ประเภทของการชุบแข็ง การชุบแข็งพื้นผิว

บ้าน

แรงงานสัมพันธ์ นอกเหนือจากการใช้สารเคลือบที่ทนต่อการสึกหรอกับพื้นผิวเครื่องมือแล้ว ยังมีเทคโนโลยีอีกสี่กลุ่มสำหรับการชุบแข็งพื้นผิวของเครื่องมือตัด:- การเสียรูปพลาสติกของพื้นผิว (SPD) – การแข็งตัวของชั้นพื้นผิวให้มีความลึก 0.2-0.8 มม. เพื่อสร้างความเค้นอัดตกค้างในชั้นผิว ในระหว่างการชุบแข็งชั้นผิวจะเรียบ การยืดตัวของชั้นพื้นผิวถูกป้องกันโดยแรงยึดเกาะกับชั้นโลหะที่อยู่ด้านล่าง เป็นผลให้ความเค้นอัดแบบสองแกนเกิดขึ้นในชั้นที่ชุบแข็งด้วยงาน และความเค้นดึงปฏิกิริยาที่ไม่มีนัยสำคัญเกิดขึ้นในความหนาของโลหะฐาน เมื่อเพิ่มความเครียดในการทำงานแล้ว ความเค้นอัดที่เหลือจะลดลงและค่าแรกจะได้รับการชดเชยที่ค่าที่มากเพียงพอ การบิดเบี้ยวของโครงสร้างหลายครั้งที่เกิดขึ้นในระหว่างการชุบแข็ง (การเปลี่ยนรูปของเมล็ดข้าว, กรรไกรพลาสติกในท้องถิ่น) ยับยั้งการพัฒนาความเสียหายจากความเมื่อยล้าได้อย่างมีประสิทธิภาพและขยายพื้นที่ของการดำรงอยู่ของรอยแตกที่ไม่แพร่กระจายซึ่งเพิ่มขึ้นซึ่งทำให้เกิดความเครียดในการทำลายล้าง การชุบแข็งด้วยความเครียดซึ่งเป็นการผสมผสานระหว่างการชุบแข็งเกินพิกัดกับการชุบแข็งนั้นมีประสิทธิภาพ ด้วยวิธีนี้ ชิ้นส่วนจะถูกโหลดด้วยความเค้นเดียวกันกับชิ้นงานที่ใช้งาน ส่งผลให้วัสดุเกิดการเสียรูปแบบยืดหยุ่นหรืออีลาสโตพลาสติก หลังจากเอาโหลดออกแล้ว ความเค้นอัดที่ตกค้างจะเกิดขึ้นในชั้นผิว ชั้นที่แข็งตัวไวต่อความร้อน ที่อุณหภูมิ 400-500 o C ผลของการชุบแข็งจะหายไปโดยสิ้นเชิง เนื่องจากกระบวนการตกผลึกใหม่ที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิเหล่านี้ ซึ่งช่วยขจัดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างผลึกที่เกิดจากการชุบแข็ง ประเภทหลักของการแข็งตัวของพื้นผิวโดยการเสียรูปพลาสติก: การพ่นทราย, การกลิ้ง, การนูน, การทำให้เรียบด้วยเพชร

การยิงระเบิดเกี่ยวข้องกับการทำให้ชั้นผิวแข็งขึ้นด้วยกระแสของลูกบอลชุบแข็ง (เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5-1.5 มม.) ที่สร้างขึ้นโดยเครื่องยิงระเบิดแบบแรงเหวี่ยง คุณภาพของพื้นผิวในระหว่างกระบวนการนี้จะลดลงเล็กน้อย พื้นผิวเรียบแข็งขึ้นโดยลูกบอลกลิ้งที่ติดตั้งอยู่ในหัวจับแบบหมุน ชิ้นงานได้รับการเคลื่อนที่ตามยาวและตามขวาง ด้วยโหมดการกลิ้งที่เลือกอย่างถูกต้อง ความเค้นอัดที่ตกค้างในชั้นผิวจะอยู่ที่ 600-1,000 MPa ความลึกของการบดอัดของชั้นคือ 0.2-0.5 มม. กระบวนการนี้ช่วยปรับปรุงคุณภาพพื้นผิวของชิ้นส่วน พื้นผิวการหมุนจะแข็งตัวโดยการกลิ้งในลูกกลิ้งเหล็กชุบแข็ง แรงกดของลูกกลิ้งถูกเลือกเพื่อสร้างความเค้นในชั้นพื้นผิวที่เกินความแข็งแรงของผลผลิตของวัสดุภายใต้เงื่อนไขของการบีบอัดสม่ำเสมอ (สำหรับเหล็ก 5,000-6,000 MPa) การสร้างเหรียญจะดำเนินการโดยใช้กองหน้าที่มีทรงกลม พื้นผิวการทำงานสั่นด้วยอุปกรณ์นิวแมติก ความถี่การสั่นและความเร็วในการหมุนของชิ้นงานจะต้องตรงกันเพื่อให้พื้นที่ที่แข็งตัวของงานทับซ้อนกัน

การเจียรเพชรให้เรียบประกอบด้วยการประมวลผลพื้นผิวก่อนกราวด์และขัดเงาด้วยเครื่องตัดเพชรแบบกลม (รัศมี 2-3 มม.) ชั้นผิวถูกบดอัดให้มีความลึก 0.3-0.5 มม.

2. วิธีบำบัดทางเคมี-ความร้อน (CHT) เหล็กกล้าเครื่องมือ: ไนไตรด์, คาร์บูไรเซชัน, คาร์บอนไดออกไซด์, ออกซิเดชัน, บอไรด์ในตัวกลางก๊าซและของเหลว, การปล่อยก๊าซเรืองแสงด้วยไฟฟ้า (ไอออนิกไนไตรด์) มั่นใจได้ถึงความแข็งแรงของพื้นผิวสูงโดยการชุบแข็งด้วยความร้อนตลอดจนการรักษาพื้นผิวของชิ้นส่วนด้วยความร้อนเชิงกล ในระหว่างการชุบแข็งพื้นผิว (การชุบแข็งด้วยเปลวไฟด้วยแก๊ส) และการบำบัดด้วยสารเคมีและความร้อน (ซีเมนต์) การแข็งตัวมีสาเหตุหลักมาจากการเกิดความเค้นอัดที่ตกค้างในชั้นผิว เนื่องจากการก่อตัวของโครงสร้างที่มีปริมาตรจำเพาะที่มากขึ้น (ไนไตรด์และคาร์บอนไนไตรด์ระหว่างไนโตรคาร์บูไรเซชัน และไนไตรดิง) มากกว่าโครงสร้างของโลหะฐาน การขยายตัวของชั้นพื้นผิวถูกยับยั้งโดยแกนกลาง ซึ่งยังคงรักษาโครงสร้างเพิร์ลไลต์ดั้งเดิมไว้ ซึ่งเป็นผลมาจากความเค้นอัดสองชั้นเกิดขึ้นในชั้นพื้นผิว ในชั้นล่างความเค้นดึงปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นซึ่งมีค่าน้อยเนื่องจากไม่มีนัยสำคัญของหน้าตัดของชั้นที่ได้รับความร้อนเมื่อเปรียบเทียบกับหน้าตัดของแกนกลาง การสร้างแรงกดอัดจะช่วยลดความเครียดโดยเฉลี่ยในบริเวณแรงอัด จึงเป็นการเพิ่มขีดจำกัดความทนทาน การชุบแข็งด้วยแก๊สจะเพิ่มขีดจำกัดความทนทานเมื่อเทียบกับโครงสร้างเหล็กเดิมที่ไม่ผ่านการบำบัดถึง 1.85 เท่า ที่สุด อย่างมีประสิทธิภาพการบำบัดคือไนไตรดิ้ง ซึ่งเกือบจะขจัดปัจจัยกระตุ้นความเครียดจากภายนอกได้เกือบทั้งหมด การทำไนไตรดิ้งไม่ทำให้รูปร่างและขนาดของชิ้นส่วนเปลี่ยนแปลง ชั้นไนไตรด์เพิ่มการกัดกร่อนและทนความร้อน ความแข็งและการเสริมความแข็งแกร่งจะคงอยู่ที่อุณหภูมิ 500-600 o C ความหนาที่เหมาะสมที่สุดของชั้นบดอัดสำหรับคาร์บูไรซิ่งคือ 0.4-0.8 มม. คาร์บูไรซิ่งและไนไตรด์คือ 0.3-0.5 มม. ชุบแข็งด้วยความร้อนและการชุบแข็งด้วยแก๊สคือ 2-4 มม. คุณภาพพื้นผิวได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ

ประกายไฟฟ้า, แม่เหล็ก, การชุบแข็งด้วยอัลตราโซนิก วิธีการเหล่านี้ไม่ค่อยได้นำมาใช้ในการแปรรูปเครื่องมือตัด

การแข็งตัวทางกายภาพ: การประมวลผลด้วยเลเซอร์, การฝังไอออน เทคโนโลยีการปลูกฝังไอออนเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่มีแนวโน้มมากที่สุดในปัจจุบันในแง่ของการสร้างวัสดุคอมโพสิตที่มีชุดคุณสมบัติพื้นผิวและปริมาตรที่เหมาะสมที่สุด

การฝังไอออนเป็นกระบวนการที่องค์ประกอบเกือบทุกชนิดสามารถนำเข้าไปในบริเวณใกล้พื้นผิวได้ แข็ง– วางเป้าหมาย (สารตั้งต้น) ไว้ในห้องสุญญากาศ โดยใช้ไอออนความเร็วสูงชนิดหนึ่งซึ่งมีพลังงานหลายเมกะอิเล็กตรอนโวลต์

ไอออนจะเจาะเข้าไปในวัสดุเป้าหมาย (สารตั้งต้น) ที่ระดับความลึก 0.01 µm ถึง 1 µm ทำให้สูญเสียพลังงานในกระบวนการชนกับอะตอมฐาน

