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

Изкуството на топлинната обработка на металите е известно на човечеството от дълго време. Те са майстори, които се занимавали с производството на инструменти и по-специално оръжия, усвоили самостоятелно, или учили 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 повишава конкурентоспособността на конкретен производител на конкретни продукти. Една от техниките на средновековните оръжейници е повърхностно втвърдяване, придавайки на режещите ръбове и точките на мечове и сабари специална твърдост в съчетание с гъвкавостта на острието. Днес подобни свойства вече не изненадват никого, технологиите са станали масивни и са станали широко разпространени.

Защо всички знаят това за един 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. Представената информация не е предназначена за тях, а е предназначена за хора, които са далеч от металургията, аматьори, които се интересуват от разликата в силата на добро острие от обикновена маса или сгъващ се нож, повърхностно втвърдяване от насипни и 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 (например гаечен ключ ) е много по-скъп от друг с обща външна прилика. Той най-вероятно ще се опита да "направи мозъка" за разбираеми понятия и условия за обикновените хора. Преведени на общ език, тези обяснения означават, че регулируемият ключ няма да се счупи или да продължи по-дълго, а заточването ще се изисква много по-рядко (ако клиентът желае да купи нож). "Повърхностно втвърдяване!" - загадъчно посочва причината за продавача, завъртя 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 се подлага на термична 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 крехко. Но защо е повърхностно да се използва такава чест? Втвърдяването се използва за промяна на свойствата на метала, а не заради известно подобрение, тъй като то се обявява много често. Качеството, полезно в някои случаи, става вредно за другите. Файлът е труден, защото е лесно за тях да обработват желязо, алуминий или бронз, но ако се опитате да го огънете или да го ударите с чук, то ще се счупи. Същото важи и за острието, което често се счупва при грешен ъгъл на рязане. За да се осигури 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 разгледаме подробности за материалната наука.

Най-простите идеи за полиморфизма на металите

Същият метал може, в зависимост от формата на кристалната решетка, да има различни физични свойства (твърдост, вискозитет, гъвкавост, гъвкавост, еластичност и др.) Тази способност за промяна на механичните параметри се нарича полиморфизъм. Много отдавна, при производството на примитивни оръжия, хората забелязаха, че този или този меч или меч се оказа по-добре, продължава по-дълго и не се счупва. Разбира се, нашите предци не бяха запознати с молекулярните структури на метала до точката, в която достигнаха интуитивно и емпирично. Така че, от опит, те открили, че ако върхът се нагрее, тогава температурата му зависи от нюансите на луминисценцията. При бързо охлаждане на метала, нещо се променя, става по-твърдо или придобива гъвкавост. Ако се затопли отново, тя отново се превръща в такава, а понякога и по-лоша. По това време имаше доста конкретни идеи за това, какво трябва да бъде например идеалният ловен нож. Употребата на повърхността също беше използвана дори и тогава, но по-често така наречената локална, т.е. едната с твърда точка, гъвкава - средната част на острието и част от острието в близост до дръжката - пластмаса (нека малко да се огъне, но не и да се счупи).

Какво се случва вътре

Без да се навлиза в специални подробности, трябва да се отбележи, че структурата на закалената стомана е от три основни типа: мартензитни, троститни и сорбитол. Съотношението на тези кристални образувания 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 повърхностното втвърдяване може да възникне при повишаване на температурата на горния слой и последващо охлаждане или в резултат на отделянето на топлина във външната среда (течност, най-често масло, вода и саламура, въздух или други агенти) или чрез частично отстраняване на продукта вътре в продукта. В този случай полиморфните трансформации се появяват пластово по слой в зависимост от степента на достигане на критичната температура, която влияе върху образуването на нова кристална структура.

В резултат на това има промяна в следните зони:

- Горна, закалена.

- Междинно, частично закалено. Нарича се и зона на топлинно влияние.

- Площ с намалена твърдост.

- Вътре, не подлежи на промени.

Методи за повърхностно втвърдяване

Можете да създадете горния слой с увеличена твърдост по няколко начина. Железопътните пружинни пружини са просто изстрелвани с малки метални топки (изстрел), които създават уплътнение на повърхността, докато вътрешният обем на метала остава достатъчно пластмасов, за да издържа на дълги механични натоварвания. Най-древният се счита за метод за бързо нагряване на обект при открит огън, придружен от пръскане или струя от джетове. За тази технология е направен традиционният източен извит нож (керамбит). Повърхностното втвърдяване може да се извърши и чрез интензивно охлаждане. Газ-плазма, индукция, лазер и други методи са известни също. На някои от тях си струва да живеете 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 се нуждаеше от технология, която осигуряваше масово производство без компромис с качеството. Повърхностното втвърдяване на HDTV се основава на явлението индукция. Особеността на метода се състои в зависимостта на дебелината на нагретия слой от честотата и от 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 обработка на продукти с размери и сглобки, 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, като например нож. Повърхностното втвърдяване чрез високочестотни токове е приложимо за продукти с относително обемно съдържание, чиято здравина и дълготрайност зависи от механичните свойства на горния слой.

Характеристики на приложението за HDTV

Методът е разработен в контекста на бързото развитие на машиностроенето, основната за отбранителния потенциал на СССР, което се проявява в спецификата на неговото приложение. Най-важните подробности за тракторите, резервоарите, леките автомобили или самолетите имат размери, които не позволяват поставянето им в рамките на компактния индуктор, производственото оборудване за всеки от тях е твърде скъпо и ако се направи по отношение на най-големите размери, разходите за енергия станаха огромни. 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 прогресивните елементи на коляновия вал и карданните валове се нагряват, движейки се в неподвижната рамка на индуктора, докато охладителят (пръскачката) се включва в процеса непосредствено след него. В крайната единица на инсталацията, пръсканата вода се напоява веднага със спрей с вода (оттам и името, което е в съгласие с "спрея").

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

лазер

Това устройство, използвано в наши дни доста често в различни области на човешката дейност, намира приложение в металообработването. Методът не изисква последващо охлаждане, тъй като излагането на лъча е краткосрочно и засяга най-горния слой на метала, което води до желаните промени в кристалната структура. "Лазерно заточване" наистина осигурява дълго време липсата на необходимост от заточване на режещия инструмент (главно за него 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 такава стигма се украсява и продава на улицата щанд някакъв евтин нож "пеперуда". 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 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 легирани стомани за специални цели, например, предназначени за производството на високоскоростни ножове и други специални инструменти.

електрическо отопление

По принцип тя е изградена на същия принцип като индукционното втвърдяване, като единствената разлика е, че отоплението се произвежда резистивно, поради пропускащия ток на големи стойности и съпротивлението на детайла. Честотата на приложеното напрежение по същия начин влияе върху дълбочината на нагретия слой, а 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 електроресурсивния метод, по-широк диапазон от токове, температури и дълбочини на слоевете. С помощта на него могат да бъдат направени, например, толкова масивни и изискват специален качествен обект, като войник байонетен нож. Повърхностното втвърдяване чрез електрическо отопление изисква технологично проверен режим на охлаждане в нефт, вода или други топлинно поемащи агенти.

данни

Така че основната задача на повърхностното втвърдяване е разпределението на кристалната структура вътре в продукта, в който има разновидности на сорбитол или тростит в него, а от външната страна се образува слой от 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 разпоредби. 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.