Povrchové kalení kovových materiálů

Ve skutečné výrobě mnoho strojních součástí pracuje pod střídavým zatížením, jako je kroucení a ohyb, stejně jako rázové zatížení. Povrchová vrstva je vystavena tření, střídavým nebo pulzujícím kontaktním napětím a někdy nárazům. Například hřídel převodovky, ozubené kolo převodovky atd. Povrch těchto dílů snáší vyšší namáhání než jádro, takže v omezeném rozsahu hloubky pracovní plochy vyžaduje vyšší pevnost, tvrdost a odolnost proti opotřebení, zatímco jádro vyžaduje dostatečnou plasticitu a odolnost proti opotřebení. Mějte odolnost, abyste vydrželi určitý tlak. Rázové zatížení. Na základě tohoto požadavku a zákonů kalení a kalení kovových materiálů byl vyvinut proces povrchového kalení.

Povrchové kalení je jedním z důležitých prostředků pro zpevnění povrchu kovových materiálů. Jakýkoli kovový materiál, který může zvýšit svou pevnost a tvrdost kalením, může být zpevněn povrchovým kalením.
Obrobek po ošetření povrchovým kalením může dosáhnout efektu „tvrdého povrchu, ale houževnatého jádra“, to znamená, že nejen povrch má vysokou tvrdost, pevnost a odolnost proti opotřebení, ale také odpovídá struktuře jádra získané předběžným tepelným zpracováním obrobku. . obrobku a má dobrou houževnatost a únavovou pevnost. Proto je povrchové kalení široce používáno v průmyslové výrobě.

Povrchové kalení je proces tepelného zpracování, který využívá rychlého ohřevu k ohřevu obrobku nad bodem fázové transformace v omezeném rozsahu hloubky na povrchu a poté jej rychle ochlazuje, aby se získal martenzit pouze v určitém rozsahu hloubky na povrchu obrobku. dosáhnout účelu zpevnění povrchu obrobku.
Ozubená kola, vačky, klikové hřídele a různé části hřídele pracují pod střídavým zatížením, jako je kroucení a ohyb, a jsou vystaveny tření a nárazům. Jejich povrchy jsou vystaveny vyššímu namáhání než jejich jádra. Účelem povrchového kalení je získat martenzitovou strukturu v určitém rozsahu hloubky povrchu obrobku, přičemž jádro zůstává povrchově kaleno (stav kalení a popouštění nebo normalizace), čímž se získá požadovaná vyšší tvrdost a odolnost povrchu součásti proti opotřebení. vlastnosti, přičemž jádro si zachovává určitou pevnost, dostatečnou plasticitu a houževnatost, to znamená, že povrch je tvrdý a jádro je houževnaté.
Aby bylo možné rychle dosáhnout austenitizační teploty v omezeném rozsahu hloubky povrchu obrobku, zatímco teplota jádra je stále velmi nízká, musí být povrchu obrobku poskytnuta extrémně vysoká hustota tepelné energie (obecně musí být hustota tepelné energie větší než nebo rovno 102 W/cm2), aby bylo dosaženo Povrch se rychle zahřeje na austenitizační teplotu a teplo na povrchu se nejprve ochladí, než může být přeneseno do jádra, čímž se teplota jádra udržuje na nižší teplotě.

V této srdeční části nedochází k žádné změně fáze. Existuje mnoho způsobů, jak splnit tento požadavek na rychlé zahřátí. V závislosti na zdroji tepla kalení ocelového povrchu zahrnuje především indukční kalení povrchu ohřevu, kalení povrchu laserového ohřevu, kalení povrchu ohřevu plamenem atd. Kromě toho existují ohřev elektronovým paprskem, ohřev elektrickým kontaktem, ohřev elektrolytem atd. Kalení povrchu využívá a různé způsoby ohřevu, jako je ohřev, plazmový paprsek a izo-infračervený fokusovaný ohřev.

Protože každý z výše uvedených způsobů ohřevu má své vlastní charakteristiky a omezení, všechny se používají za určitých podmínek. Nejpoužívanější je kalení indukčního ohřevu povrchu a kalení povrchu plamene. Ohřev laserovým paprskem a ohřev elektronovým paprskem jsou v současnosti novými metodami ohřevu a kalení s vysokou hustotou energie. Protože mají některé výhody, které jiné metody nemají, získaly určité uplatnění.

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) a odolnost proti opotřebení. Výkon, jako jsou vřetena obráběcích strojů, ozubená kola, klikové hřídele vznětových motorů, vačkové hřídele atd. V zásadě existují šedá litina, tvárná litina, temperovaná litina, legovaná litina atd. Matrice je ekvivalentní středně uhlíkové oceli s perlitem a ferit jako matrice a může být povrchově kalen. Tvárná litina má však nejlepší procesní výkon a má po povrchovém kalení vysoké komplexní mechanické vlastnosti, takže je nejrozšířenější.
Po povrchovém kalení oceli s vysokým obsahem uhlíku je sice zlepšena povrchová tvrdost a odolnost proti opotřebení, ale plasticita a houževnatost jádra jsou nízké. Proto se povrchové kalení oceli s vysokým obsahem uhlíku používá hlavně u nástrojů, které vydrží menší nárazy a střídavé zatížení. Měřicí nástroje a vysoce chlazené válce.
Zpevňovací účinek po povrchovém kalení nízkouhlíkové oceli není významný, proto se používá jen zřídka.