Болаттың беттік қатаюы дегеніміз не? Беттік қатайту не үшін қолданылады?

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Металдарды термиялық өңдеу өнері адамзатқа ежелден белгілі. Құрал-саймандарды, әсіресе қару-жарақ жасаумен айналысатын шеберлер оны өз бетінше меңгерген немесе көп жылдар бойы басқа тәжірибелі мамандармен бірге оқыған. Құпиялар құпия сақталды, бұл, әрине, технологияның таралуын бәсеңдетті, бірақ белгілі бір мақсаттағы өнім өндірушісінің бәсекеге қабілеттілігін арттырды. Ортағасырлық сауытшылардың әдістерінің бірі қылыш пен қылыштың кесу жиектері мен нүктелеріне жүздің икемділігімен үйлесетін ерекше қаттылық беретін беттік шыңдау болды. Бүгінде мұндай қасиеттер ешкімді таң қалдырмайды, технологиялар жаппай және кең таралған.

Неге қарапайым адам мұның бәрін біледі?

Металл термиялық өңдеу мамандарына бұл мақала жалаң сөздер мен белгілі фактілер сияқты көрінуі мүмкін. Сонымен қатар, олар терминологияда кейбір дәлсіздіктерді табуы мүмкін. Ұсынылған ақпарат оларға арналмаған, ол металлургиядан алыс адамдарға, әуесқойларға,кәдімгі үстелдің немесе жиналмалы пышақтың беріктігі жақсы пышақтан қалай ерекшеленетініне, бетінің қатаюынан көлемді қатайтуға және ұқсас мәселелерге қызығушылық танытатындар. Үй шаруашылығына қажетті бір немесе басқа заттарды сатып алғанда, тұтынушы айтарлықтай баға айырмашылығына тап болады. Сатушы бір құралдың (мысалы, кілттің) жалпы сыртқы ұқсастығымен басқасына қарағанда әлдеқайда қымбат екенін әрқашан білікті және түсінікті түрде түсіндіре алмайды. Ол, ең алдымен, қарапайым қарапайым адамға түсініксіз ұғымдар мен терминдермен «миын ұнтақтауға» тырысады. Кәдімгі тілге аударылған бұл түсініктемелер реттелетін кілт сынбайтындығын немесе ұзағырақ қызмет ететінін білдіреді, ал қайрау әлдеқайда аз қажет болады (егер клиент пышақ сатып алғысы келсе). "Беттің қатаюы!" – деп сатушы көзін қиялы қуанып, себебін жұмбақ түрде көрсетеді. Бұл не?

Бір өнімдегі қарама-қарсы қасиеттер

Фразадан көрініп тұрғандай, бұл жағдайда тек өнімнің сыртқы жұқа қабаты термиялық өңдеуге ұшырайды. Болаттың шынықтыруды қажет ететіні туралы барлық адамдар, тіпті оның не екенін мүлдем білмейтіндер де бұлыңғыр болжайды. Бұл әдеттегі «темір кесек» жұмсақ және сынғыш ерекшеленеді. Бірақ мұндай құрметке неге үстірт ие? Шынықтыру металдың қасиеттерін өзгерту үшін қолданылады, бірақ жиі мәлімделгендей, қандай да бір жақсарту үшін емес. Кейбір жағдайларда пайдалы сапа, басқаларында зиянды болады. Файл қиын, өйткені олар үшін темір, алюминий немесе қоланы өңдеу оңай, бірақ оны майыстырғыңыз келсенемесе балғамен ұрсаңыз, жарылып кетеді. Бұл дұрыс емес кесу бұрышында жиі сынатын темір аралау дискіне де қатысты. Иілгіштікпен немесе икемділікпен біріктірілген қаттылықты беру үшін бетті қатайту қолданылады. Одан кейін өнімнің қасиеттері әртүрлі кристалдық құрылымдарға тән, кейде қарама-қарсы қасиеттерді біріктіре алады. Енді біз материалтану мәліметтерін қарастыруымыз керек.

