Какво е повърхностното втвърдяване на стоманата? Каква е използването на повърхностно втвърдяване?

Изкуството на топлинната обработка на металите е известно на човечеството от дълго време. Те са майстори, които се занимават с производството на инструменти и особено оръжия, овладяват самостоятелно, или учиха в продължение на много години с други специалисти, по-опитни. Тайните са пазени в тайна, което, разбира се, намалява скоростта на разпространение на технологиите, но увеличава конкурентноспособността на конкретен производител на конкретни продукти. Една от техниките на средновековните оръжейници беше повърхностното втвърдяване, като острието и острието на мечовете и сабята бяха със специална твърдост в съчетание с гъвкавостта на острието. Днес такива свойства вече не изненадват никого, технологиите са станали масивни и са станали широко разпространени.

Защо всеки знае това на обикновен човек?

Тази статия на специалистите по термична обработка на метали изглежда най-вероятно е набор от баналности и всички известни факти. Освен това те могат да открият някои неточности в терминологията. Предоставената информация не е предназначена за тях, то е адресирано до хората, далеч от индустрията, аматьори, които се интересуват разликата в силата на добър нож с редовен маса или сгъваем нож, повърхностно закаляване на силата на звука, и други подобни въпроси. При закупуването на този или на този обект в домакинството потребителят е изправен пред значителна ценова разлика. Продавачът не винаги може да бъде квалифициран и разбираем защо един инструмент (гаечен ключ, например) е много по-скъпо от другото с общо външно сходство. Той най-вероятно ще се опита да "озадачи мозъка" с понятия и термини, които не са разбираеми за обикновените хора. В превод на общ език тези обяснения ще означават това регулируем гаечен ключ няма да се счупи или да продължи по-дълго, а заточването ще се изисква много по-рядко (ако клиентът желае да закупи нож). "Повърхностно втвърдяване!" - загадъчно посочва причината за продавача, преобръщайки очи от въображаем екстаз. Какво е това?

Противоположни свойства в един продукт

Както става ясно от фразата, в този случай само външният тънък слой на изделието е изложен на топлинна обработка. Фактът, че стоманата изисква втвърдяване, смътно предполагам всичко, дори и тези, които не знаят какво е то. Това се различава от обичайното "парче желязо", меко и чупливо. Но защо е, че е повърхностно, че използва такава чест? Втвърдяването се използва за промяна на свойствата на метала, а не заради известно подобрение, както често се обявява. Качеството, полезно в някои случаи, става вредно за другите. Файлът е труден, затова е лесно за тях да обработват желязо, алуминий или бронз, но ако се опитате да го огънете или ударите с чук, то ще се счупи. Същото важи и за острието, което често се счупва при грешен ъгъл на рязане. За да се даде твърдост в комбинация с гъвкавост или пластичност, се използва втвърдяване на повърхността. След това, свойствата на продукта могат да комбинират качества, понякога противоположни, характерни за различни кристални структури. Сега трябва да отидем в някои подробности за материалната наука.

Най-простите идеи за полиморфизма на металите

Същият метал може, в зависимост от формата на кристалната решетка, притежават различни физични свойства (твърдост, якост еластичност, гъвкавост, еластичност и т. Г.) Тази способност да променят механичните параметри се нарича полиморфизъм. Преди много време, производството на примитивните образци на оръжия, хората са забелязали, че по един или друг меч или мачете оказа добре, той запазва острота по-дълго и не се счупят. Разбира се, нашите предци не бяха запознати с молекулярните структури на метала, стигаха интуитивно и емпирично. Така че, от опит те открили, че ако върхът се нагрее, то температурата му зависи от оттенъците на блясъка. При бързо охлаждане в метала нещо се променя, става по-твърдо или придобива гъвкавост. Ако се затопли отново, отново се превръща в такава, а понякога и в по-лоша степен. По това време имаше доста конкретни идеи за това какво трябва да бъде например идеалният ловен нож. Повърхностно втвърдяване се използва също вече, но по-често се използва така наречените местни, което е, такова, в която предприятието е най-модерните и гъвкав - по средата на острието, и частта с нож в близост до дръжката - пластмасата (това е по-добре да се огъват малко, но не прекъсва).

Какво се случва вътре

Без да навлизаме в конкретни детайли, трябва да се отбележи, че закалена стомана структура е от три основни типа: мартензитна, troostite и сорбитол. Съотношението на тези кристални форми също определя механичните характеристики. В този случай няма значение кой от тях и как влияе на твърдостта. Резултатът зависи от това колко метал се нагрява и колко бързо се охлажда. По този начин, може да се получи повърхностно закаляване при повишаване на температурата на горния слой и последващо охлаждане или от въздействието на външна топлинна среда (течност, обикновено масло, вода и солев разтвор, въздух или други средства), или от неговия частично изтегляне на продукта. В този случай, полиморфните трансформации се появяват по слой, в зависимост от степента на постигане критична температура, което влияе върху образуването на нова кристална структура.

В резултат на това има промяна в следните зони:

- Горна, закалена.

- Междинно, частично втвърдено. Той се нарича зона на топлинно влияние.

- Област на намалена твърдост.

- Интериорът не се променя.