สามารถคำนวณโปรไฟล์ (การกระจาย) ของความเข้มข้นของสารเจือปนเหนือความลึกสำหรับส่วนผสมส่วนใหญ่ - อะตอมที่ฝัง - เป้าหมาย (สารตั้งต้น) สำหรับปริมาณไอออนต่ำ (ไอออนจำนวนน้อยต่อหน่วยพื้นที่) โปรไฟล์การกระจายความลึกของความเข้มข้นของสารเจือปนมักจะอธิบายได้ดีโดยการกระจายแบบเกาส์เซียนที่มีศูนย์กลางอยู่ตรงกลางของบริเวณการแพร่กระจาย อันเป็นผลมาจากการฝังไอออนจะเกิดชั้นผิวของโลหะผสมที่มีองค์ประกอบแปรผันซึ่งไม่มีลักษณะส่วนต่อประสานที่เด่นชัดของการเคลือบที่สะสม

ข้อดีของการฝังไอออนเป็นวิธีการปรับเปลี่ยนพื้นผิวเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการชุบแข็งพื้นผิวอื่นๆ คือ:

เพิ่มความสามารถในการละลายในสถานะของแข็ง

ความเป็นอิสระของการก่อตัวของโลหะผสมจากค่าคงที่การแพร่

ความเป็นไปได้ในการเปลี่ยนองค์ประกอบของโลหะผสมอย่างรวดเร็ว

ความเป็นอิสระจากกระบวนการที่เกิดขึ้นในปริมาณของวัสดุ

ความเป็นไปได้ของกระบวนการที่อุณหภูมิต่ำ

การเปลี่ยนแปลงขนาดของชิ้นงานเล็กน้อยมาก

ไม่มีปัญหาของ augesia เนื่องจากไม่มีส่วนต่อประสานที่เด่นชัด

ควบคุมการกระจายความเข้มข้นเชิงลึก

ความสะอาดของเครื่องดูดฝุ่น

สามารถควบคุมและทำซ้ำได้สูง

ข้อเสียเปรียบหลักของการปลูกฝังไอออนคือการรักษาเฉพาะส่วนของพื้นผิวเครื่องมือที่อยู่ในบริเวณการกระทำของลำไอออนโดยตรง

เทคโนโลยีสำหรับการเคลือบผิวเครื่องมือมีความสามารถในการผลิต ความสามารถรอบด้าน และคุ้มต้นทุนสูง นอกจากนี้ยังสามารถควบคุมสภาพการก่อตัวและคุณสมบัติของการเคลือบ รวมถึงคุณสมบัติขององค์ประกอบของวัสดุเครื่องมือการเคลือบได้อีกด้วย วัสดุเครื่องมือที่มีการเคลือบป้องกันการสึกหรอเป็นวัสดุประเภทคอมโพสิตใหม่ที่ผสมผสานคุณสมบัติของชั้นพื้นผิวได้อย่างเหมาะสมที่สุด (ค่าความแข็งสูง ความต้านทานความร้อน ความเฉื่อยที่เกี่ยวข้องกับวัสดุที่กำลังแปรรูป ฯลฯ) และคุณสมบัติที่แสดงออกมา ในปริมาตรของตัวเครื่องมือ (ความแข็งแรง แรงกระแทก ความต้านทานการแตกร้าว ฯลฯ)

ปัจจุบันการจัดระบบเกรดของวัสดุเครื่องมือจะต้องเสริมด้วยการจัดระบบลักษณะของชั้นพื้นผิวที่มีคุณสมบัติดัดแปลง (SIS) มิฉะนั้นจะเป็นไปไม่ได้ที่จะกำหนดความเป็นไปได้ของการใช้เทคโนโลยีการชุบแข็งโดยทั่วไปและตัวเลือกมากมายสำหรับ องค์ประกอบและการออกแบบชั้นแข็งสำหรับสภาวะการประมวลผลเฉพาะ การจัดระบบนี้แสดงไว้ในรูปที่ 34.3

วิธีการที่ใช้ในการทำให้ชิ้นส่วนตัดของเครื่องมือแข็งขึ้นจะถูกจัดกลุ่มไว้ในรูปที่ 34.3 ไม่เพียงแต่ตามลักษณะทางกายภาพเท่านั้น แต่ยังรวมถึง ผลลัพธ์สุดท้าย– ช่วงของคุณสมบัติและตัวเลือกการออกแบบของเลเยอร์ผลลัพธ์ซึ่งจะต้องทราบก่อนอื่นเพื่อตัดสินใจในการใช้งาน มีคุณลักษณะทั้งหมด 4 ประการ เรียงตามลำดับที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด

จากข้อเท็จจริงที่ว่าขอบเขตการใช้งานของวัสดุเกรดดั้งเดิมมีการกำหนดไว้อย่างชัดเจน อันดับแรกป้ายแสดงว่ามีชั้นแข็งบางรูปแบบบนวัสดุของส่วนตัดของเครื่องมือ

ข้าว. 7.3 การจัดระบบตัวเลือกวัสดุสำหรับส่วนตัดของเครื่องมือ

เงื่อนไขนี้จะกำหนดช่วงของคุณสมบัติของเลเยอร์เหล่านี้ เช่น อันที่จริงสิ่งเหล่านี้เป็นวัสดุประเภทใหม่ที่มีคุณสมบัติการทำงานที่แตกต่างกันในเชิงคุณภาพ เห็นได้ชัดว่าการเสริมความแข็งแกร่งของฐานคือ การเปลี่ยนคุณสมบัติของวัสดุเครื่องมือ "ฐาน" ที่มีอยู่จะไม่เพิ่มความแข็งและความต้านทานการสึกหรออย่างมีนัยสำคัญ ตรงกันข้ามกับการเคลือบผิว ซึ่งคุณสมบัติในทางปฏิบัติไม่ได้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของฐานมากนัก

สัญญาณที่สองของการจัดระบบคือเทคโนโลยีที่เป็นไปได้ในการรับชั้นแข็งของชิ้นส่วนตัดของเครื่องมือรุ่นใดรุ่นหนึ่ง เป็นตัวกำหนดความเป็นไปได้ในการใช้ชั้นที่แข็งตัวในการผลิต

คุณสมบัติที่สามคือลักษณะทั่วไปที่ครบถ้วนของชั้นเสริมความแข็งแรง - ความหนารวม อิทธิพลของความหนาของการเคลือบทนต่อการสึกหรอที่มีต่อประสิทธิภาพของเครื่องมือได้รับการศึกษาในรายละเอียดที่เพียงพอแล้วและจะมีการหารือด้านล่าง ควรสังเกตว่าเทคโนโลยีการชุบแข็งที่แตกต่างกันสามารถให้ช่วงความหนาที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด และตัวเลือกแต่ละชั้นก็มีการกำหนดที่เหมาะสมที่สุดไว้อย่างชัดเจน

เครื่องหมายที่สี่ของการจัดกลุ่มคือลักษณะที่แตกต่างของชั้นเสริมความแข็งแกร่ง - การผสมผสานเฉพาะของความหนาของชั้นโดยรวมตลอดจน องค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างของชั้นที่เป็นส่วนประกอบ เป็นที่ทราบกันว่าแม้การเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยในองค์ประกอบเดียว (ความหนาหรือองค์ประกอบทางเคมีของหนึ่งในชั้นที่เป็นส่วนประกอบ) ก็สามารถเพิ่มศักยภาพการทำงานของเครื่องมือได้อย่างมาก สำหรับชั้นฐานที่แข็งตัว การไล่ระดับคุณสมบัติที่เหมาะสมจากแกนกลางไปยังพื้นผิวของเครื่องมือเป็นสิ่งสำคัญ

คุณสมบัติทางเทคโนโลยีการได้รับเลเยอร์ที่มีคุณสมบัติที่เปลี่ยนแปลงนั้นไม่ใช่สัญญาณของการจัดกลุ่มที่เป็นอิสระ พวกเขาให้เฉพาะลักษณะการบริการของโครงสร้างเลเยอร์เท่านั้น

จากการวิเคราะห์คุณลักษณะการดำเนินงานทางอุตสาหกรรมของเครื่องมือตัดเคลือบสามารถสังเกตได้ดังต่อไปนี้:

1. เครื่องมือเคลือบมีราคาแพงกว่าเครื่องมือที่ไม่เคลือบอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งต้องใช้มาตรฐานการผลิตที่สูงกว่า การใช้อุปกรณ์เครื่องจักรที่ไม่ได้ใช้ และความระมัดระวัง การวิเคราะห์ทางเศรษฐกิจความเป็นไปได้ของการใช้เครื่องมือเคลือบ

2. ขอแนะนำให้ใช้เครื่องมือเคลือบที่ความเร็วเกินความเร็วตัดของเครื่องมือทั่วไปประมาณ 30-60% ความเร็วดังกล่าวสอดคล้องกับความเร็วตัดเชิงเศรษฐกิจที่เหมาะสม ซึ่งช่วยลดอัตราการสึกหรอและต้นทุนการตัดให้เหลือน้อยที่สุด

3. ปัจจุบันอุตสาหกรรมใช้เครื่องมือตัดเคลือบที่หลากหลายซึ่งผลิตโดยวิธีการทางเทคโนโลยีต่างๆ ซึ่งกำหนดให้นักเทคโนโลยีในโรงงานต้องมีความรู้เกี่ยวกับการใช้งานเครื่องมือดังกล่าวอย่างสมเหตุสมผลที่สุด ประสิทธิภาพของเครื่องมือเคลือบภายใต้สภาวะการตัดเฉือนต่างๆ ขึ้นอยู่กับวิธีการที่ใช้ในการเคลือบ แม้ว่าจะมีองค์ประกอบทางเคมีเหมือนกันก็ตาม

7.3. คำถามเพื่อความปลอดภัย:

1. ความจำเป็นในการชุบแข็งพื้นผิวของเครื่องมือตัดคืออะไร?

2. วิธีการชุบแข็งพื้นผิวเครื่องมือสมัยใหม่มีอะไรบ้าง? ข้อดีและข้อเสียของพวกเขา

3. หลักการพื้นฐานของการจัดระบบวัสดุของส่วนตัดของเครื่องมือคืออะไร?

