Vad är ythärdning av stål? Vad används ythärdning till?

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Konsten att värmebehandling av metaller har varit känd för mänskligheten under lång tid. Hantverkarna som var involverade i tillverkningen av verktyg, och särskilt vapen, behärskade det på egen hand eller studerade i många år med andra mer erfarna specialister. Hemligheter hölls hemliga, vilket naturligtvis bromsade teknikens spridning, men ökade konkurrenskraften för en viss tillverkare av produkter för ett specifikt ändamål. En av teknikerna för medeltida pansarare var ythärdning, vilket ger skäreggar och spetsar hos svärd och sablar en speciell hårdhet, kombinerat med bladets flexibilitet. Idag överraskar inte sådana fastigheter längre någon, teknologier har blivit enorma och utbredda.

Varför skulle en vanlig människa veta allt detta?

Den här artikeln för specialister inom termisk metallbearbetning kommer med största sannolikhet att verka som en uppsättning plattityder och välkända fakta. Dessutom kan de hitta vissa felaktigheter i terminologin. Informationen som presenteras är inte avsedd för dem, den riktar sig till personer som är långt ifrån metallurgi, amatörer,de som är intresserade av hur ett vanligt bord eller fällkniv skiljer sig i styrka från ett bra blad, ythärdning från volymhärdning och liknande frågor. Vid köp av en eller annan vara som behövs i hushållet ställs konsumenten inför en betydande prisskillnad. Säljaren kan inte alltid på ett kvalificerat och begripligt sätt förklara varför ett verktyg (t.ex. en skiftnyckel) är mycket dyrare än ett annat med en generell extern likhet. Han kommer troligen att försöka "pudra sina hjärnor" med begrepp och termer som är obegripliga för den genomsnittlige lekmannen. Översatt till vanligt språk kommer dessa förklaringar att innebära att den justerbara skiftnyckeln inte går sönder eller håller längre, och slipning kommer att krävas mycket mindre ofta (om kunden vill köpa en kniv). "Ythärdning!" - säljaren kommer på mystiskt sätt att ange orsaken och rulla ögonen med imaginär förtjusning. Vad är det?

Motsatta egenskaper i en produkt

Som framgår av frasen, i det här fallet utsätts endast det yttre tunna lagret av produkten för värmebehandling. Att stål kräver härdning gissar alla vagt, även de som inte alls vet vad det är. Detta är vad det skiljer sig från den vanliga "järnbiten", mjuk och spröd. Men varför är det ytliga som åtnjuter sådan ära? Härdning används för att förändra metallens egenskaper, och inte för någon form av förbättring, som ofta deklareras. Kvalitet, användbar i vissa fall, blir skadlig i andra. Filen är hård, eftersom det är lätt för dem att bearbeta järn, aluminium eller brons, men om du försöker böja deneller slå den med en hammare så spricker den. Detsamma gäller bågfilsbladet som ofta går sönder vid fel skärvinkel. För att ge hårdhet i kombination med flexibilitet eller duktilitet appliceras ythärdning. Efter det kan produktens egenskaper kombinera egenskaper, ibland motsatta, karakteristiska för olika kristallstrukturer. Nu måste vi fördjupa oss i några materialvetenskapliga detaljer.

De enklaste idéerna om metallers polymorfism

Samma metall kan, beroende på formen på kristallgittret, ha olika fysikaliska egenskaper (hårdhet, viskositet, duktilitet, flexibilitet, elasticitet etc.) Denna förmåga att ändra mekaniska parametrar kallas polymorfism. För länge sedan, när man tillverkade primitiva vapen, märkte folk att ett eller annat svärd eller klyv visade sig vara mer framgångsrik, den behåller sin skärpa längre och går inte sönder. Naturligtvis var våra förfäder inte bekanta med metallens molekylära strukturer, de kom till allt intuitivt och empiriskt. Så empiriskt upptäckte de att om spetsen är uppvärmd beror dess temperatur på glödens nyanser. Med snabb kylning förändras något i metallen, den blir antingen hårdare eller mer flexibel. Om den värms upp igen blir den sig lik igen, och ibland till och med värre. Vid den tiden bildades ganska specifika idéer om vad till exempel en idealisk jaktkniv skulle vara. Ythärdning användes också då, men oftareden så kallade lokala användes, det vill säga en där spetsen var solid, mitten av bladet var flexibelt och den del av bladet som gränsade till handtaget var plast (låt det böjas lite, men inte gå sönder)