Методи за повърхностно втвърдяване

Можете да създадете горния слой с увеличена твърдост по няколко начина. Жп вагон с пружини извори просто уволнен малки метални топчета (изстрел), създаване на повърхностен печат, с вътрешния обем на метала е достатъчно пластична, за да издържат на дългосрочна механично напрежение. Най-древният метод е методът за бързо загряване на обект на открит огън, придружен от пръскане или струя от джетове. За тази технология е традиционната източна крива нож (керамбит). Повърхностното втвърдяване може да се извърши и чрез интензивно охлаждане. Газ-плазма, индукция, лазер и други методи са известни също. Някои от тях трябва да бъдат разгледани по-подробно.

HDTV

В средата на 30-те години съветският учен VP Vologdin изобретил метод за придаване на неравномерна молекулярна структура на големи части, използвайки високочестотни токове. Машинното инженерство се разви бързо, индустрията изисква технологии, които осигуряват масово производство, без да се жертва качеството. Повърхностното втвърдяване на HDTV се основава на явлението индукция. Особеността на метода се състои в зависимостта на дебелината на нагрявания слой от честотата и големината на тока в излъчващата рамка. В този случай резултатът се предвижда с висока степен на вероятност, следователно контролът на качеството е значително опростен. В допълнение, методът е приложим за обработката на размерите на продукти и монтажни възли, като колянови валове и други големи предмети, които могат да бъдат премествани по дължината на индуктора, последователно излагайки цялата дължина. С тази технология е трудно да се изберат параметри за обработка на малки и плоски предмети, например нож. Повърхностното втвърдяване чрез високочестотни токове е приложимо за продукти с относително обемно съдържание, чиято якост и износоустойчивост зависи от механичните свойства на горния слой.

Характеристики на приложението HDTV

Методът е разработен в бързото развитие на машиностроенето, основният проблем за потенциала на отбраната на СССР, което е проява на спецификата на неговото прилагане. Най-важните детайли на трактори, цистерни, превозни средства или самолети са с размери, които не позволяват да ги поставят в рамките на компактния индуктор, оборудване за производство на всеки един от тях е твърде скъпо, а ако това е направено въз основа на най-големия размер, разходите за енергия става огромен. Въпреки това индукционното повърхностно втвърдяване се използва за всякакви продукти, от относително малки до огромни. Например, предавките са подложени на HDTV в серия, превръщайки "зъб след зъб". Непрекъснато последователно затопля елементи на колянови валове и полуоси, движещи се в неподвижната рамка на индуктор, където охладител (пръскачката) е включена в процеса веднага след това. Настройката на терминал възел се осъществява незабавно напояване водни пръски детайла (оттук наименованието, съгласна с "спрей").

Е, продукти с малка втвърдяваща повърхност се поставят в индуктора напълно и се охлаждат по същия начин.

лазер

Това устройство, използвано в наши дни достатъчно широко в различни области на човешката дейност, намира приложение в металообработването. Методът не изисква последващо охлаждане, тъй като излагането на лъча е краткотрайно и засяга най-горния слой на метала, което води до желаните промени в кристалната структура. "Заточването с лазер" осигурява дълго време липсата на необходимост от изостряне режещи инструменти (главно за тях и се използва), ако този метод действително се използва при неговото производство. Трябва обаче да се има предвид, че в нашата фалшива възраст надписът върху продукта не винаги съответства на истината. Понякога такова стигма е украсено и продавано на уличния щанд евтиният пеперуден нож. Повърхностното втвърдяване с лазерен лъч не е евтино, а е достъпно само за водещите производители на инструменти.

студ

Физическата основа на метода беше откриването на явлението за увеличаване на твърдостта на стоманата в резултат на прехода на аустенитната структура към мартензитната структура при дълбоко замразяване. Това повърхностно втвърдяване се извършва съгласно метода, разработен от AP Gulyaev, NA Minkevich и SS Stenberg в СССР. Той е приложим за въглеродни (съдържащи повече от 0,5% С) и легирана стомана специално предназначени например за производство на високоскоростни ножове и други специални инструменти.

електрическо отопление

Като цяло, тя е изградена на същия принцип като индукционно закаляване, с единствената разлика, че отоплителната резистор се прави за сметка на преминаване голям текущите стойности и компоненти съпротива. Честотата на приложеното напрежение по същия начин влияе върху дълбочината на нагрятия слой и колкото по-високо е, толкова по-тънко е. Повърхността с повишена твърдост може да варира от фракции от милиметър до няколко от нейните единици. Това зависи от изискванията за продукта и неговите размери. В сравнение с HD в електрорезистивния метод, по-широк диапазон от течения, температури и дълбочини на слоевете. С него може да се получи, например, е толкова масивна и изисква специално качество позиция като щик на един войник. Повърхностното втвърдяване чрез електрическо отопление изисква технологично проверен режим на охлаждане в нефт, вода или други топлинно поемащи агенти.

данни

Така, основната задача на повърхностно закаляване е такова разпределение на кристалната структура в статията, където вътрешността са видове troostite или сорбитол, и извън слой се образува мартензит. Това може да се постигне с няколко метода - от най-простите и най-старите до най-технологичните и модерните. Във всеки случай висококачественото втвърдяване на стоманата изисква висока квалификация и точност на спазването на производствените правила. Продукт, произведен по всички правила, не може да бъде евтин. Поради тази причина е скъп и добър кухненски нож и керамбит. Повърхностното втвърдяване чрез лазерен лъч е най-често срещано само за режещи инструменти.