ชิ้นส่วนเครื่องจักรจำนวนมากทำงานภายใต้สภาวะการเสียดสีและอยู่ภายใต้แรงกระแทกและการดัดงอ ดังนั้นชิ้นส่วนเหล่านั้นจะต้องมีพื้นผิวที่แข็งและทนทานต่อการสึกหรอ มีแกนพลาสติกที่แข็งแกร่งและในเวลาเดียวกันก็มีความหนืด ทำได้โดยการชุบแข็งพื้นผิว

วัตถุประสงค์ของการชุบแข็งพื้นผิวคือการเพิ่มความแข็งแรง ความแข็ง และความต้านทานการสึกหรอของชั้นพื้นผิวของชิ้นส่วน ในขณะที่ยังคงรักษาแกนพลาสติกที่มีความหนืดเพื่อดูดซับแรงกระแทก

ในชิ้นส่วนเครื่องจักรที่ทำงานภายใต้โหลดแบบไดนามิกและแบบเป็นรอบ รอยแตกเมื่อยล้าปรากฏขึ้นในชั้นพื้นผิวภายใต้อิทธิพลของความเค้นดึง หากความเค้นอัดตกค้างถูกสร้างขึ้นบนพื้นผิว ความเค้นดึงจากโหลดในการทำงานจะลดลงและขีดจำกัดความทนทาน (ความล้า) จะเพิ่มขึ้น การสร้างความเค้นอัดในชั้นผิวของชิ้นส่วนเป็นจุดประสงค์ที่สองของการชุบแข็งพื้นผิว

เงื่อนไขทางเทคนิคสำหรับการผลิตชิ้นส่วนจะระบุความแข็งและความลึกของชั้นที่ชุบแข็ง รวมถึงความแข็งแรงและความเหนียวของแกน

วิธีการหลักในการชุบแข็งพื้นผิวสามารถแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม:

เชิงกล - การเปลี่ยนรูปพลาสติกของชั้นพื้นผิว, การสร้างการชุบแข็ง (การชุบแข็ง);

การแข็งตัวของพื้นผิวด้วยความร้อน

การบำบัดทางเคมีและความร้อน (ซีเมนต์ ไนไตรด์ ชุบโครเมี่ยมและอื่น ๆ )

3.1. การแข็งตัวของพื้นผิวทางกล

การชุบแข็งโลหะภายใต้อิทธิพลของการเสียรูปพลาสติกแบบเย็นเรียกว่าการชุบแข็งแบบเย็นหรือการชุบแข็งแบบเย็น ในกรณีนี้โครงสร้างของโลหะเปลี่ยนไป: ตาข่ายคริสตัลบิดเบี้ยวและเมล็ดมีรูปร่างผิดปกติเช่นจาก equiaxed พวกมันจะกลายเป็น non-equiaxed (ในรูปแบบของเค้ก, แพนเค้ก, รูปที่ 1) มาพร้อมกับความแข็งและความแข็งแรงเพิ่มขึ้น 1.5 - 3 เท่า ความเค้นอัดที่เกิดขึ้นในชั้นที่แข็งตัวจะช่วยเพิ่มความต้านทานต่อความเมื่อยล้า การแข็งตัวของพื้นผิวด้วยการเปลี่ยนรูปแบบพลาสติกจะเพิ่มความน่าเชื่อถือของชิ้นส่วน ลดความไวต่อตัวรวมแรงเค้น เพิ่มความต้านทานการสึกหรอและความต้านทานการกัดกร่อน และกำจัดร่องรอยของการประมวลผลก่อนหน้านี้

ข้าว. 1. อิทธิพลของการเสียรูปพลาสติกต่อโครงสร้างจุลภาคของโลหะ:

ก – ก่อนการเสียรูป; b - หลังจากการเสียรูป

การชุบแข็งส่วนใหญ่สามารถทำได้บนเครื่องตัดโลหะอเนกประสงค์ (เครื่องกลึง เครื่องไส สว่าน) โดยใช้อุปกรณ์ที่ได้รับการออกแบบอย่างเรียบง่าย การชุบแข็งเหล่านี้มีประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับโลหะที่มีความแข็งสูงถึง HB250 - 280

ปั้นด้วยลูกกลิ้งและลูกบอล– การดำเนินการที่ลูกกลิ้งเหล็กชุบแข็ง (ลูกบอล) กลิ้งไปรอบ ๆ พื้นผิวเพื่อชุบแข็งภายใต้ภาระ (ความดันที่กำหนด) ทำให้เสียรูป กล่าวคือ บดขยี้ชั้นผิวของโลหะให้มีความลึกที่แน่นอน (รูปที่ 2) การแข็งตัวเกิดขึ้น-การแข็งตัว ความลึกของชั้นชุบแข็งคือ 0.5 – 2.0 มม. วิธีการนี้จะเสริมความแข็งแกร่งให้กับชิ้นส่วนเป็นหลัก เช่น ตัวที่หมุนได้ (เพลา เพลา ปลอก) หรือมีพื้นผิวเรียบขนาดใหญ่

ระเบิด- ปฏิบัติการที่อนุภาคของโลหะแข็ง (กระสุน) ลอยออกมาจากเครื่องยิงระเบิดด้วยความเร็วสูง (90 - 150 เมตร/วินาที) กระแทกพื้นผิวที่ต้องการทำให้แข็งตัว และเกิดการแข็งตัว ความแข็งแรง ความแข็ง และความเมื่อยล้าเพิ่มขึ้น ความหนาของชั้นชุบแข็งคือ 0.2 – 0.4 มม. สปริง สปริง เฟือง เพลาทอร์ชั่น ฯลฯ จะต้องผ่านการขัดด้วยการยิง ตัวอย่างเช่น แผ่นสปริงหลังการอบชุบด้วยความร้อนก่อนประกอบเป็นบรรจุภัณฑ์ จะต้องผ่านการขัดด้วยการยิง ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานของสปริงได้อย่างมาก (สามถึงห้าเท่า) ).

ดี การพ่นทรายที่แข็งแกร่งเป็นการดำเนินการทางเทคโนโลยีขั้นสุดท้ายสำหรับชิ้นส่วนหลังการบำบัดทางกลและทางความร้อน อุปกรณ์เป็นเครื่องยิงบลาสเตอร์ ที่พบมากที่สุดคือเครื่องยิงบลาสเตอร์แบบกลไกที่ให้ผลผลิตสูง ช็อตคืออนุภาคทรงกลมที่ทำจากเหล็กแข็งหรือเหล็กหล่อสีขาว การขัดผิวด้วยการยิงของเหล็กเกรด 20 ปกติจะเพิ่มความแข็ง 40% และเหล็กเกรด 45 ขึ้น 20% ความเค้นอัดตกค้างในพื้นผิว - สูงถึง 80 MPa

ข้าว. 2. รูปแบบการกลิ้ง (a, b) และพื้นผิวการกลิ้ง (c, d)

ดี การพ่นทรายอย่างทนทานเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการเพิ่มความทนทานของผลิตภัณฑ์เหล็กหลอมและเหล็กหล่อ และเพื่อเสริมความแข็งแกร่งให้กับเหล็กหล่อที่มีความแข็งแรงสูง

วิธีการชุบแข็งเหล่านี้พบได้ทั่วไปในวิศวกรรมเครื่องกล นอกจากนั้นยังใช้การหมุนแบบสั่นสะเทือน (รูปที่ 3) การปรับเทียบรู (รูปที่ 4) การปรับให้เรียบเพชร ฯลฯ

ข้าว. 4. แบบแผนสำหรับการสอบเทียบรู: a – มีลูกบอล; b, c – แมนเดรล

การแปรรูปเหล็กด้วยความร้อนเชิงกล

หนึ่งในกระบวนการทางเทคโนโลยีของการชุบแข็งคือ การบำบัดด้วยความร้อนเชิงกล (TMT)

การบำบัดด้วยความร้อนเชิงกลหมายถึงวิธีการผสมผสานในการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและคุณสมบัติของวัสดุ

การประมวลผลทางกลความร้อนผสมผสานการเปลี่ยนรูปพลาสติกและการบำบัดความร้อน (การชุบแข็งของเหล็กข้ออ้อยในสถานะออสเทนนิติก)

ข้อดีของการประมวลผลทางกลความร้อนคือเมื่อมีความแข็งแรงเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ลักษณะความเหนียวจะลดลงเล็กน้อย และความต้านทานแรงกระแทกจะสูงขึ้น 1.5...2 เท่าเมื่อเทียบกับความต้านทานแรงกระแทกของเหล็กชนิดเดียวกันหลังจากการชุบแข็งด้วยการแบ่งเบาบรรเทาต่ำ

ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่เกิดการเสียรูป จะมีความแตกต่างระหว่างการบำบัดด้วยความร้อนเชิงกลที่อุณหภูมิสูง (HTMT) และการบำบัดด้วยความร้อนเชิงกลที่อุณหภูมิต่ำ (LTMT)

สาระสำคัญของการบำบัดด้วยความร้อนเชิงกลที่อุณหภูมิสูงคือการให้ความร้อนเหล็กจนถึงอุณหภูมิของสถานะออสเทนนิติก (ด้านบน เอ 3- ที่อุณหภูมินี้เหล็กจะมีรูปร่างผิดปกติซึ่งทำให้ออสเทนไนต์แข็งตัว เหล็กที่มีสถานะออสเทนไนต์นี้จะต้องผ่านการชุบแข็ง (รูปที่ 16.1 ก)

การประมวลผลทางความร้อนเชิงกลที่อุณหภูมิสูงแทบจะขจัดการพัฒนาของการเปราะของเทมเปอร์ในช่วงอุณหภูมิที่เป็นอันตราย ทำให้การเปราะของเทมเปอร์ที่เปลี่ยนกลับไม่ได้อ่อนลง และเพิ่มความเหนียวอย่างมากที่อุณหภูมิห้อง เกณฑ์อุณหภูมิสำหรับความเปราะเย็นลดลง การบำบัดด้วยความร้อนเชิงกลที่อุณหภูมิสูงจะเพิ่มความต้านทานต่อการแตกหักแบบเปราะ และลดความไวต่อการแตกร้าวในระหว่างการอบชุบด้วยความร้อน

ข้าว. 16.1. รูปแบบของรูปแบบการบำบัดด้วยความร้อนเชิงกลของเหล็ก: a – การบำบัดด้วยความร้อนเชิงกลที่อุณหภูมิสูง (HTMT); b – การบำบัดด้วยความร้อนเชิงกลที่อุณหภูมิต่ำ (LTMT)

