Metalvarmebehandlingsprocessen, der ændrer overfladens mekaniske egenskaber ved at opvarme og afkøle overfladen af ståldele. Overfladehærdning er hovedindholdet i overfladevarmebehandling. Dens formål er at opnå et overfladelag med høj hårdhed og en gunstig indre spændingsfordeling for at forbedre arbejdsemnets slidstyrke og udmattelsesbestandighed.
Forstærket metal varmebehandlingsproces på overfladen af emnet. Det er meget udbredt i dele, der kræver høj slidstyrke, udmattelsesbestandighed og stor slagbelastning på overfladen, men som også har god plasticitet og sejhed som helhed, såsom krumtapaksler, knastaksler, transmissionsgear osv. Overfladevarmebehandling er opdelt i to kategorier: overfladehærdning og kemisk varmebehandling.
drukning 2022/8/12 8:34:44
Overfladehærdning
Emnet opvarmes hurtigt gennem forskellige varmekilder, og det afkøles hurtigt, når emnets overfladetemperatur når over det kritiske punkt (på dette tidspunkt er emnets hjertetemperatur under det kritiske punkt), så overfladen af arbejdsemnet er hærdet, og hjertet forbliver det oprindelige væv. For kun at opvarme overfladen af emnet, skal den anvendte varmekilde have en høj energitæthed. I henhold til de forskellige opvarmningsmetoder kan overfladeslukning opdeles i induktionsopvarmning (høj frekvens, mellemfrekvens, effektfrekvens) overfladeslukning, flammeopvarmning af overfladeslukning, elektrisk kontaktvarmefladeslukning, elektrolytvarmeoverfladeslukning, laseropvarmning af overfladeslukning, bjælkeoverfladeslukning osv. De mest anvendte industrielt induktionsopvarmning og flammeopvarmning af overfladeslukning.
Kemisk varmebehandling
Emnet opvarmes og isoleres i et medium indeholdende aktive grundstoffer, således at de aktive atomer i mediet trænger ind i emnets overflade eller danner en belægning af en forbindelse for at ændre overfladelagets væv og kemiske sammensætning, således at overfladen af delen har særlige mekaniske eller fysiske og kemiske egenskaber. Andre egnede varmebehandlinger er normalt påkrævet før og efter kemisk gennemtrængning for at maksimere potentialet af infiltrationslaget og opnå den bedste pasform mellem emnets centrum og overfladen med hensyn til struktur, ydeevne osv. I henhold til de forskellige infiltrationer grundstoffer, kan kemisk varmebehandling opdeles i karburering, nitrering, borering, silikonisering, svovlisering, aluminisering, chromisering, zincisering, carbonnitrerende samudsivning, aluminium-chrom co-osmose mv.
Kontaktmodstand varmeslukning
Spændingen på mindre end 5 volt tilføres emnet gennem elektroden, en stor strøm løber gennem kontakten mellem elektroden og emnet, og der genereres en stor mængde varmemodstand, så emnets overflade opvarmes til bratkølingstemperaturen, og derefter fjernes elektroden. Varmen overføres til emnet, og overfladen afkøles hurtigt, hvilket opnår formålet med bratkøling. Når man har at gøre med lange emner, bliver elektroden ved med at bevæge sig fremad, og den del, der er tilbage, hærder konstant.
drukning 2022/8/12 8:35:07
Fordelene ved denne metode er, at udstyret er enkelt, nemt at betjene, nemt at automatisere, forvrængning af emnet er minimal, og der er ikke behov for hærdning, hvilket væsentligt kan forbedre slidstyrken og slidstyrken af emnet, men hærdningslaget er tyndt ({{0}},15 til 0,35 mm). Ensartetheden af mikrostruktur og hårdhed er dårlig. Denne metode bruges mest til overfladehærdning af maskinværktøjsskinner lavet af støbejern, og dens anvendelsesområde er ikke bredt.
