Что такое упрочнение корпуса?

Способность противостоять износу и вдавливанию — два очень важных свойства некоторых типов металлов. Твердость, измерение этих свойств, является ключевым фактором при принятии решения о том, какой металл выбрать. Чтобы обеспечить соответствующую твердость металлической подложки, некоторые металлы изменяют твердость своей поверхности с помощью метода, называемого поверхностным упрочнением.

Цементное упрочнение — это метод улучшения долговечности и внешнего вида металлической поверхности, при котором металлическая поверхность армируется путем добавления тонкого слоя на верхнюю поверхность другого металлического сплава. Тонкий слой сплава обычно тверже и долговечнее исходного металла.

Что такое усиление защиты?

Цементное упрочнение также называют «поверхностным упрочнением». Это процесс термической обработки, который упрочняет поверхность металлической детали, сохраняя при этом внутреннюю часть детали относительно мягкой.

Для железа или стали с низким содержанием углерода процедура поверхностного упрочнения обычно включает добавление на поверхность дополнительного количества углерода или азота. Твердые металлы содержат молекулы и атомы, плотно упакованные в кристаллическую структуру. Когда углерод диффундирует из углеродистого материала на поверхность низкоуглеродистой стали или легированной стали в кристаллическую структуру, прочность и твердость внешнего слоя резко возрастают. Глубину диффузии углерода можно точно контролировать, чтобы определить механические свойства оболочки.

Почему Case Harden?

Есть много причин для поверхностного упрочнения материала вместо того, чтобы пытаться упрочнить весь металлический объект. Одна из причин — эффективность. По сравнению со всем поперечным сечением металла требуется меньше энергии и времени для нагрева внешней поверхности металла. Такая эффективность может значительно сэкономить на крупномасштабных производственных операциях.

Детали с поверхностной закалкой очень подходят для деталей, которые находятся в постоянном контакте с твердыми или абразивными деталями, потому что детали с поверхностной закалкой более износостойкие, и они, как правило, прочнее, чем детали, прошедшие процедуру «сквозного упрочнения», потому что сердцевина Поверхность закаленных деталей мягкая, поэтому она может выдерживать большие нагрузки без растрескивания. Во время процесса поверхностной закалки к различным металлам (например, к тонким слоям стали) в процессе производства также применяются более низкие температуры, чтобы предотвратить деформацию.

Типы методов поверхностного упрочнения

Нагрев и закалка

Также называется пламенной или индукционной закалкой. Как следует из названия, этот процесс закалки поверхности металла включает в себя пламя или тепло. В этом процессе детали из высокоуглеродистой стали нагреваются до экстремальных температур кислородным пламенем или индукционным нагревом, а затем нагретые детали из углеродистой стали быстро охлаждаются охлаждающей жидкостью (обычно водой). Такое гашение пламени хорошо действует только на сталь или железо с достаточным содержанием углерода. Содержание углерода должно составлять 0,3-0,6 мас.% С. Для материалов из стали или железа с содержанием углерода ниже этого значения существуют другие процессы, такие как азотирование и науглероживание.

Азотирование

Азотирование является еще одной формой технологии поверхностного упрочнения. При этом стальные детали нагревают до 484-621°С в среде аммиака и диссоциированного аммиака. Глубина закаленной поверхности зависит от того, как долго стальная деталь находится в аммиачной среде. В этом методе должны использоваться такие элементы, как хром, молибден и алюминий, для образования нитридов для упрочнения поверхности стальных деталей. Повышенная температура и воздействие азота будут способствовать образованию нитридов, которые по своей природе очень твердые и износостойкие. Этот процесс эффективен только тогда, когда металл затвердевает с элементами, которые могут образовывать нитриды (такими как хром и молибден). Азотирование обычно требует более низкой температуры, чем нагрев и закалка, и не требует процесса закалки, что снижает деформацию.

Науглероживание

Науглероживание — это еще одна форма поверхностного упрочнения, которая широко используется для улучшения механических свойств стальных подложек. В процессе науглероживания стальной сплав нагревается до высокой температуры, а затем подвергается воздействию большого количества углерода на его поверхности. В зависимости от требований применения внешний источник углерода может быть газообразным, жидким или твердым. Затем большое количество внешнего углерода образует карбиды с другими элементами на поверхности стали. Эти карбиды обеспечивают более высокую твердость и износостойкость. Как и при азотировании, требования к нагреву обычно ниже и могут привести к меньшей деформации.

Преимущества усиления защиты

1. Поверхностное упрочнение повышает долговечность и экономичность стальных деталей

Одним из основных преимуществ цементации является то, что она обеспечивает повышенную долговечность стальных компонентов. Механическая прочность и твердость поверхности, обеспечиваемые закалкой поверхности, а также сохранение мягкого сердечника значительно улучшают износостойкость и усталостную долговечность компонента. Сохранение более мягкого сердечника может улучшить способность поглощать энергию, высвобождаемую ударной нагрузкой, тем самым помогая продлить срок службы и получить экономическую выгоду.

2. Поверхностное упрочнение позволяет использовать сталь с отличной обрабатываемостью для тяжелых условий эксплуатации

Как правило, сплавы, используемые для тяжелых условий эксплуатации, имеют низкую обрабатываемость, поскольку они должны быть более твердыми и прочными. В этом случае процесс поверхностной закалки позволяет использовать низкоуглеродистую сталь с прецизионной обрабатываемостью в оружейных и оружейных приложениях, а также в других подобных тяжелых условиях, требующих механической прочности, тонкой обработки поверхности и точной геометрии. Последующее поверхностное упрочнение после обработки обеспечивает превосходную износостойкость и твердость поверхности прецизионно обработанных деталей.

3. Упрочнение поверхности улучшает свариваемость стали

Поверхностная закалка улучшает свариваемость стали, что важно для некоторых технических применений.

4. Поверхностное упрочнение азотированием может свести к минимуму деформацию

Поверхностное упрочнение стали азотированием позволяет получить недорогую износостойкую несущую поверхность с минимальной деформацией. При температуре около 150 °C (302 °F) азотированная поверхность не потеряет твердость, как цементированная сталь.

Вывод

В тех случаях, когда компоненты подвергаются ударным нагрузкам, вибрациям и несоосности, предпочтительным выбором является цементируемая сталь. В отличие от стали со сквозной закалкой, низкоуглеродистая и легированная сталь с поверхностной закалкой становится жесткой, прочной, твердой и не ломкой. Поверхностное упрочнение также позволяет получить износостойкую поверхность, обеспечивающую долговечность и надежность.