กระบวนการทางความร้อนเชิงกลที่อุณหภูมิสูงสามารถนำไปใช้กับคาร์บอน โลหะผสม โครงสร้าง สปริง และเหล็กกล้าเครื่องมือได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การอบคืนตัวครั้งต่อไปที่อุณหภูมิ 100...200 o C จะดำเนินการเพื่อรักษาค่าความแข็งแรงสูงไว้

การประมวลผลทางความร้อนเชิงกลที่อุณหภูมิต่ำ (ออสฟอร์ม)

เหล็กถูกให้ความร้อนจนถึงสถานะออสเทนนิติก แล้วเก็บไว้ที่ อุณหภูมิสูง, ทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่สูงกว่าอุณหภูมิที่เริ่มการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติก (400...600 o C) แต่ต่ำกว่าอุณหภูมิการตกผลึกซ้ำ และที่ความดันอุณหภูมินี้ การบำบัดและการดับจะดำเนินการ (รูปที่ 16.1 b)

การบำบัดด้วยความร้อนเชิงกลที่อุณหภูมิต่ำ แม้ว่าจะให้การเสริมกำลังที่สูงกว่า แต่ก็ไม่ได้ลดแนวโน้มของเหล็กที่จะเกิดความเปราะ นอกจากนี้ยังต้องมีการเสียรูปในระดับสูง (75...95%) ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ที่ทรงพลัง

การประมวลผลทางความร้อนเชิงกลที่อุณหภูมิต่ำใช้กับเหล็กกล้าโลหะผสมคาร์บอนปานกลางชุบแข็งมาร์เทนไซต์ซึ่งมีความเสถียรรองของออสเทนไนต์

ความแข็งแรงที่เพิ่มขึ้นในระหว่างการบำบัดด้วยความร้อนเชิงกลนั้นอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าอันเป็นผลมาจากการเสียรูปของออสเทนไนต์ทำให้เมล็ด (บล็อก) ของมันถูกบดขยี้ ขนาดของบล็อกจะลดลงสองถึงสี่เท่าเมื่อเทียบกับการชุบแข็งแบบทั่วไป ความหนาแน่นของการเคลื่อนที่ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ด้วยการดับออสเทนไนต์ในเวลาต่อมา แผ่นมาร์เทนไซต์ขนาดเล็กจะถูกสร้างขึ้นและลดความเค้นลง

คุณสมบัติทางกลภายหลัง ประเภทต่างๆ TMO สำหรับเหล็กวิศวกรรมโดยเฉลี่ยมี ลักษณะดังต่อไปนี้(ดูตาราง 16.1):

ตารางที่ 16.1. สมบัติทางกลของเหล็กหลัง TMT

การประมวลผลทางความร้อนเชิงกลยังใช้สำหรับโลหะผสมอื่นๆ อีกด้วย

การชุบแข็งผิวชิ้นส่วนเหล็ก

ความแข็งแรงของโครงสร้างมักขึ้นอยู่กับสภาพของวัสดุในชั้นผิวของชิ้นส่วน วิธีการชุบแข็งผิวชิ้นส่วนเหล็กวิธีหนึ่งก็คือ การแข็งตัวของพื้นผิว.

ผลจากการชุบแข็งพื้นผิว ความแข็งของชั้นพื้นผิวของผลิตภัณฑ์จะเพิ่มขึ้นพร้อมกับความต้านทานการเสียดสีและขีดจำกัดความทนทานที่เพิ่มขึ้นไปพร้อมๆ กัน

การชุบแข็งพื้นผิวโดยทั่วไปทุกประเภทคือการให้ความร้อนแก่ชั้นผิวของชิ้นส่วนจนถึงอุณหภูมิการชุบแข็ง ตามด้วยการทำความเย็นอย่างรวดเร็ว วิธีการเหล่านี้แตกต่างกันในวิธีการทำความร้อนชิ้นส่วน ความหนาของชั้นแข็งในระหว่างการชุบแข็งพื้นผิวจะถูกกำหนดโดยความลึกของการทำความร้อน

ที่แพร่หลายมากที่สุดคือการชุบแข็งด้วยความร้อนด้วยไฟฟ้าด้วยความร้อนของผลิตภัณฑ์ด้วยกระแสความถี่สูง (HFC) และการชุบแข็งด้วยเปลวไฟแก๊สด้วยความร้อนด้วยเปลวไฟก๊าซออกซิเจนหรือออกซิเจนน้ำมันก๊าด

แข็งตัวด้วยกระแสความถี่สูง

วิธีการนี้ได้รับการพัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวโซเวียต V.P.

มันขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าถ้าคุณวางในสนามแม่เหล็กสลับที่สร้างขึ้นโดยตัวนำ-ตัวเหนี่ยวนำ ส่วนโลหะจากนั้นกระแสน้ำวนจะถูกเหนี่ยวนำให้เกิดความร้อนแก่โลหะ ยิ่งความถี่กระแสสูงเท่าไร ชั้นที่แข็งตัวก็จะบางลงเท่านั้น

โดยทั่วไปจะใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีความถี่ 50...15000 Hz และเครื่องกำเนิดหลอดที่มีความถี่มากกว่า 10 6 Hz ความลึกของชั้นแข็งได้ถึง 2 มม.

ตัวเหนี่ยวนำทำจากท่อทองแดงซึ่งมีน้ำไหลเวียนอยู่ภายในจึงไม่ร้อนขึ้น รูปร่างตัวเหนี่ยวนำสอดคล้องกัน แบบฟอร์มภายนอกผลิตภัณฑ์ในขณะที่ช่องว่างระหว่างตัวเหนี่ยวนำและพื้นผิวของผลิตภัณฑ์จะต้องคงที่

โครงการ กระบวนการทางเทคโนโลยีการแข็งตัวของ HDTV แสดงไว้ในรูปที่ 1 16.2.

ข้าว. 16.2. โครงการกระบวนการทางเทคโนโลยีของการชุบแข็งด้วยความถี่สูง

หลังจากให้ความร้อนตัวเหนี่ยวนำ 2 เป็นเวลา 3...5 วินาที ส่วนที่ 1 จะถูกย้ายอย่างรวดเร็วไปยังอุปกรณ์ทำความเย็นพิเศษ - เครื่องพ่น 3 ผ่านรูที่พ่นของเหลวดับลงบนพื้นผิวที่ร้อน

ความเร็วสูงการให้ความร้อนจะเปลี่ยนการเปลี่ยนเฟสเป็นอุณหภูมิที่สูงขึ้น อุณหภูมิการชุบแข็งเมื่อให้ความร้อนด้วยกระแสความถี่สูงควรสูงกว่าในระหว่างการทำความร้อนแบบธรรมดา

ภายใต้สภาวะการให้ความร้อนที่ถูกต้อง หลังจากเย็นลง จะได้โครงสร้างของมาร์เทนไซต์แบบเข็มละเอียด ความแข็งเพิ่มขึ้น 2...4 HRC เมื่อเทียบกับการชุบแข็งแบบทั่วไป ความต้านทานการสึกหรอ และขีดจำกัดความทนทานเพิ่มขึ้น

ก่อนที่จะชุบแข็งด้วยความร้อนความถี่สูง ผลิตภัณฑ์จะต้องผ่านกระบวนการทำให้เป็นมาตรฐาน และหลังจากการชุบแข็งแล้วจะต้องผ่านกระบวนการอบคืนตัวต่ำที่อุณหภูมิ 150...200 o C (อบคืนตัวด้วยตนเอง)

ขอแนะนำให้ใช้วิธีนี้กับผลิตภัณฑ์เหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนมากกว่า 0.4%

ข้อดีของวิธีการ:

· ประสิทธิภาพที่มากขึ้น ไม่จำเป็นต้องให้ความร้อนกับผลิตภัณฑ์ทั้งหมด

· คุณสมบัติทางกลที่สูงขึ้น

·ไม่มีการแยกชิ้นส่วนและออกซิเดชันของพื้นผิวของชิ้นส่วน

· การลดข้อบกพร่องในการบิดงอและการเกิดรอยแตกร้าวที่แข็งตัว

· ความเป็นไปได้ของกระบวนการอัตโนมัติ

· การใช้การชุบแข็งด้วยความถี่สูงทำให้สามารถเปลี่ยนโลหะผสมเหล็กด้วยเหล็กกล้าคาร์บอนราคาถูกกว่าได้

· ช่วยให้แต่ละส่วนของชิ้นส่วนแข็งตัวได้

ข้อเสียเปรียบหลักของวิธีการ– ค่าใช้จ่ายสูงในการติดตั้งและตัวเหนี่ยวนำ

ขอแนะนำให้ใช้ในการผลิตแบบอนุกรมและจำนวนมาก

การแข็งตัวของเปลวไฟแก๊ส

การทำความร้อนจะดำเนินการด้วยเปลวไฟอะเซทิลีน - ออกซิเจน, แก๊ส - ออกซิเจนหรือน้ำมันก๊าด - ออกซิเจนที่มีอุณหภูมิ 3,000...3200 o C

โครงสร้างของชั้นพื้นผิวหลังจากการชุบแข็งประกอบด้วยมาร์เทนไซต์ มาร์เทนไซต์ และเฟอร์ไรต์ ความหนาของชั้นชุบแข็ง 2...4 มม. ความแข็ง 50...56 HRC

วิธีการนี้ใช้สำหรับการชุบแข็งผลิตภัณฑ์ขนาดใหญ่ที่มีพื้นผิวที่ซับซ้อน (เฟืองเกลียว ตัวหนอน) สำหรับการชุบแข็งเหล็กและลูกกลิ้งเหล็กหล่อ ใช้ในการผลิตจำนวนมากและรายบุคคลตลอดจนงานซ่อมแซม

เมื่อให้ความร้อนกับผลิตภัณฑ์ขนาดใหญ่ หัวเผาและอุปกรณ์ทำความเย็นจะเคลื่อนที่ไปตามผลิตภัณฑ์หรือในทางกลับกัน

ข้อเสียของวิธีการ:

· ผลผลิตต่ำ

· ความยากในการควบคุมความลึกของชั้นที่แข็งตัวและอุณหภูมิความร้อน (อาจเกิดความร้อนสูงเกินไป)

