Jaké je povrchové kalení oceli? Jaké je použití povrchového kalení?

Umění tepelného zpracování kovů je dlouho známo lidstvu. Jsou to mistři, kteří se zabývali výrobou nástrojů, a zejména zbraní, zvládli samostatně nebo mnoho let studovali s dalšími odborníky, kteří byli zkušenější. Tajemství bylo uchováno v tajnosti, což samozřejmě snížilo rychlost šíření technologie, ale zvýšilo konkurenceschopnost konkrétního výrobce konkrétních produktů. Jednou z technik středověkých zbrojířů bylo vytvrzování povrchu, které dává ostřím a bodům mečů a šavlí zvláštní tvrdost v kombinaci s pružností čepele. Dnes takové vlastnosti nikoho nepřekvapují, technologie se staly masivní a rozšířily se.

Proč všichni to vědí běžnému člověku?

Tento článek se specialistům v oblasti tepelného zpracování kovů jeví s největší pravděpodobností souborem banalit a všech známých skutečností. Navíc mohou nalézt v terminologii určité nepřesnosti. Předkládaná informace není určena pro ně, je určena pro lidi, kteří jsou daleko od metalurgie, amatéři, kteří se zajímají o rozdíl v síle dobrého čepelí z obyčejného stolu nebo skládacího nože, povrchové zpevnění z hromadných a podobných otázek. Při nákupu tohoto či jiného předmětu v domácnosti spotřebitel čelí významnému cenovému rozdílu. Prodávající nemusí být vždy kvalifikovaný a srozumitelný, proč jeden nástroj (například klíč ) je mnohem dražší než jiný nástroj s obecnou vnější podobností. S největší pravděpodobností se pokusí "učinit mozky" srozumitelnými koncepty a pojmy pro obyčejné lidi. Překlady do společného jazyka znamenají, že nastavitelný klíč se nerozbije nebo trvá déle a ostření bude vyžadováno mnohem méně často (pokud si zákazník přeje koupit nůž). "Povrchové kalení!" - záhadně naznačuje příčinu prodávajícího a otáčí oči z imaginární extáze. Co to je?

Opačné vlastnosti v jednom produktu

Jak je zřejmé z tohoto výrazu, v tomto případě je tepelná úprava podrobena pouze vnější tenké vrstvě výrobku. Skutečnost, že ocel vyžaduje vytvrzení, nejasně hádá vše, i ty, kteří nevědí, co to je. To se liší od obvyklého "kusu železa", měkkého a křehkého. Ale proč je povrchní použití takové čestnosti? Kalení se používá ke změně vlastností kovu a ne kvůli určitému zlepšení, protože je velmi často deklarováno. Kvalita, užitečná v některých případech, se u ostatních stává škodlivou. Soubor je tvrdý, protože je pro ně snadné zpracovat železo, hliník nebo bronz, ale pokud se pokusíte ohýbat nebo stisknout kladivem, bude to trhliny. Totéž platí pro pilový list, který se často zlomí při špatném řezném úhlu. Pro zajištění pevnosti v kombinaci s flexibilitou nebo plasticitou se používá povrchové kalení. Poté mohou vlastnosti výrobku kombinovat vlastnosti, někdy opačné, charakteristické pro různé krystalové struktury. Teď potřebujeme jít do některých podrobností věd o hmotné problematice.

Nejjednodušší představy o polymorfismu kovů

Stejný kov může v závislosti na tvaru krystalové mřížky mít různé fyzikální vlastnosti (tvrdost, viskozita, tažnost, pružnost, elasticita apod.) Tato schopnost měnit mechanické parametry se nazývá polymorfismus. Již dávno, při výrobě primitivních zbraní, lidé si všimli, že tento nebo ten meč nebo meč se ukázalo lépe, trvá déle a nezlomí se. Samozřejmě, naši předkové nebyli obeznámeni s molekulárními strukturami kovu, až do okamžiku, kdy dosáhli intuitivně a empiricky. Zkušenosti zjistili, že pokud se hrot zahřívá, pak její teplota závisí na odstínech luminiscence. Při rychlém ochlazení kovu se něco změní, stane se buď pevnější, nebo získá flexibilitu. Pokud je znovu ohřát, znovu se stává tak, jak to bylo, a někdy horší. V té době existovaly docela konkrétní představy o tom, jaký by měl být například ideální lovecký nůž. V té době se také používalo povrchové kalení, ale častěji tzv. Lokální, to znamená s tvrdým bodem, flexibilní - uprostřed čepele a část čepelí přiléhající k rukojeti - plast (nechá se trochu ohnout, ale ne zlomí).