Металдардың полиморфизмі туралы ең қарапайым идеялар

Бір металл кристалдық тордың пішініне байланысты әртүрлі физикалық қасиеттерге ие болуы мүмкін (қаттылық, тұтқырлық, иілгіштік, иілгіштік, серпімділік және т.б.) Механикалық параметрлерді өзгерту қабілеті полиморфизм деп аталады. Ұзақ уақыт бұрын, қарабайыр қару-жарақ жасау кезінде адамдар бір немесе басқа қылыштың немесе кескіштің сәтті шыққанын, оның өткірлігін ұзағырақ сақтайтынын және сынбайтынын байқады. Әрине, біздің ата-бабаларымыз металдың молекулалық құрылымдарымен таныс емес, олар бәріне интуитивті және эмпирикалық жолмен келген. Осылайша, олар эмпирикалық түрде, егер ұшы қыздырылған болса, онда оның температурасы жылтырдың реңктеріне байланысты екенін анықтады. Жылдам салқындату кезінде металда бір нәрсе өзгереді, ол қаттырақ немесе икемді болады. Қайта қыздырса, ол қайтадан бұрынғыдай, кейде одан да нашар болады. Осы уақытқа дейін, мысалы, мінсіз аңшылық пышағы қандай болуы керектігі туралы нақты идеялар қалыптасты. Сол кезде де беттік қатайту қолданылды, бірақ жиірекжергілікті деп аталатын, яғни нүктесі қатты, пышақтың ортасы икемді және пышақтың тұтқаға іргелес бөлігі пластиктен жасалған (ол аздап бүгілсін, бірақ сынбасын) пайдаланылды.

Ішінде не болып жатыр

Ерекше егжей-тегжейге тоқталмай, шынықтырылған болаттың құрылымы үш негізгі түрге болатындығын атап өткен жөн: мартенситтік, трооститтік және сорбиттік. Механикалық сипаттамалар осы кристалдық түзілімдердің қатынасына байланысты. Бұл жағдайда олардың қайсысы және қаттылыққа қалай әсер ететіні маңызды емес. Нәтиже металдың қаншалықты қызғанына және оның қаншалықты тез суытылатынына байланысты. Осылайша, бетінің қатаюы жоғарғы қабаттың температурасының жоғарылауымен және кейіннен салқындатумен, не сыртқы ортаға жылу беру нәтижесінде (сұйықтықтар, көбінесе мұнай, су және тұзды ерітінділер, ауа немесе басқа агенттер) нәтижесінде пайда болуы мүмкін. оның өнімге ішінара түсуіне. Бұл жағдайда жаңа кристалдық құрылымның пайда болуына әсер ететін критикалық температураға жету дәрежесіне байланысты полиморфты түрлендірулер қабаттарда жүреді.

Нәтижесінде келесі аймақтарда өзгеріс бар:

- Жоғарғы қатайтылған.

- Аралық, жартылай шыңдалған. Оны жылу әсер ететін аймақ деп те атайды.

- Азайтылған қаттылық аймағы.

- Өзгертілмеген интерьер.

Бетті қатайту әдістері

Жоғарғы қабатты келесі арқылы жасаңызқаттылықты бірнеше жолмен арттырды. Теміржол вагондарының серіппелері жай ғана беткі тығыздағышты жасайтын шағын металл шарлармен (атылған) атылады, ал металдың ішкі көлемі ұзақ мерзімді механикалық кернеуге төтеп беруге жеткілікті пластик болып қалады. Ең көне әдіс нысанды шашырату немесе ағынды ағынмен бірге ашық отта жылдам қыздыру болып саналады. Дәл осы технология бойынша дәстүрлі шығыс иілген пышақ (карамбит) жасалады. Беттік қатаюды қарқынды салқындату арқылы да жүргізуге болады. Газ-плазмалық, индукциялық, лазерлік және басқа әдістер де белгілі. Олардың кейбіріне тоқталған жөн.

HDTV

1930 жылдардың ортасында кеңес ғалымы В. П. Вологдин жоғары жиілікті токтардың көмегімен үлкен бөліктерге берілген біркелкі емес молекулалық құрылымды беру әдісін ойлап тапты. Машина жасау қарқынды дамыды, салаға сапаны жоғалтпай, жаппай өндірісті қамтамасыз ететін технологиялар қажет болды. HDTV бетінің қатаюы индукция құбылысына негізделген. Әдістің ерекшелігі қыздырылған қабаттың қалыңдығының сәулелену контурындағы токтың жиілігі мен шамасына тәуелділігінде. Бұл жағдайда нәтиже жоғары ықтималдықпен болжалады, сондықтан сапаны бақылау айтарлықтай жеңілдетілген. Сонымен қатар, әдіс иінді біліктерді және индуктор бойымен жылжытуға болатын басқа да үлкен объектілер сияқты жалпы өнімдер мен жинақтарды ретпен өңдеуге қолданылады.бүкіл ұзындығын көрсетеді. Бұл технологияның көмегімен пышақ сияқты шағын және тегіс объектілерді өңдеу үшін параметрлерді таңдау қиын. Жоғары жиілікті токтармен бетті шынықтыру беріктігі мен тозуға төзімділігі үстіңгі қабаттың механикалық қасиеттеріне байланысты салыстырмалы түрде көлемді өнімдерге қолданылады.