ริ้วรอยก่อนวัย

การแบ่งเบาบรรเทาใช้กับโลหะผสมที่ได้รับการดับด้วยการเปลี่ยนรูปโพลีมอร์ฟิก

ใช้กับวัสดุที่ต้องผ่านการชุบแข็งโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงโพลีมอร์ฟิก ริ้วรอย

การชุบแข็งโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงแบบโพลีมอร์ฟิกคือการบำบัดความร้อนที่จะแก้ไขคุณลักษณะสถานะของโลหะผสมที่อุณหภูมิสูงขึ้นที่อุณหภูมิต่ำลง (สารละลายของแข็งอิ่มตัวยวดยิ่ง)

ริ้วรอยก่อนวัย– การบำบัดความร้อนซึ่งกระบวนการหลักคือการสลายตัวของสารละลายของแข็งที่มีความอิ่มตัวยวดยิ่ง

เนื่องจากอายุที่มากขึ้น คุณสมบัติของโลหะผสมที่แข็งตัวจึงเปลี่ยนไป

ซึ่งแตกต่างจากการแบ่งเบาบรรเทา หลังจากอายุมากขึ้น ความแข็งแรงและความแข็งเพิ่มขึ้นและความเหนียวลดลง

การแก่ชราของโลหะผสมสัมพันธ์กับความสามารถในการละลายของเฟสส่วนเกินและการแข็งตัวระหว่างการแก่ชราเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการตกตะกอนของการกระจายระหว่างการสลายตัวของสารละลายของแข็งที่มีความอิ่มตัวยวดยิ่งและความเครียดภายในที่เกิดขึ้น

ในโลหะผสมที่มีอายุมากขึ้น การตกตะกอนจากสารละลายของแข็งจะเกิดขึ้นในรูปแบบหลักดังต่อไปนี้:

· แผ่นบาง (รูปแผ่นดิสก์);

· equiaxed (ทรงกลมหรือลูกบาศก์);

· รูปเข็ม

รูปร่างของตะกอนจะถูกกำหนดโดยปัจจัยที่แข่งขันกัน ได้แก่ พลังงานพื้นผิวและพลังงานการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่น ซึ่งมีแนวโน้มน้อยที่สุด

พลังงานพื้นผิวมีน้อยที่สุดสำหรับการตกตะกอนที่เท่ากัน พลังงานของการบิดเบือนแบบยืดหยุ่นมีน้อยมากสำหรับการตกตะกอนในรูปของแผ่นบาง

วัตถุประสงค์หลักของการแก่ชราคือเพื่อเพิ่มความแข็งแรงและรักษาคุณสมบัติให้คงที่

การแก่ชรานั้นแยกความแตกต่างระหว่างการเสื่อมสภาพตามธรรมชาติ การประดิษฐ์ และหลังจากการเสียรูปแบบพลาสติก

ความชราตามธรรมชาติคือการเพิ่มขึ้นของความแข็งแรงที่เกิดขึ้นเองและลดความเหนียวของโลหะผสมที่แข็งตัวซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการสัมผัสที่อุณหภูมิปกติ

การให้ความร้อนแก่โลหะผสมจะเพิ่มการเคลื่อนที่ของอะตอม ซึ่งจะทำให้กระบวนการเร็วขึ้น

ความแข็งแรงที่เพิ่มขึ้นระหว่างการสัมผัสที่อุณหภูมิสูงขึ้นเรียกว่า อายุเทียม.

ความต้านทานแรงดึง ความแข็งแรงของผลผลิต และความแข็งของโลหะผสมจะเพิ่มขึ้นตามระยะเวลาการแก่ที่เพิ่มขึ้น ไปถึงค่าสูงสุดแล้วลดลง (ปรากฏการณ์ของการมีอายุมากเกินไป)

เมื่อแก่ชราตามธรรมชาติ จะไม่เกิดการแก่เกิน เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ระยะการเสื่อมสภาพจะถึงเร็วขึ้น

หากโลหะผสมชุบแข็งซึ่งมีโครงสร้างของสารละลายของแข็งที่มีความอิ่มตัวยวดยิ่งอยู่ภายใต้การเสียรูปแบบพลาสติก กระบวนการที่เกิดขึ้นระหว่างการแก่ก็จะถูกเร่งเช่นกัน - สิ่งนี้ ความเครียดแก่ชรา.

การเสื่อมสภาพครอบคลุมกระบวนการทั้งหมดที่เกิดขึ้นในสารละลายของแข็งที่มีความอิ่มตัวสูง: กระบวนการที่เตรียมการแยก และกระบวนการแยกเอง

สำหรับการปฏิบัติ ระยะฟักตัวมีความสำคัญอย่างยิ่ง - เวลาที่กระบวนการเตรียมการเกิดขึ้นในโลหะผสมที่ชุบแข็ง เมื่อยังคงความเป็นพลาสติกสูงไว้ สิ่งนี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนรูปเย็นหลังการดับ

หากกระบวนการขับถ่ายเกิดขึ้นในช่วงอายุเท่านั้นปรากฏการณ์นี้จึงถูกเรียกว่า การกระจายตัวแข็งตัว

หลังจากการเสื่อมสภาพ ความแข็งแรงจะเพิ่มขึ้นและความเหนียวของเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำจะลดลงอันเป็นผลมาจากการตกตะกอนของซีเมนต์ตติยภูมิและไนไตรด์ในเฟอร์ไรต์ที่กระจายตัว

การแก่ชราเป็นวิธีการหลักในการเสริมสร้างอะลูมิเนียมและ โลหะผสมทองแดงรวมถึงโลหะผสมทนความร้อนหลายชนิด

การแปรรูปเหล็กด้วยความเย็น

เหล็กกล้าคาร์บอนสูงและเหล็กกล้าโลหะผสมหลายชนิดมีอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงที่จุดสิ้นสุดของมาร์เทนซิติก (ม ถึง) ต่ำกว่า 0 o C ดังนั้นในโครงสร้างของเหล็กหลังจากการชุบแข็งจะสังเกตเห็นออสเทนไนต์ที่สะสมอยู่จำนวนมากซึ่งจะช่วยลดความแข็งของผลิตภัณฑ์และทำให้ลักษณะทางแม่เหล็กแย่ลงด้วย เพื่อกำจัดออสเทนไนต์ที่ตกค้าง จะมีการระบายความร้อนเพิ่มเติมของชิ้นส่วนในบริเวณที่มีอุณหภูมิติดลบ จนถึงอุณหภูมิที่ต่ำกว่า t เอ็มเค(- 80 องศาเซลเซียส) โดยปกติจะใช้น้ำแข็งแห้งเพื่อจุดประสงค์นี้

การประมวลผลนี้เรียกว่า การแปรรูปเหล็กเย็น.

การบำบัดด้วยความเย็นจะต้องดำเนินการทันทีหลังการชุบแข็งเพื่อป้องกันความคงตัวของออสเทนไนต์ ความแข็งที่เพิ่มขึ้นหลังการชุบเย็นมักจะอยู่ที่ 1...4 HRC

หลังจากการอบชุบด้วยความเย็น เหล็กจะถูกอบคืนสภาพต่ำ เนื่องจากการบำบัดด้วยความเย็นไม่ได้ลดความเครียดภายใน

ชิ้นส่วนของตลับลูกปืน กลไกความแม่นยำ และเครื่องมือวัดต้องผ่านกระบวนการเย็น

การแข็งตัวโดยการเสียรูปพลาสติก

วัตถุประสงค์หลักของวิธีการชุบแข็งพื้นผิวเชิงกลคือเพื่อเพิ่มความแข็งแรงเมื่อยล้า

วิธีการชุบแข็งเชิงกล - การชุบแข็งชั้นผิวให้มีความลึก 0.2...0.4 มม.

หลากหลายประเภท ได้แก่ การยิงระเบิดและการเก็บผิวละเอียดด้วยลูกกลิ้ง

ระเบิด-การประมวลผลภาพพื้นผิวของชิ้นส่วนสำเร็จรูป

ดำเนินการโดยใช้เครื่องยิงระเบิดแบบพิเศษที่จะยิงเหล็กหรือเหล็กหล่อลงบนพื้นผิวของชิ้นส่วนที่กำลังดำเนินการ เส้นผ่านศูนย์กลางช็อต – 0.2…4 มม. การกระแทกทำให้เกิดการเสียรูปของพลาสติกที่ระดับความลึก 0.2...0.4 มม.

ใช้เสริมความแข็งแรงให้กับชิ้นส่วนในร่องและส่วนที่ยื่นออกมา ผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น สปริง สปริง ข้อต่อโซ่ ราง ไลเนอร์ ลูกสูบ เกียร์ จะต้องถูกสัมผัส

ที่ การประมวลผลลูกกลิ้งการเสียรูปเกิดขึ้นจากแรงดันของลูกกลิ้ง โลหะหนักลงบนผิวชิ้นงาน

เมื่อแรงบนลูกกลิ้งเกินกำลังครากของวัสดุที่กำลังดำเนินการ การแข็งตัวจะเกิดขึ้นที่ความลึกที่ต้องการ การประมวลผลช่วยปรับปรุงจุลเรขาคณิต การสร้างความเค้นอัดที่เหลือจะเพิ่มขีดจำกัดความล้าและความทนทานของผลิตภัณฑ์

การกลิ้งลูกกลิ้งใช้ในการแปรรูปเจอร์นัลของเพลา ลวด และเมื่อสอบเทียบท่อและแท่ง

ไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ สามารถใช้เครื่องกลึงหรือเครื่องไสได้

วิธีการเสริมความแข็งแกร่งให้กับชิ้นส่วนและวัสดุ

วิธีการลดน้ำหนักที่มีประสิทธิภาพคือการเพิ่มความแข็งแรงของวัสดุ ซึ่งแตกต่างจากวิธีการเพิ่มความเครียดโดยการลดปัจจัยด้านความปลอดภัยที่เกิดขึ้นจริงซึ่งเกี่ยวข้องกับความเสี่ยงที่จะทำให้ชิ้นส่วนอ่อนแอลง ความน่าเชื่อถือในกรณีนี้จะไม่ลดลง (หากรักษาปัจจัยด้านความปลอดภัยไว้) ข้อแตกต่างอีกประการหนึ่งคือวิธีนี้ใช้ได้กับทุกส่วนโดยไม่มีข้อยกเว้น ในขณะที่วิธีแรกครอบคลุมเฉพาะชิ้นส่วนการออกแบบเท่านั้น