Co se děje uvnitř

Bez zvláštních podrobností je třeba poznamenat, že struktura tvrzené oceli je tvořena třemi hlavními typy: martenzitická, troustinová a sorbitolová. Poměr těchto krystalických tvarů určuje mechanické vlastnosti. V tomto případě nezáleží na tom, který z nich a jak ovlivňuje tvrdost. Výsledek závisí na tom, kolik je ohřátý kov a jak rychle ho ochladí. Tvrzení povrchu může nastat například při zvýšení teploty horní vrstvy a následném ochlazení nebo v důsledku uvolňování tepla do vnějšího prostředí (kapalina, nejčastěji olej, voda a slaná voda, vzduch nebo jiné látky) nebo částečným odstraněním uvnitř výrobku. V tomto případě se polymorfní transformace vyskytují vrstva po vrstvě v závislosti na stupni dosažení kritické teploty, která ovlivňuje tvorbu nové krystalické struktury.

Výsledkem je změna v následujících zónách:

- Horní, tvrzené.

- Meziprodukt, částečně zpevněný. To je také nazýváno zónou tepelného vlivu.

- Oblast snížené tvrdosti.

- Vnitřek, který není vystaven změnám.

Metody povrchového kalení

Můžete vytvořit horní vrstvu se zvýšenou tvrdostí několika způsoby. Pružinové pružiny železničních vagonů jsou jednoduše vypáleny malými kovovými kuličkami (výstřely), které vytvářejí těsnění povrchu, zatímco vnitřní objem kovu zůstává dostatečně plastický, aby odolal dlouhým mechanickým zatížením. Nejstarší je považována za metodu rychlého ohřevu objektu na otevřeném oheň, který je doprovázen postřikem nebo tryskou. Pro tuto technologii je vyroben tradiční východní zakřivený nůž (kerambit). Povrchové kalení lze také provést intenzivním chlazením. Rovněž jsou známé plynové plazmy, indukční, laserové a jiné metody. Některé z nich stojí za to podrobněji.

HDTV

V polovině třicátých let vynalezl sovětský vědec VP Vologdin metodu rozdělení nerovnoměrné molekulární struktury na velké části za použití vysokofrekvenčních proudů. Strojírenství se rychle vyvíjelo, průmysl potřeboval technologii, která zajišťovala masovou výrobu bez narušení kvality. Povrchové kalení HDTV je založeno na fenoménu indukce. Zvláštnost způsobu spočívá v závislosti tloušťky vyhřívané vrstvy na frekvenci a velikosti proudu v vysílacím rámci. V tomto případě je výsledek předvídán s vysokým stupněm pravděpodobnosti, proto je kontrola kvality velmi zjednodušena. Kromě toho je tato metoda použitelná pro zpracování rozměrových výrobků a sestav, jako jsou klikové hřídele a další velké předměty, které mohou být přemisťovány podél induktoru, čímž důsledně vystavují celou délku. Díky této technologii je obtížné vybrat parametry pro zpracování malých a plochých objektů, jako je například nůž. Povrchové kalení vysokofrekvenčních proudů je použitelné na relativně objemné výrobky, jejichž pevnost a trvanlivost závisí na mechanických vlastnostech horní vrstvy.

