Metallmaterjalide pinnakarastus

Tegelikus tootmises töötavad paljud masinaosad vahelduva koormuse (nt väände ja painde) ning löökkoormuse all. Pinnakiht on allutatud hõõrdumisele, vahelduvale või pulseerivale kontaktpingele ja mõnikord ka löökidele. Näiteks ülekandevõll, jõuülekanne jne. Nende osade pind talub suuremat pinget kui südamik, mistõttu on vaja suuremat tugevust, kõvadust ja kulumiskindlust tööpinna piiratud sügavusvahemikus, samas kui südamik vajab piisavat plastilisust ja kulumiskindlus. Olema vastupidav teatud survele vastu pidama. Löögikoormus. Sellest nõudest ning metallmaterjalide karastamise ja kõvenemise seadustest lähtuvalt töötati välja pinnakarastusprotsess.

Pinna karastamine on üks olulisi vahendeid metallmaterjalide pinna tugevdamiseks. Kõiki metallmaterjale, mis võivad karastamise abil oma tugevust ja kõvadust suurendada, saab tugevdada pinnakarastusega.
Toorik pärast pinnakarastamist võib saavutada "kõva pinna, kuid sitke südamiku" efekti, see tähendab, et pinnal pole mitte ainult kõrge kõvadus, tugevus ja kulumiskindlus, vaid see sobib ka töödeldava detaili eelneval kuumtöötlemisel saadud südamiku struktuuriga. . töödeldav detail ning sellel on hea sitkus ja väsimustugevus. Seetõttu kasutatakse pinnakarastamist tööstuslikus tootmises laialdaselt.

Pinna karastamine on kuumtöötlusprotsess, mille käigus kuumutatakse töödeldavat detaili kiirel kuumutamisel faasimuutuspunktist kõrgemale pinna piiratud sügavusvahemikus ja seejärel jahutatakse see kiiresti, et saada martensiit tooriku pinnale ainult teatud sügavusvahemikus. saavutada tooriku pinna tugevdamise eesmärk.
Hammasrattad, nukid, väntvõllid ja erinevad võlli osad töötavad vahelduva koormuse (nt väände ja painde) all ning on allutatud hõõrdumisele ja löökidele. Nende pinnad kogevad suuremat pinget kui nende südamikud. Pinnakarastuse eesmärk on saada töödeldava detaili pinna teatud sügavusvahemikus martensiidi struktuur, samal ajal kui südamik jääb pinnakarastuseks (karastus- ja karastus- ehk normaliseerimisolek), saavutades seeläbi detaili pinna nõutava suurema kõvaduse ja kulumiskindluse. omadused, samas kui südamik säilitab teatud tugevuse, piisava plastilisuse ja sitkuse, st pind on kõva ja südamik sitke.
Austenitiseerimistemperatuuri kiireks saavutamiseks tooriku pinna piiratud sügavusvahemikus, samal ajal kui südamiku temperatuur on endiselt väga madal, tuleb tooriku pinnale tagada äärmiselt kõrge soojusenergia tihedus (tavaliselt peab soojusenergia tihedus olema suurem 102W/cm2 või sellega võrdne) Pind kuumutatakse kiiresti austenitiseeriva temperatuurini ja pinnal olev soojus jahtub enne, kui see saab üle kanda südamikule, hoides sisetemperatuuri madalamal.

Selles südameosas faasimuutust ei toimu. Selle kiire kuumutamise vajaduse täitmiseks on palju võimalusi. Sõltuvalt soojusallikast hõlmab teraspindade karastamine peamiselt induktsioonkuumutuspindade kustutamist, laserkuumutuspindade kustutamist, leekkuumutuspindade kustutamist jne. Lisaks on olemas elektronkiirtega kuumutamine, elektrikontakti kuumutamine, elektrolüüdi kuumutamine jne. Pinna kustutamisel kasutatakse mitmesuguseid küttemeetodeid, nagu kuumutamine, plasmakiir ja iso-infrapuna fokusseeritud kuumutamine.

Kuna kõigil ülaltoodud küttemeetoditel on oma omadused ja piirangud, rakendatakse neid kõiki teatud tingimustel. Kõige sagedamini kasutatavad on induktsioonkuumutuspinna kustutamine ja leekkuumutuspinna kustutamine. Laserkiirtega kuumutamine ja elektronkiirtega kuumutamine on praegu uued suure energiatihedusega kuumutamis- ja kustutamismeetodid. Kuna neil on mõned eelised, mida teistel meetoditel ei ole, on nad saanud mõned rakendused.

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) ja kulumiskindlus. Jõudlus, näiteks tööpinkide spindlid, hammasrattad, diiselmootorite väntvõllid, nukkvõllid jne. Põhimõtteliselt on olemas hallmalm, kõrgtugev malm, tempermalm, legeermalm jne. Maatriks on samaväärne perliidiga keskmise süsinikusisaldusega terasega ja maatriksina ferriiti ning seda saab pindkarastada. Kuid kõrgtugeval malmil on parim protsessi jõudlus ja kõrged kõikehõlmavad mehaanilised omadused pärast pinnakarastamist, seega on see kõige laialdasemalt kasutatav.
Pärast kõrge süsinikusisaldusega terase pinnakarastamist, kuigi pinna kõvadus ja kulumiskindlus on paranenud, on südamiku plastilisus ja sitkus madal. Seetõttu kasutatakse suure süsinikusisaldusega terase pinnakarastamist peamiselt tööriistade puhul, mis taluvad väiksemaid lööke ja vahelduvaid koormusi. Mõõteriistad ja tugevalt jahutatud rullid.
Madala süsinikusisaldusega terase tugevdav toime pärast pinnakarastamist ei ole märkimisväärne, seetõttu kasutatakse seda harva.