teknologi inilah pisau melengkung oriental tradisional (karambit) dibuat. Pengerasan permukaan juga boleh dilakukan dengan cara penyejukan intensif. Gas-plasma, induksi, laser dan kaedah lain juga diketahui. Sebahagian daripadanya patut difikirkan.

HDTV

Pada pertengahan 1930-an, saintis Soviet V. P. Vologdin mencipta kaedah untuk menyampaikan struktur molekul tidak seragam yang diberikan kepada bahagian besar menggunakan arus frekuensi tinggi. Kejuruteraan mekanikal berkembang pesat, industri memerlukan teknologi yang memastikan pengeluaran besar-besaran tanpa mengorbankan kualiti. Pengerasan permukaan HDTV adalah berdasarkan fenomena aruhan. Keanehan kaedah ini terletak pada pergantungan ketebalan lapisan yang dipanaskan pada frekuensi dan magnitud arus dalam gelung penyinaran. Dalam kes ini, hasilnya boleh diramal dengan tahap kebarangkalian yang tinggi, oleh itu, kawalan kualiti sangat dipermudahkan. Di samping itu, kaedah ini boleh digunakan untuk pemprosesan produk dan pemasangan keseluruhan, seperti aci engkol dan objek besar lain yang boleh digerakkan di sepanjang induktor, secara berurutan.mendedahkan keseluruhan panjang. Dengan teknologi ini, sukar untuk memilih parameter untuk memproses objek kecil dan rata, seperti pisau. Pengerasan permukaan dengan arus frekuensi tinggi boleh digunakan untuk produk yang agak besar, kekuatan dan rintangan hausnya bergantung pada sifat mekanikal lapisan atas.

Ciri menggunakan kaedah HDTV

Kaedah ini dibangunkan dalam keadaan perkembangan pesat industri pembinaan mesin, yang utama untuk potensi pertahanan USSR, yang ditunjukkan dalam spesifikasi aplikasinya. Bahagian traktor, kereta kebal, kereta atau kapal terbang yang paling penting tidak cukup besar untuk diletakkan dalam rangka induktor padat, ia adalah terlalu mahal untuk mengeluarkan peralatan bagi setiap daripada mereka, dan jika ia dibuat berdasarkan dimensi terbesar, maka kos tenaga menjadi sangat besar. Walau bagaimanapun, pengerasan kes aruhan digunakan pada mana-mana produk, daripada yang agak kecil kepada yang besar. Sebagai contoh, gear terdedah kepada HDTV secara berurutan, memutar gigi demi gigi. Unsur-unsur aci engkol dan aci kardan dipanaskan secara berterusan dan berurutan, bergerak di dalam bingkai tetap induktor, manakala penyejuk (penyembur) dimasukkan ke dalam proses teknologi serta-merta selepas itu. Di penghujung mesin, bahan kerja disembur dengan air serta-merta (oleh itu namanya, konsonan dengan “semburan”).

Nah, produk dengan permukaan pengerasan kecil diletakkan di dalam induktor secara keseluruhan dan disejukkan dengan cara yang sama.

Laser

Peranti inipada zaman kita, digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang aktiviti manusia, telah menemui aplikasi dalam kerja logam. Kaedah ini tidak memerlukan penyejukan berikutnya, kerana kesan rasuk adalah jangka pendek dan ia menjejaskan lapisan paling atas logam, menyebabkan perubahan yang diingini dalam struktur kristal. "Pengasahan laser" benar-benar memastikan bahawa tidak perlu mengasah alat pemotong untuk masa yang lama (ia digunakan terutamanya untuk mereka), jika kaedah ini benar-benar digunakan dalam pembuatannya. Walau bagaimanapun, perlu diingat bahawa dalam zaman palsu kita, tulisan pada produk tidak selalu sesuai dengan kebenaran. Kadangkala beberapa pisau "rama-rama" murah yang dijual di gerai jalanan juga dihiasi dengan jenama sedemikian. Pengerasan permukaan dengan pancaran laser ialah teknologi yang mahal, ia hanya tersedia untuk pengeluar alat terkemuka.

Sejuk

Asas fizikal kaedah tersebut ialah penemuan fenomena peningkatan kekerasan keluli hasil daripada peralihan struktur austenit kepada martensit semasa pembekuan dalam. Pengerasan permukaan sedemikian dilakukan mengikut kaedah yang dibangunkan oleh A. P. Gulyaev, N. A. Minkevich dan S. S. Shtenberg di USSR. Ia boleh digunakan untuk karbon (mengandungi lebih daripada 0.5 peratus C) dan keluli aloi untuk tujuan khas, seperti yang dihasilkan untuk pembuatan pemotong berkelajuan tinggi dan produk alat khas yang lain.

Pemanasan elektrik

Secara amnya, ia dibina berdasarkan prinsip yang sama seperti pengerasan aruhan, dengan satu-satunya perbezaan bahawa pemanasan adalah rintangan, disebabkan oleharus yang mengalir dengan nilai besar dan rintangan bahagian. Kekerapan voltan masukan dengan cara yang sama mempengaruhi kedalaman lapisan yang dipanaskan, dan semakin tinggi ia, semakin nipis. Permukaan kekerasan meningkat boleh berjulat daripada pecahan milimeter kepada beberapa unitnya. Ia bergantung kepada keperluan untuk produk dan dimensinya. Berbanding dengan HDTV, kaedah elektroresistif mempunyai julat arus, suhu dan kedalaman lapisan yang lebih luas. Dengan bantuannya, sebagai contoh, barang yang sangat besar dan memerlukan kualiti khas seperti pisau bayonet askar boleh dibuat. Pengerasan permukaan melalui pemanasan elektrik memerlukan rejim penyejukan yang disahkan secara teknologi dalam minyak, air atau agen penerima haba yang lain.

Kesimpulan

Jadi, tugas utama pengerasan permukaan adalah pengagihan struktur kristal di dalam produk, di mana varieti sorbit atau troostit kekal di dalamnya, dan lapisan martensit terbentuk di luar. Ini boleh dicapai dengan beberapa kaedah, daripada yang paling mudah dan paling kuno kepada yang paling maju dari segi teknologi dan moden. Walau apa pun, pengerasan keluli berkualiti tinggi memerlukan kelayakan dan ketepatan yang tinggi dalam mematuhi peraturan pengeluaran. Produk yang dibuat mengikut semua peraturan tidak boleh murah. Atas sebab ini, kedua-dua pisau dapur dan karambit yang baik adalah mahal. Pengerasan permukaan dengan pancaran laser adalah yang paling biasa hanya untuk alat pemotong.