Elektrolytisk opvarmning og bratkøling
Emnet anbringes i elektrolytten af syre, alkali eller saltvandsopløsning, emnet er forbundet med katoden, og elektrolysecellen er forbundet med anoden. Efter at DC er tilsluttet, elektrolyseres elektrolytten, ilt frigives på anoden, og brint frigives på emnet. Brint danner en gasfilm omkring emnet, bliver en modstand og genererer varme. Overfladen af emnet opvarmes hurtigt til bratkølingstemperaturen, og derefter afbrydes strømmen. Gasfilmen forsvinder med det samme. Elektrolytten bliver et bratkølende medium, så overfladen af emnet hurtigt afkøles og hærdes. Den almindeligt anvendte elektrolyt er en vandig opløsning indeholdende 5-18 procent natriumcarbonat. Den elektrolytiske opvarmningsmetode er enkel, behandlingstiden er kort, opvarmningstiden er kun 5-10s, produktiviteten er høj, og quenching-forvrængningen er lille. Det er velegnet til masseproduktion af små dele. Det er blevet brugt til overfladeslukning for enden af motorens udstødningsstamme.
Laser varmebehandling
Anvendelsen af laser i varmebehandling begyndte i begyndelsen af 1970'erne og gik derefter ind i produktionsansøgningsfasen fra laboratorieforskningsfasen. Når en fokuseret laser med en høj energitæthed (10W/cm) skinner på metaloverfladen, stiger metaloverfladen til quenching-temperaturen på få procent eller endda få sekunder. Fordi bestrålingspunktet opvarmes meget hurtigt, og varmen ikke når at nå de omgivende metaller, fungerer metallet omkring bestrålingspunktet, når laserbestrålingen stoppes, som et slukningsmedium og optager en stor mængde varme, således at bestrålingspunktet afkøles hurtigt og opnår et meget fint væv, som har høje mekaniske egenskaber. Hvis opvarmningstemperaturen er høj nok til at smelte metaloverfladen, kan der opnås en glat overflade efter afkøling, hvilket kaldes glamination.
drukning 2022/8/12 8:35:33
Laseropvarmning kan også bruges til lokal legering, det vil sige belagt med et lag slidstærkt eller varmebestandigt metal til de dele af emnet, der er lette at bære eller skal være varmebestandige, eller belagt med en belægning indeholdende slidbestandige eller varmebestandige metaller og derefter hurtigt smeltet ved laserbestråling for at danne et slidbestandigt eller varmebestandigt legeringslag. Pladér et lag krom på de dele, der har brug for varmebestandighed, og smelt det derefter hurtigt med en laser for at danne en hårdhærdende kromholdig varmebestandig overflade, som i høj grad kan forbedre arbejdsemnets levetid og varmebestandighed.
Elektronstråle varmebehandling
Forskning og anvendelse begyndte så tidligt som i 1970erne. I de tidlige dage blev det brugt til kontinuerlig udglødning af tynde stålstrimler og ståltråde med en energitæthed på op til 10W/cm. Bortset fra at overfladeslukningen af elektronstrålen skal udføres i vakuum, er andre karakteristika de samme som lasere. Når elektronstrålen bombarderer metaloverfladen, opvarmes bombardementpunktet hurtigt. Dybden af elektronstrålen, der trænger ind i materialet, afhænger af accelerationsspændingen og materialetætheden. For eksempel er den teoretiske indtrængningsdybde af en 150 kW elektronstråle på overfladen af jern omkring 0,076 mm; på aluminiumsoverfladen kan den nå 0,16 mm.
Elektronstrålen bombarderede overfladen på kort tid, og overfladetemperaturen steg hurtigt, mens matrixen forblev kold. Når elektronstrålen holder op med at bombardere, overføres varmen hurtigt til det kolde matrixmetal, så varmefladen er selvslugende. For effektivt at udføre "selvafkølet bratkøling" bør mindst 5:1 opretholdes mellem volumenet af hele emnet og volumenet af den bratkølede overflade. Overfladetemperaturen og bratkølingsdybden er også relateret til bombardementtiden. Opvarmningshastigheden for elektronstrålevarmebehandling er hurtig, og austenitiseringstiden er kun et par sekunder eller mindre, så kornene på overfladen af emnet er meget fine, hårdheden er højere end almindelig varmebehandling, og den har god mekanisk ejendomme.