ขั้นพื้นฐาน วิธีการเสริมความแข็งแกร่งของวัสดุต่อไปนี้:

การบำบัดด้วยความร้อน
ยาสลบ;
เสริมสร้างการบำบัดด้วยความร้อนและเคมีความร้อน
การประมวลผลโดยวิธีการเปลี่ยนรูปพลาสติกแบบเย็น

ที่ การบำบัดด้วยความร้อนการเสริมความแข็งแกร่งเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่หลวมของแท่งโลหะให้เป็นโครงสร้างที่อัดแน่นโดยมีทิศทางของผลึก ช่องว่างระหว่างผลึกจะถูกอัดและเชื่อม ชั้นของสิ่งเจือปนที่ข้อต่อของผลึกจะถูกบดขยี้ และละลายในโลหะภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิและความดันสูง

กระบวนการตกผลึกซ้ำที่เกิดขึ้นเมื่อโลหะเย็นลงในช่วงอุณหภูมิที่กำหนด (สำหรับเหล็กกล้า 450–700°C) มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความแข็งแกร่ง เม็ดเล็กๆ ใหม่เกิดขึ้นจากเศษผลึกที่ถูกทำลายระหว่างการเปลี่ยนรูปพลาสติก เมื่อเมล็ดที่ตกผลึกใหม่เติบโตขึ้น สิ่งเจือปนจะยังคงละลายอยู่ในผลึก โลหะอ่อนได้มีลักษณะเป็นโครงสร้างที่ประกอบด้วยเม็ดกลมเล็ก ๆ ที่เชื่อมต่อกันอย่างดีซึ่งเป็นตัวกำหนดความแข็งแกร่งและความเหนียวที่เพิ่มขึ้น

โลหะหลอมและโลหะรีดโดยเฉพาะมีลักษณะเฉพาะโดยคุณสมบัติทางกลแบบแอนไอโซโทรปีในทิศทางตามและข้ามเส้นใย

ทิศทางของเส้นใยมีผลอย่างมากต่อความหนืด (รูปที่ 77)

ทิศทางของเกรนในชิ้นส่วนที่ตีขึ้นรูปและประทับตราจะต้องสอดคล้องกับโครงร่างของชิ้นส่วนและทิศทางของน้ำหนักในการใช้งาน เพลาข้อเหวี่ยงประทับตรา (รูปที่ 78, ข) และชิ้นส่วนรูปทรงอื่นๆ (รูปที่ 78, ช) โดยมีเส้นใยตามแนวเส้นโครง มีความแข็งแรงมากกว่าชิ้นส่วนที่ทำจากเหล็กแผ่นรีดที่มีการตัดเส้นใยมาก (รูปที่ 78, ก, วี).

การรีดฟันเฟืองแบบร้อน (ตามด้วยการสอบเทียบแบบเย็น) ช่วยให้มั่นใจในทิศทางที่ถูกต้องของเส้นใยที่สัมพันธ์กับภาระที่กระทำต่อฟัน (รูปที่ 78, ง, จ- เกลียวรีดมีความแข็งแรงเพิ่มขึ้น (รูปที่ 78, และ, ชม.).

วัตถุประสงค์หลัก ยาสลบ— เพิ่มความแข็งแรงด้วยการปรับปรุงที่แตกต่างในลักษณะเฉพาะ: ความเหนียว, ความเหนียว, ความยืดหยุ่น, ทนความร้อน, ทนต่อความเย็น, ความต้านทานการสึกหรอ, ความต้านทานการกัดกร่อน ฯลฯ การเพิ่มองค์ประกอบบางอย่าง (Ni และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง microadditive B) จะเพิ่มความสามารถในการชุบแข็งของเหล็ก ซึ่งทำให้สามารถรับคุณสมบัติทางกลที่เพิ่มขึ้นตลอดรายละเอียดหน้าตัดทั้งหมดได้ เพื่อให้สูงขึ้น คุณสมบัติทางกลการผสมจะต้องเสริมด้วยการบำบัดความร้อน

ในตาราง เลข 8 แสดงคุณลักษณะเปรียบเทียบ (โดยเฉลี่ย) ของโลหะผสมและเหล็กกล้าคาร์บอน

เสริมสร้างการรักษาความร้อน(การชุบแข็งด้วยการอบคืนตัวสูง ปานกลาง และต่ำ การชุบแข็งแบบไอโซเทอร์มอล) ทำให้เกิดการก่อตัวของโครงสร้างที่ไม่สมดุล โดยมีความหนาแน่นของการเคลื่อนที่เพิ่มขึ้น และโครงผลึกอะตอมมิกที่มีรูปร่างผิดปกติอย่างมาก (ซอร์บิทอล, ทรูสต์ไทต์, มาร์เทนไซต์, เบนไนต์) ด้วยการปรับสภาวะการอบชุบ เป็นไปได้ที่จะได้เหล็กที่มีเนื้อหาแตกต่างกันของโครงสร้าง ขนาดและรูปร่างของเกรนเหล่านี้ และด้วยคุณสมบัติที่แตกต่างกัน คุณสมบัติทางกล- สำหรับเหล็กโครงสร้าง การปรับปรุงมักใช้บ่อยที่สุด (การชุบแข็งด้วยการแบ่งเบาบรรเทาซอร์บิทอลสูง) ซึ่งให้การผสมผสานที่เหมาะสมที่สุดระหว่างความแข็งแรง ความเหนียว และความเหนียว

แข็งตัวด้วยการเหนี่ยวนำความร้อนของชั้นผิวของ HDTV นอกจากนี้ ข้อได้เปรียบทางเทคโนโลยี(ประหยัดผลผลิตสูง) ให้ผลการเสริมความแข็งแกร่งอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากการปรากฏตัวของความเค้นอัดที่ตกค้างในชั้นพื้นผิวที่แข็งตัว

เคมีบำบัดความร้อนประกอบด้วยการทำให้ชั้นผิวอิ่มตัวด้วยคาร์บอน (ซีเมนต์) หรือไนโตรเจน (ไนไตรด์) ด้วยการก่อตัวของเหล็กไนไตรด์และองค์ประกอบผสม (ในกรณีหลัง) ในระหว่างกระบวนการที่ซับซ้อน (ไซยาไนด์, ไนโตรคาร์บูไรเซชัน) พื้นผิวจะอิ่มตัวด้วยคาร์บอนและไนโตรเจนพร้อม ๆ กันด้วยการก่อตัวของคาร์ไบด์และคาร์โบไนไตรด์ การบำบัดด้วยสารเคมีและความร้อนประเภทนี้ทำให้พื้นผิวมีความแข็งและทนทานต่อการสึกหรอสูง ในขณะเดียวกันก็เพิ่มความแข็งแรง (โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้สภาวะการโหลดแบบวน) เนื่องจากการก่อตัวของความเค้นอัดในชั้นผิว

การบำบัดด้วยสารเคมีและความร้อนประเภทหนึ่งคือการผสมพื้นผิวการแพร่กระจายความร้อน (ความอิ่มตัวของชั้นพื้นผิวด้วยอะตอมขององค์ประกอบการผสม) ซึ่งใช้เพื่อเพิ่มความแข็งแรงและความแข็งรวมทั้งให้คุณสมบัติพิเศษแก่พื้นผิว ( โต๊ะ 9).

กระบวนการ	สาระสำคัญของกระบวนการ	เทคโนโลยีกระบวนการ	วัตถุประสงค์
การชุบโครเมียมแบบกระจาย	การก่อตัวของคาร์ไบด์และสารละลายα-ของแข็งของ Cr ในเหล็กในชั้นผิว	การสัมผัสกับโครเมียมคลอไรด์ที่ระเหยง่าย: CrСl 2 ; CrСl 3 (การชุบแก๊สโครเมียม) ที่ 800–1200 °C (5–6 ชั่วโมง)	เพิ่มความแข็ง (HV 1200–1500) และทนความร้อน
ไททันไนซ์	การก่อตัวในชั้นผิวของสารละลาย α-ของแข็งของ Ti, ไทเทเนียมคาร์ไบด์ TiC และสารประกอบระหว่างโลหะ เช่น Fe 2 Ti	การสัมผัสที่ 1100-1200°C ในส่วนผสมของผงเฟอร์โรไททาเนียม (80%) และแอมโมเนียมคลอไรด์ (6-8 ชั่วโมง)	เพิ่มความแข็ง (HV 1600–2000) เพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนและการกัดเซาะ
การเบริลไลเซชัน	การก่อตัวของสารละลายα-solid ของ Be และ beryllides ในชั้นผิว	การสัมผัสที่ 900–1100°C ในส่วนผสม 20% Be, 75% BeO และ 5% MgCl 2 (4–8 ชั่วโมง)	เพิ่มความแข็ง (HV 1100—1200) เพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน
น่าเบื่อ	การก่อตัวของสารละลายα-solid ของ B และ Fe borides ในชั้นผิว	การสัมผัสที่ 900-1100° C ในส่วนผสมของโบรอนคาร์ไบด์ B 4 C และบอแรกซ์ Na 2 B 4 O 7 ผง (5-6 ชั่วโมง)	เพิ่มความแข็ง (HV 1500–1800) และทนความร้อน
ซัลไฟด์	การก่อตัวของ Fe ซัลไฟด์ในชั้นผิว	แช่ในเกลือของกรดซัลฟิวริกที่ละลายแล้วที่อุณหภูมิ 550-600°C (2-4 ชั่วโมง)	เพิ่มความต้านทานการสึกหรอ ให้คุณสมบัติรับแรงกดสูง เพิ่มความต้านทานต่อการเชื่อม
ซิลิเดชัน	การก่อตัวของสารละลายα-ของแข็งของซิลิไซด์ Si และ Fe ในชั้นผิว	การสัมผัสในบรรยากาศโมโนไซเลน SiH 4 ด้วยก๊าซเจือจางที่ 1,000 ° C (6-10 ชั่วโมง)	เพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอ เพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อนจากความร้อน
การเพาะเมล็ด	การก่อตัวของสารละลายα-solid ของ Se และ selenides ในชั้นผิว	การบำบัดด้วยสารละลายกรดซีลีนัส 20% H 2 SeO 3 โดยเติมโครเมียมจำนวนเล็กน้อย	เพิ่มความต้านทานต่อการสึกหรอ ให้คุณสมบัติรับแรงกดสูง
อลูมิไนซ์	การสะสมบนพื้นผิวของฟิล์มผลึกของ Al 2 O 3 การก่อตัวของสารละลายα-ของแข็งของอัลและอลูมิไนด์ในชั้นผิว	การสัมผัสกับส่วนผสมของเฟอร์โรอะลูมิเนียมและผง Al 2 O 3 ที่อุณหภูมิ 900-1000°C (6-8 ชั่วโมง)	เพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อนจากความร้อน