Vlastnosti aplikace HDTV

Metoda byla vyvinuta v podmínkách rychlého vývoje strojírenského průmyslu, hlavního pro obranný potenciál SSSR, který se projevil ve specifičnosti jeho aplikace. Nejdůležitější detaily traktorů, nádrží, automobilů nebo letadel mají rozměry, které jim neumožňují umístit do kompaktního induktoru, výrobní zařízení pro každou z nich bylo příliš drahé a pokud to bylo provedeno z hlediska největších rozměrů, náklady na energii se staly obrovskými. Avšak indukční povrchové kalení se používá u všech výrobků, od relativně malých po obrovské. Například, převody jsou vystaveny HDTV v sérii, otáčení "zub po zubu." Průběžně progresivní prvky kloubového hřídele a kardanových hřídelů se zahřívají, pohybují se uvnitř pevného rámu induktoru, zatímco chladič (postřikovač) je v procesu okamžitě zařazen. V konečné jednotce instalace je postřikovaná voda okamžitě zavlažována sprejem vody (odtud název, který je v souladu s "sprejem").

Výrobky s malým kaleným povrchem jsou umístěny v induktoru a jsou chlazeny stejným způsobem.

Laser

Toto zařízení, používané v naší době poměrně široce v různých oblastech lidské činnosti, našlo uplatnění v kovoobrábění. Metoda nevyžaduje následné chlazení, protože expozice paprsku je krátkodobá a ovlivňuje nejvyšší vrstvu kovu, což způsobuje požadované změny v krystalové struktuře. "Laser ostření" opravdu dlouho zajišťuje nedostatek nutnosti ostření řezacího nástroje (hlavně pro ně a používá se), pokud se tato metoda skutečně používá při výrobě. Je však třeba mít na paměti, že v našem padělaném věku nápis na výrobku vždy neodpovídá pravdě. Někdy je takový stigma vyzdobena a prodávána na ulici stála nějaký levný nůž "motýl". Povrchové kalení laserovým paprskem není levné, je k dispozici pouze pro přední výrobce nástrojů.

Chladnost

Fyzikální základ této metody byl objev fenoménu zvýšení tvrdosti oceli v důsledku přechodu austenitové struktury na martenzitickou strukturu během hlubokého zmrazování. Toto povrchové kalení se provádí metodou vyvinutou AP Gulyaevem, NA Minkevichem a SS Stenbergem v SSSR. Je použitelný pro uhlíkaté (obsahující více než 0,5% C) a legovanou oceli pro speciální účely, například pro výrobu vysokorychlostních nožů a jiných speciálních nástrojů.

Elektrické ohřev

Obecně platí, že je postavena na stejném principu jako indukční kalení, přičemž jediný rozdíl spočívá v tom, že vytápění je produkováno odporově kvůli průchodu velkých hodnot a odporu součásti. Frekvence aplikovaného napětí stejným způsobem ovlivňuje hloubku vyhřívané vrstvy a čím je vyšší, tím je tenčí. Povrch zvýšené tvrdosti se může pohybovat od zlomků milimetru až po několik jeho jednotek. To závisí na požadavcích na produkt a jeho rozměrech. Ve srovnání s HD v elektrorezistivní metodě, širší rozsah proudů, teplot a hloubky vrstev. S pomocí může být vyrobena například tak masivní a vyžadující speciální jakostní objekt, jako například vojenský bajonetový nůž. Povrchové kalení elektrickým ohřevem vyžaduje technologicky ověřený chladicí režim v oleji, vodě nebo jiném tepelném příjmu.

Závěry

Hlavním úkolem povrchového kalení je tedy rozložení krystalové struktury uvnitř výrobku, ve kterém jsou uvnitř sorbitolové nebo trostitové odrůdy, a na vnější straně se vytvoří vrstva martenzitu. Toho lze dosáhnout několika způsoby, od nejjednodušších a nejstarších až po technologicky nejmodernější. V každém případě vyžaduje vysoce kvalitní ocelové kalení vysokou kvalifikaci a přesnost dodržování výrobních předpisů. Výrobek vyrobený podle všech pravidel nemůže být levný. Z tohoto důvodu je to drahý a dobrý kuchyňský nůž a kerambit. Povrchové kalení laserovým paprskem je nejčastější pouze pro řezné nástroje.