Oppervlakteafschrikking van metalen materialen

In de daadwerkelijke productie werken veel machineonderdelen onder wisselende belastingen zoals torsie en buiging, maar ook onder stootbelastingen. De oppervlaktelaag wordt blootgesteld aan wrijving, wisselende of pulserende contactspanningen en soms schokken. Bijvoorbeeld transmissie-as, transmissietandwiel, enz. Het oppervlak van deze onderdelen staat onder hogere spanningen dan de kern, dus vereist het een hogere sterkte, hardheid en slijtvastheid binnen het beperkte dieptebereik van het werkoppervlak, terwijl de kern voldoende plasticiteit en slijtvastheid. Beschik over de veerkracht om een ​​bepaalde hoeveelheid druk te weerstaan. Slagbelasting. Op basis van deze eis en de afschrik- en hardingswetten van metalen materialen werd het oppervlakteafschrikproces ontwikkeld.

Oppervlakteafschrikking is een van de belangrijke middelen om het oppervlak van metalen materialen te versterken. Elk metaalmateriaal dat zijn sterkte en hardheid kan vergroten door middel van afschrikken, kan worden versterkt door middel van oppervlakteafschrikking.
Het werkstuk kan na een oppervlakteafschrikbehandeling het effect bereiken van "hard oppervlak maar taaie kern", dat wil zeggen dat het oppervlak niet alleen een hoge hardheid, sterkte en slijtvastheid heeft, maar ook overeenkomt met de kernstructuur die wordt verkregen door de voorafgaande warmtebehandeling van het werkstuk . werkstuk en heeft een goede taaiheid en vermoeiingssterkte. Daarom wordt oppervlakteafschrikking veel gebruikt in de industriële productie.

Oppervlakteafschrikking is een warmtebehandelingsproces waarbij gebruik wordt gemaakt van snelle verwarming om het werkstuk boven het fasetransformatiepunt te verwarmen binnen een beperkt dieptebereik op het oppervlak, en het vervolgens snel afkoelt om martensiet te verkrijgen binnen een bepaald dieptebereik op het oppervlak van het werkstuk. bereik het doel om het oppervlak van het werkstuk te versterken.
Tandwielen, nokken, krukassen en diverse asonderdelen werken onder wisselende belastingen zoals torsie en buiging, en zijn onderhevig aan wrijving en stoten. Hun oppervlakken ervaren hogere spanningen dan hun kernen. Het doel van oppervlakteafschrikken is om de martensietstructuur binnen een bepaald dieptebereik van het werkstukoppervlak te verkrijgen, terwijl de kern aan het oppervlak afgeschrikt blijft (afschrik- en ontlaten of normaliserende toestand), waardoor de vereiste hogere hardheid en slijtvastheid van het onderdeeloppervlak wordt verkregen. eigenschappen, terwijl de kern een bepaalde sterkte, voldoende plasticiteit en taaiheid behoudt, dat wil zeggen dat het oppervlak hard is en de kern taai.
Om snel de austenitisatietemperatuur binnen het beperkte dieptebereik van het werkstukoppervlak te bereiken, terwijl de kerntemperatuur nog steeds erg laag is, moet een extreem hoge thermische energiedichtheid aan het werkstukoppervlak worden geleverd (in het algemeen moet de thermische energiedichtheid groter zijn dan of gelijk aan 102W/cm2) om het te maken. Het oppervlak wordt snel verwarmd tot de austenitiserende temperatuur, en de warmte op het oppervlak koelt eerst af voordat deze naar de kern kan worden overgebracht, waardoor de kerntemperatuur op een lagere temperatuur blijft.

Er is geen faseverandering in dit hartdeel. Er zijn veel manieren om aan deze snelle opwarmbehoefte te voldoen. Afhankelijk van de warmtebron omvat het afschrikken van stalen oppervlakken voornamelijk het afschrikken van het inductieverwarmingsoppervlak, het afschrikken van het laserverwarmingsoppervlak, het afschrikken van het vlamverwarmende oppervlak, enz. Daarnaast zijn er elektronenstraalverwarming, elektrische contactverwarming, elektrolytverwarming, enz. Oppervlakteafschrikking maakt gebruik van een verscheidenheid aan verwarmingsmethoden, zoals verwarming, plasmastraal en iso-infrarood gerichte verwarming.

Omdat bovenstaande verwarmingsmethoden elk hun eigen kenmerken en beperkingen hebben, worden ze allemaal onder bepaalde omstandigheden toegepast. De meest gebruikte zijn het afschrikken van inductieverhittingsoppervlakken en het blussen van vlamverhittingsoppervlakken. Laserstraalverwarming en elektronenstraalverwarming zijn momenteel nieuwe verwarmings- en blusmethoden met hoge energiedichtheid. Omdat ze een aantal voordelen hebben die andere methoden niet hebben, hebben ze een aantal toepassingen gekregen.

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) en slijtvastheid. Prestaties, zoals spindels van werktuigmachines, tandwielen, krukassen van dieselmotoren, nokkenassen, enz. In principe zijn er grijs gietijzer, nodulair gietijzer, smeedbaar gietijzer, gelegeerd gietijzer, enz. De matrix is ​​gelijkwaardig aan middelmatig koolstofstaal met perliet en ferriet als de matrix, en kan aan het oppervlak worden geblust. Nodulair gietijzer heeft echter de beste procesprestaties en heeft hoge uitgebreide mechanische eigenschappen na het afschrikken van het oppervlak, dus het wordt het meest gebruikt.
Na het afschrikken van het oppervlak van staal met een hoog koolstofgehalte zijn de oppervlaktehardheid en slijtvastheid weliswaar verbeterd, maar zijn de plasticiteit en taaiheid van de kern laag. Daarom wordt oppervlakteharding van koolstofstaal vooral gebruikt voor gereedschappen die kleinere schokken en wisselende belastingen kunnen weerstaan. Meetgereedschappen en hooggekoelde walsen.
Het versterkende effect na het afschrikken van het oppervlak van staal met een laag koolstofgehalte is niet significant en wordt daarom zelden gebruikt.