ชิ้นส่วนหลายชิ้นทำงานภายใต้สภาวะการสึกหรอของพื้นผิวที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงจำเป็นต้องปกป้องพื้นผิวนี้ ทำได้โดยวิธีการชุบแข็งพื้นผิว

การชุบแข็งพื้นผิวหมายถึงการเพิ่มคุณสมบัติของพื้นผิว: ความแข็ง ความต้านทานการสึกหรอ ความต้านทานการกัดกร่อน หากจำเป็นต้องเปลี่ยนคุณสมบัติ แสดงว่าโครงสร้างของชั้นผิวต้องเปลี่ยน หากต้องการเปลี่ยนโครงสร้างคุณสามารถใช้การเปลี่ยนรูปการอบชุบด้วยความร้อนได้ ในรูปแบบต่างๆ, การเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีของพื้นผิว, การทาชั้นป้องกัน
ส่วนใหญ่ วิธีการชุบแข็งพื้นผิวสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มหลัก:
1) การเสริมความแข็งแกร่งของผลิตภัณฑ์โดยไม่เปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีของพื้นผิว แต่มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง การชุบแข็งทำได้โดยการชุบผิวแข็ง การเปลี่ยนรูปพลาสติกบนพื้นผิว และวิธีอื่นๆ
2) การเสริมความแข็งแกร่งของผลิตภัณฑ์โดยการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีของชั้นผิวและโครงสร้างของมัน การเสริมสร้างความเข้มแข็งทำได้โดยวิธีการต่างๆ ของการบำบัดด้วยสารเคมีและความร้อนและการใช้ชั้นป้องกัน

วิธีการเปลี่ยนโครงสร้าง

ของวิธีการชุบแข็งโดยไม่เปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีของพื้นผิวแต่ด้วยการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างวิธีการที่พบบ่อยที่สุดคือการชุบแข็งพื้นผิวและวิธีต่างๆ ประเภทของการเปลี่ยนรูปพลาสติกบนพื้นผิว (SPD)
โดยพื้นฐานแล้ว การเสียรูปของพื้นผิวเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดที่ทำให้ลักษณะความแข็งแรงของพื้นผิวเพิ่มขึ้น ที่นี่ใช้หลักการต่อไปนี้ หากเราจำเส้นโค้งการแข็งตัวของความเครียดได้ ปรากฎว่ายิ่งเรายืดโลหะมากเท่าไร โลหะก็จะยิ่งต้านทานมากขึ้นเท่านั้น แรงดึง P สูงสุดก็จะยิ่งมากขึ้น (แน่นอนว่าจนถึงขีดจำกัดที่แน่นอน) โลหะมีความเข้มแข็งทั้งในระหว่างการบิดและการบีบอัด ในเทคโนโลยี SPD ชั้นผิวของโลหะจะเปลี่ยนรูป (แข็งตัว) ในรูปแบบต่างๆ
วัตถุประสงค์หลักของ PPD คือการเพิ่มความแข็งแรงของความล้าโดยการทำให้พื้นผิวแข็งตัวให้มีความลึก 0.2–0.4 มม. PPD หลากหลายประเภท ได้แก่ การยิงระเบิด การประมวลผลด้วยลูกกลิ้ง การกัดด้วยเข็ม การรีดแบบนูน ฯลฯ
ระเบิด- การประมวลผลภาพพื้นผิวของชิ้นส่วนสำเร็จรูป ใช้ในการทำให้ชิ้นส่วนแข็งตัวและขจัดตะกรัน ผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น สปริง แหนบ ข้อต่อโซ่ ราง ไลเนอร์ ลูกสูบ และเกียร์ จะถูกยิงด้วยการระเบิด
เมื่อดำเนินการด้วยลูกกลิ้ง การเสียรูปจะดำเนินการโดยการกดลูกกลิ้งโลหะแข็งลงบนพื้นผิวของชิ้นงาน เมื่อแรงบนลูกกลิ้งเกินกำลังครากของวัสดุที่กำลังดำเนินการ การแข็งตัวจะเกิดขึ้นที่ความลึกที่ต้องการ
การประมวลผลลูกกลิ้งปรับปรุงจุลภาคของผลิตภัณฑ์ การสร้างความเค้นอัดที่เหลือจะเพิ่มขีดจำกัดความล้าและความทนทานของผลิตภัณฑ์ การกลิ้งลูกกลิ้งใช้ในการแปรรูปเพลา สอบเทียบท่อและแท่ง ในรูป รูปที่ 1 แสดงชั้นพื้นผิวที่แข็งตัวของตัวอย่างแกนเหล็กของรถรางที่ทำจากเหล็ก 45 โครงสร้างจุลภาคของชั้นประกอบด้วยเม็ดเฟอร์ไรท์และเพิร์ลไลท์ที่ผิดรูป การกลิ้งด้วยลูกกลิ้งทำให้โครงสร้างละเอียดขึ้น ในชั้นพื้นผิว แต่ละเม็ดจะแยกไม่ออก (รูปที่ 1, a) ในกรณีที่การเสียรูปน้อยกว่า ก็เป็นไปได้ที่จะแยกแยะโครงสร้างที่มีลักษณะทิศทางของการเสียรูปได้ (รูปที่ 1, b) ความลึกของการชุบแข็งจะถูกควบคุมโดยการเปลี่ยนแปลงของความแข็งระดับไมโคร (รูปที่ 2)


ก	ข

รูปที่ 1 โครงสร้างจุลภาคของชั้นผิวเหล็ก 45 หลังจากรีดด้วยลูกกลิ้ง

รูปที่ 2 การแปรผันของความแข็งระดับไมโครตามความลึกของหน้าตัดของเพลาที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างๆ

การกัดเข็มโดยใช้คัตเตอร์ บนพื้นผิวซึ่งมีเข็มที่มีระยะห่างหนาแน่นตั้งแต่ 200,000 ถึง 40 ล้านอันที่ทำจากความแข็งแรงสูง ลวดเหล็กด้วยเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.2-0.8 มม. ยังช่วยให้พื้นผิวชิ้นส่วนแข็งตัวอีกด้วย ใช้การกัดด้วยเข็มสำหรับการแปรรูปพื้นผิวเรียบและทรงกระบอกรวมถึงการทำความสะอาดชิ้นส่วนจากตะกรัน ในระหว่างการกัดด้วยเข็ม จะเกิดชั้นพื้นผิวที่แข็งขึ้นด้วย (รูปที่ 3) ในกรณีนี้ชั้นที่มีความแข็งแกร่งประกอบด้วยเม็ดเฟอร์ไรต์และเพิร์ลไลต์ที่มีรูปร่างผิดปกติ (รูปที่ 3, a) บนพื้นผิวที่ถูกแปรรูปจะมองเห็นร่องรอยของคัตเตอร์ได้ (รูปที่ 3, b)

รูปที่ 3 โครงสร้างจุลภาคของชั้นเหล็กเสริมความแข็งแรง20ННР (a) สถานะเริ่มต้น - การทำให้เป็นมาตรฐาน; พื้นผิวหลังจากการกัดด้วยเข็ม (b)

สาระสำคัญของการชุบแข็งพื้นผิวคือชั้นผิวของชิ้นส่วนเหล็กจะได้รับความร้อนสูงกว่าอุณหภูมิการชุบแข็งอย่างรวดเร็ว จากนั้นจึงทำให้เย็นลงในอัตราที่สูงกว่าอุณหภูมิวิกฤต วัตถุประสงค์หลักของการชุบแข็งพื้นผิว:เพิ่มความแข็ง ความต้านทานการสึกหรอ และขีดจำกัดความทนทานของพื้นผิวในขณะที่ยังคงรักษาแกนที่มีความหนืด โดยหลักการแล้วการทำความร้อนสามารถทำได้หลายวิธี ในอุตสาหกรรม วิธีการชุบแข็งพื้นผิวที่พบมากที่สุดคือการชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำด้วยความร้อนด้วยกระแสความถี่สูง ตามกฎแล้วชั้นที่มีความแข็งแกร่งจะมองเห็นได้ในระหว่างการวิเคราะห์โครงสร้างมหภาค (รูปที่ 4) ด้านซ้ายเป็นส่วนที่ยังไม่ได้ตรวจสอบของตัวอย่าง มันสะท้อนแสงมากขึ้นเมื่อถ่ายภาพจึงดูมืด ด้านขวาเป็นพื้นที่หลังการแกะสลัก ชั้นแข็งมองเห็นได้ชัดเจน

รูปที่ 4 ชิ้นส่วนของชิ้นส่วนรถยนต์ โครงสร้างมหภาค

การวิเคราะห์ทั้งโครงสร้างมหภาคและโครงสร้างจุลภาค (รูปที่ 5a) แสดงให้เห็นว่าโซนเสริมความแข็งแกร่งประกอบด้วย 2 ชั้น: แสงที่พื้นผิวแรกแล้วมืดลง ชั้นแสงด้านบนมีโครงสร้างของมาร์เทนไซต์ดับ (รูปที่ 5b) มาร์เทนไซต์เกิดขึ้นเมื่อพื้นผิวเย็นลงอย่างรวดเร็ว ชั้นที่เข้มกว่าคือมาร์เทนไซต์ที่มีอุณหภูมิ (รูปที่ 5c) นี่คือมาร์เทนไซต์ที่ก่อตัวขึ้นในระหว่างการทำความเย็นแบบเร่ง แต่ยังคงอยู่ที่อุณหภูมิสูงนานกว่า ซึ่งเพียงพอสำหรับการแบ่งเบาบรรเทา แกนกลางของชิ้นส่วนอาจมีซอร์บิทอลหรือโทรสไทต์ที่ระดับความลึกต่างกัน (รูปที่ 5d)

