Tempra superficiale di materiali metallici

Nella produzione vera e propria, molte parti della macchina lavorano sotto carichi alternati come torsione e flessione, nonché carichi d'urto. Lo strato superficiale è soggetto ad attrito, sollecitazioni di contatto alternate o pulsanti e talvolta ad urti. Ad esempio, albero di trasmissione, ingranaggio di trasmissione, ecc. La superficie di queste parti sopporta sollecitazioni maggiori rispetto al nucleo, quindi richiede maggiore robustezza, durezza e resistenza all'usura entro l'intervallo di profondità limitato della superficie di lavoro, mentre il nucleo richiede sufficiente plasticità e resistenza all'usura. Avere la capacità di resistere a una certa quantità di pressione. Carico d'impatto. Sulla base di questo requisito e delle leggi di tempra e indurimento dei materiali metallici, è stato sviluppato il processo di tempra superficiale.

La tempra superficiale è uno dei mezzi importanti per rafforzare la superficie dei materiali metallici. Qualsiasi materiale metallico che possa aumentare la propria resistenza e durezza attraverso la tempra può essere rafforzato attraverso la tempra superficiale.
Il pezzo dopo il trattamento di tempra superficiale può ottenere l'effetto di "superficie dura ma nucleo tenace", ovvero non solo la superficie ha elevata durezza, resistenza e resistenza all'usura, ma corrisponde anche alla struttura del nucleo ottenuta dal trattamento termico preliminare del pezzo . pezzo in lavorazione e ha una buona tenacità e resistenza alla fatica. Pertanto, la tempra superficiale è ampiamente utilizzata nella produzione industriale.

La tempra superficiale è un processo di trattamento termico che utilizza il riscaldamento rapido per riscaldare il pezzo sopra il punto di trasformazione di fase entro un intervallo di profondità limitato sulla superficie, quindi lo raffredda rapidamente per ottenere martensite solo entro un certo intervallo di profondità sulla superficie del pezzo per raggiungere lo scopo di rafforzare la superficie del pezzo.
Ingranaggi, camme, alberi a gomiti e varie parti dell'albero funzionano sotto carichi alternati come torsione e flessione e sono soggetti ad attrito e urti. Le loro superfici subiscono sollecitazioni maggiori rispetto ai loro nuclei. Lo scopo della tempra superficiale è quello di ottenere la struttura martensite entro un certo intervallo di profondità della superficie del pezzo, mentre il nucleo rimane temprato in superficie (tempra e rinvenimento o stato di normalizzazione), ottenendo così la maggiore durezza e resistenza all'usura richieste della superficie del pezzo. proprietà, mentre il nucleo mantiene una certa resistenza, sufficiente plasticità e tenacità, cioè la superficie è dura e il nucleo è tenace.
Proprio per raggiungere rapidamente la temperatura di austenitizzazione entro la profondità limitata della superficie del pezzo, mentre la temperatura interna è ancora molto bassa, è necessario fornire alla superficie del pezzo una densità di energia termica estremamente elevata (generalmente la densità di energia termica deve essere maggiore superiore o uguale a 102 W/cm2) per realizzarlo. La superficie viene rapidamente riscaldata alla temperatura di austenitizzazione e il calore sulla superficie si raffredda prima di poter essere trasferito al nucleo, mantenendo la temperatura del nucleo a una temperatura inferiore.

Non vi è alcun cambiamento di fase in questa parte del cuore. Esistono molti modi per soddisfare questo rapido fabbisogno di riscaldamento. A seconda della fonte di calore, l'estinzione della superficie dell'acciaio comprende principalmente l'estinzione della superficie di riscaldamento a induzione, l'estinzione della superficie di riscaldamento del laser, l'estinzione della superficie di riscaldamento della fiamma, ecc. Inoltre, ci sono il riscaldamento del fascio di elettroni, il riscaldamento del contatto elettrico, il riscaldamento dell'elettrolita, ecc. La tempra della superficie utilizza un varietà di metodi di riscaldamento, come riscaldamento, fascio di plasma e riscaldamento focalizzato a iso-infrarossi.

Poiché i metodi di riscaldamento sopra menzionati hanno ciascuno le proprie caratteristiche e limitazioni, vengono tutti applicati in determinate condizioni. I più comunemente utilizzati sono l'estinzione della superficie riscaldante a induzione e l'estinzione della superficie riscaldante a fiamma. Il riscaldamento con raggio laser e il riscaldamento con raggio di elettroni sono attualmente nuovi metodi di riscaldamento e tempra ad alta densità di energia. Poiché presentano alcuni vantaggi che altri metodi non hanno, hanno guadagnato alcune applicazioni.

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) e resistenza all'usura. Prestazioni, come mandrini di macchine utensili, ingranaggi, alberi a gomiti di motori diesel, alberi a camme, ecc. In linea di principio, esistono ghisa grigia, ghisa duttile, ghisa malleabile, ghisa legata, ecc. La matrice è equivalente all'acciaio a medio carbonio con perlite e ferrite come matrice e può essere estinto in superficie. Tuttavia, la ghisa duttile ha le migliori prestazioni di processo e ha proprietà meccaniche elevate e complete dopo l'estinzione della superficie, quindi è la più utilizzata.
Dopo la tempra superficiale dell'acciaio ad alto tenore di carbonio, sebbene la durezza superficiale e la resistenza all'usura siano migliorate, la plasticità e la tenacità del nucleo sono basse. Pertanto, l'indurimento superficiale dell'acciaio ad alto tenore di carbonio viene utilizzato principalmente per utensili in grado di sopportare urti minori e carichi alternati. Strumenti di misura e rulli altamente raffreddati.
L'effetto rinforzante dopo la tempra superficiale dell'acciaio a basso tenore di carbonio non è significativo, quindi viene utilizzato raramente.