HDTV әдісін пайдалану мүмкіндіктері

Әдіс КСРО-ның қорғаныс әлеуеті үшін негізгі болып табылатын машина жасау саласының қарқынды дамуы жағдайында әзірленді, бұл оны қолдану ерекшеліктерінен көрінді. Тракторлардың, цистерналардың, автомобильдердің немесе ұшақтардың ең маңызды бөлшектері ықшам индуктордың жақтауына орналастыру үшін жеткілікті үлкен емес, олардың әрқайсысы үшін жабдықты жасау өте қымбат болды, ал егер ол ең үлкен өлшемдерге негізделген болса, содан кейін энергия шығындары орасан зор болды. Дегенмен, индукциялық корпусты қатайту кез келген өнімдерге қолданылады, салыстырмалы түрде кішкентайдан үлкенге дейін. Мысалы, редукторлар тісті тіспен айналдырып, HDTV-ге дәйекті түрде әсер етеді. Иінді біліктер мен кардан біліктерінің элементтері индуктордың бекітілген рамасының ішінде қозғала отырып, үздіксіз және дәйекті түрде қыздырылады, ал салқындатқыш (шашыратқыш) одан кейін бірден технологиялық процеске кіреді. Машинаның соңында дайындама дереу сумен шашырайды (осылайша аты «спрей» деген дауыссыз).

Ал, шынықтыру беті аз өнімдер индукторға тұтастай салынып, дәл осылай салқындатылады.

Лазер

Бұл құрылғыбіздің заманымызда адам қызметінің әртүрлі салаларында кеңінен қолданылған, металл өңдеуде қолданыс тапты. Әдіс кейіннен салқындатуды қажет етпейді, өйткені сәуленің әсері қысқа мерзімді және ол металдың ең жоғарғы қабатына әсер етіп, кристалдық құрылымда қажетті өзгерістерді тудырады. «Лазерлік қайрау» шынымен де, егер бұл әдіс оны өндіруде шынымен қолданылса, кескіш құралды ұзақ уақыт бойы қайраудың қажеті жоқтығын қамтамасыз етеді (ол негізінен олар үшін қолданылады). Дегенмен, біздің жалған дәуірде өнімдегі жазу әрқашан шындыққа сәйкес келмейтінін есте ұстаған жөн. Кейде көшедегі дүңгіршекте сатылатын арзан «көбелек» пышағы да осындай брендпен безендірілген. Лазер сәулесінің көмегімен бетті қатайту - қымбат технология, ол тек жетекші құрал өндірушілерге ғана қолжетімді.

Суық

Әдістің физикалық негізі терең мұздату кезінде аустениттік құрылымның мартенситке ауысуы нәтижесінде болат қаттылығының жоғарылау құбылысының ашылуы болды. Мұндай бетті шынықтыру КСРО-да А. П. Гуляев, Н. А. Минкевич және С. С. Штенберг жасаған әдіс бойынша жүргізіледі. Ол жоғары жылдамдықты кескіштер мен басқа да арнайы құрал бұйымдарын өндіру үшін өндірілгендер сияқты арнайы мақсаттарға арналған көміртекке (құрамында 0,5 пайыздан астам C) және легирленген болатқа қолданылады.

Электр жылыту

Жалпы, ол индукциялық шынықтырумен бірдей принципке негізделген, жалғыз айырмашылығы - қыздыру резистивті.үлкен мәндердің өту тогы және бөліктің кедергісі. Кіріс кернеуінің жиілігі қыздырылған қабаттың тереңдігіне бірдей әсер етеді, ал ол неғұрлым жоғары болса, соғұрлым ол жұқа болады. Қаттылықтың жоғарылаған беті миллиметрдің бөліктерінен оның бірнеше бірліктеріне дейін болуы мүмкін. Бұл өнімге қойылатын талаптарға және оның өлшемдеріне байланысты. HDTV-мен салыстырғанда электрорезистивті әдіс токтардың, температуралардың және қабат тереңдіктерінің кең ауқымына ие. Оның көмегімен, мысалы, сарбаздың штык пышағы сияқты массивті және ерекше сапалы бұйымды жасауға болады. Электр жылыту арқылы бетті қатайту үшін мұнай, су немесе басқа жылу қабылдағыштардағы технологиялық тексерілген салқындату режимі қажет.

Қорытынды

Сонымен, бетті қатайтудың негізгі міндеті - бұйымның ішінде сорбит немесе троостит сорттары қалатын, ал сыртында мартенсит қабаты түзілетін кристалдық құрылымды осылай бөлу. Бұған ең қарапайым және ең көнеден бастап ең технологиялық және заманауиға дейін бірнеше әдістермен қол жеткізуге болады. Кез келген жағдайда болатты жоғары сапалы шынықтыру өндіріс ережелерін сақтай отырып, жоғары біліктілік пен дәлдікті талап етеді. Барлық ережелерге сәйкес жасалған өнім арзан болуы мүмкін емес. Осы себепті жақсы асхана пышағы да, карамбит те қымбат. Лазер сәулесінің көмегімен бетті қатайту тек кескіш құралдар үшін жиі қолданылады.