รูปที่ 5 โครงสร้างจุลภาคของชั้น (ในรูปที่ 4) ที่ได้จากการชุบด้วยความถี่สูง: a - ชั้นของมาร์เทนไซต์ที่ดับแล้วและมีอุณหภูมิ, b - มาร์เทนไซต์ที่ดับแล้ว, c - มาร์เทนไซต์ที่มีอารมณ์, d - troostite และมาร์เทนไซต์ในแกนกลาง

วิธีการเปลี่ยนโครงสร้างและองค์ประกอบ

วิธีการชุบแข็งโดยมีการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างของพื้นผิว ได้แก่ การบำบัดด้วยสารเคมี-ความร้อน (CHT) ประกอบด้วยการทำให้ชั้นผิวของเหล็กอิ่มตัวด้วยองค์ประกอบต่าง ๆ ที่อุณหภูมิสูง การบำบัดด้วยสารเคมีความร้อนมีประเภทต่อไปนี้ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบที่อิ่มตัว: คาร์บูไรเซชัน, ไนไตรดิง, ไนโตรคาร์บูไรเซชัน (ไซยาไนเดชัน), บอไรด์, การแพร่กระจายของโลหะ(อะไลติไลซ์, ชุบโครเมี่ยม, ซิลิกอนไนซ์ ฯลฯ) การชุบแข็งพื้นผิวโดยทั่วไปทุกประเภทคือการเพิ่มความแข็งของชั้นผิว การเลือกวิธีการชุบผิวแข็งสำหรับชิ้นส่วนนั้นขึ้นอยู่กับสภาพการใช้งาน รูปร่าง ขนาด เกรดของเหล็กที่เลือก และปัจจัยอื่นๆ
ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด คาร์บูไรเซชัน - ความอิ่มตัวของพื้นผิวเหล็กด้วยคาร์บอนการชุบด้วยคาร์บอนทำให้พื้นผิวเหล็กมีความแข็งและทนต่อการสึกหรอสูง ในขณะที่ยังคงรักษาแกนกลางที่เหนียวและเหนียวไว้ ผลิตภัณฑ์ซีเมนต์ได้รับคุณสมบัติขั้นสุดท้ายหลังจากการชุบแข็งและการแบ่งเบาบรรเทาต่ำ โดยปกติการซีเมนต์จะดำเนินการกับชิ้นส่วนที่ทำจากเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนสูงถึง 0.25% ทำงานภายใต้สภาวะการสึกหรอของการสัมผัสและการใช้งานของโหลดสลับ: เกียร์ขนาดกลาง, บูช, พินลูกสูบ, ลูกเบี้ยว, เพลากระปุกเกียร์ของรถยนต์, แต่ละตัว ชิ้นส่วนพวงมาลัย ฯลฯ ง.
ชั้นซีเมนต์มีความเข้มข้นของคาร์บอนแปรผันตลอดความหนา โดยลดลงจากพื้นผิวจนถึงแกนกลางของชิ้นส่วนเหล็ก ดังนั้นโครงสร้างที่เกิดขึ้นระหว่างการประสานในชั้นผิวจะมีอัตราส่วนของเพิร์ลไลต์ เฟอร์ไรต์ และซีเมนไทต์ที่แตกต่างกัน ผลิตภัณฑ์เหล็กมีสี่โซนหลักหลังจากการชุบด้วยคาร์บอน (รูปที่ 6):

ข้าว. 6. โครงสร้างจุลภาคของเหล็กกล้าคาร์บอนไฮโปยูเทคตอยด์ 10 หลังการชุบคาร์บูไรเซชัน

1 - โซนไฮเปอร์ยูเทคตอยด์ประกอบด้วยตาข่ายเพิร์ลไลต์และซีเมนไทต์ (รูปที่ 7a)
2 - โซนยูเทคตอยด์ซึ่งเป็นไข่มุก (รูปที่ 7b)
3 - โซนไฮโปยูเทคตอยด์ ซึ่งเมื่อคุณเข้าใกล้แกนกลาง ปริมาณคาร์บอนและเพิร์ลไลต์จะลดลง และปริมาณเฟอร์ไรต์จะเพิ่มขึ้น (รูปที่ 7c)
4 - โครงสร้างของผลิตภัณฑ์เหล็กดั้งเดิมโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงหลังจากการคาร์บูไรเซชัน
ความลึกของชั้นซีเมนต์ “h” ถือเป็นผลรวมของไฮเปอร์ยูเทคตอยด์ ยูเทคตอยด์ และครึ่งหนึ่งของโซนไฮโปยูเทคตอยด์ โดยปริมาณเฟอร์ไรต์และเพิร์ลไลท์อยู่ที่ 50% ต่อชั้น

รูปที่ 7 โครงสร้างของโซนของชิ้นส่วนซีเมนต์: a - โซนไฮเปอร์ยูเทคตอยด์ (ซีเมนต์ไทต์ + เพิร์ลไลต์), b - โซนยูเทคตอยด์ (เพิร์ลไลต์), c - โซนไฮโปยูเทคตอยด์ (แพร์ไลต์ + เฟอร์ไรต์)

รูปที่ 8 การเปลี่ยนแปลงความแข็งในชั้นผิวหลังการชุบคาร์บูไรเซชันและการอบชุบด้วยความร้อน

ไนไตรดิ้งเป็นกระบวนการทำให้ชั้นผิวของเหล็กอิ่มตัวด้วยไนโตรเจน และส่วนใหญ่มักดำเนินการที่อุณหภูมิ 500-600 o C การทำไนไตรดิ้งก็เหมือนกับคาร์บูไรเซชัน ซึ่งจะช่วยเพิ่มความแข็งและความต้านทานต่อการสึกหรอของพื้นผิวเหล็ก รูปที่ 9 แสดงชุดของการเยื้องเมื่อทำการวัดความแข็งระดับไมโครบนส่วนตามขวางของตัวอย่างที่มีไนไตรด์ ด้านบนเป็นชั้นแข็ง (แถบสีเข้ม) เส้นผ่านศูนย์กลางของงานพิมพ์จะลดลงเมื่อเข้าใกล้พื้นผิว ความแข็งจะสูงขึ้นที่นั่น

รูปที่ 9 “รอยทาง” ของรอยประทับความแข็งระดับไมโคร ชิ้นส่วนเหล็กหลังจากไนไตรด์

ชั้นไนไตรด์มักจะมี สีขาว- ชั้นนั้นจะไม่เปลี่ยนแปลงในระหว่างการกัดด้วยโลหะ และใต้เหล็กมีโครงสร้างที่สอดคล้องกับการอบชุบด้วยความร้อน (รูปที่ 10) รูปที่ 11 แสดงชิ้นส่วนรถยนต์และการเปลี่ยนแปลงความแข็งระดับไมโครตาม "ฟัน" ต่างๆ

รูปที่ 10 ชั้นไนไตรด์บนเหล็ก 40AHГНМ


ก	ข

รูปที่ 11. ชิ้นส่วนยานยนต์(a) และการเปลี่ยนแปลงความแข็งระดับไมโคร (b) ของชั้นผิวหลังจากไนไตรด์

ปัจจุบันไนไตรด์ในพลาสมาและไอออนพลาสมาถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย โครงสร้างของชั้นพื้นผิวหลังการบำบัดดังกล่าวจะถูกกระจายอย่างประณีต มาร์เทนไซต์ (1) ซึ่งมีโซนเปลี่ยนผ่าน (2); โครงสร้างที่ไม่เปลี่ยนแปลง (3) จะอยู่ลึกลงไป (รูปที่ 12)

รูปที่ 12 โครงสร้างของชั้นผิวหลังการบำบัดด้วยไนโตรเจนพลาสมา เหล็ก U8A

Boriding เป็นกระบวนการบำบัดทางเคมีและความร้อน ความอิ่มตัวของการแพร่กระจายของพื้นผิวโลหะและโลหะผสมด้วยโบรอนในระหว่างการทำความร้อน การคว้านจะทำให้ความแข็งของพื้นผิวเพิ่มขึ้นอย่างมาก การคว้านจะดำเนินการในส่วนผสมที่เป็นผงโดยอิเล็กโทรไลซิส นอกจากนี้ยังมีการเจาะแบบปราศจากอิเล็กโทรไลซิสเหลว การเจาะไอออน และการเจาะจากการเคลือบ (เพสต์) Boridation ส่วนใหญ่มักดำเนินการโดยอิเล็กโทรไลซิสของบอแรกซ์หลอมเหลว (Na 2 B 4 O 7) ผลิตภัณฑ์ทำหน้าที่เป็นแคโทด อุณหภูมิความอิ่มตัว 930–950 °C เปิดรับแสง 2–6 ชั่วโมง
หลังจากเจาะแล้ว จะเกิดชั้นโบไรด์สีขาวหนาแน่นขึ้นบนพื้นผิวของตัวอย่าง (รูปที่ 13) ชั้นสีขาวประกอบด้วยผลึกเรียงเป็นแนวเรียงเป็นแนวที่มีองค์ประกอบ FeB และ Fe 2 B โครงสร้างของชั้นโบไรด์ได้รับอิทธิพลจากองค์ประกอบของเหล็ก ในเหล็กกล้า 25KhGT (รูปที่ 13, a) และในเหล็กกล้า 45 (รูปที่ 13, b) จะมีโซนสารละลายทึบระหว่างผลึกโบไรด์ ในเหล็ก 40X (รูปที่ 13, c) ชั้นประกอบด้วยเฉพาะเข็มโบไรด์ที่ขยายออกเท่านั้น ส่วนต่อประสานซิกแซกถูกสร้างขึ้นระหว่างเลเยอร์ borated และแกนกลาง