Vad händer inuti

Utan att gå in på särskilda detaljer bör det noteras att strukturen hos härdat stål är av tre huvudtyper: martensitisk, troostit och sorbit. De mekaniska egenskaperna beror på förhållandet mellan dessa kristallina formationer. I det här fallet spelar det ingen roll vilken av dem och hur påverkar hårdheten. Resultatet beror på hur varm metallen är och hur snabbt den svalnar. Ythärdning kan alltså uppstå med en ökning av det övre lagrets temperatur och efterföljande avkylning, antingen som ett resultat av värmeöverföring till den yttre miljön (vätskor, oftast olja, vatten och s altlösning, luft eller andra medel), eller p.g.a. till dess partiella flykt in i produkten. I detta fall sker polymorfa transformationer i lager, beroende på graden av att nå den kritiska temperaturen, vilket påverkar bildandet av en ny kristallstruktur.

Som ett resultat sker en förändring i följande zoner:

- Ovandel härdat.

- Medel, delvis härdad. Det kallas också för värmepåverkad zon.

- Område med reducerad hårdhet.

- Omodifierad interiör.

Ythärdningsmetoder

Skapa ett toppskikt medökad hårdhet, på flera sätt. Järnvägsvagnsfjädrar beskjuts helt enkelt med små metallkulor (skott) som skapar en yttätning, medan metallens inre volym förblir tillräckligt plastisk för att tåla långvarig mekanisk påfrestning. Den äldsta metoden anses vara snabb uppvärmning av ett föremål på öppen eld, åtföljd av sprutning eller jetflöde. Det är med denna teknik som en traditionell orientalisk böjd kniv (karambit) tillverkas. Ythärdning kan också utföras med hjälp av intensiv kylning. Gasplasma, induktion, laser och andra metoder är också kända. Några av dem är värda att uppehålla sig vid.

HDTV

I mitten av 1930-talet uppfann den sovjetiske vetenskapsmannen V. P. Vologdin en metod för att ge en given olikformig molekylstruktur till stora delar med hjälp av högfrekventa strömmar. Maskintekniken utvecklades snabbt, industrin behövde teknologier som säkerställde massproduktion utan att göra avkall på kvaliteten. Ythärdning av HDTV är baserad på fenomenet induktion. Metodens egenhet ligger i beroendet av det uppvärmda skiktets tjocklek på frekvensen och storleken på strömmen i strålningsslingan. I det här fallet är resultatet förutsägbart med en hög grad av sannolikhet, därför är kvalitetskontrollen mycket förenklad. Dessutom är metoden användbar för bearbetning av övergripande produkter och sammansättningar, såsom vevaxlar och andra stora föremål som kan flyttas längs induktorn, sekventiellt.exponerar hela längden. Med denna teknik är det svårt att välja parametrar för att bearbeta små och platta föremål, till exempel en kniv. Ythärdning med högfrekventa strömmar är tillämpbar på relativt skrymmande produkter, vars hållfasthet och slitstyrka beror på det översta lagrets mekaniska egenskaper.

Funktioner för att använda HDTV-metoden

Metoden utvecklades under villkoren för snabb utveckling av maskinbyggnadsindustrin, den viktigaste för Sovjetunionens försvarspotential, vilket manifesterades i detaljerna i dess tillämpning. De viktigaste delarna av traktorer, tankar, bilar eller flygplan är inte tillräckligt stora för att placeras i ramen på en kompakt induktor, det var för dyrt att tillverka utrustning för var och en av dem, och om den gjordes utifrån de största dimensionerna, då blev energikostnaderna enorma. Men induktionshärdning tillämpas på alla produkter, från relativt små till stora. Till exempel utsätts växlar för HDTV sekventiellt och vänder tand för tand. Elementen i vevaxlarna och kardanaxlarna värms kontinuerligt och sekventiellt och rör sig inuti induktorns fasta ram, medan kylaren (sprutan) ingår i den tekniska processen omedelbart efter den. I slutet av maskinen sprutas arbetsstycket omedelbart med vatten (därav namnet, konsonant med "spray").

Tja, produkter med en liten härdande yta placeras i induktorn som helhet och kyls på samma sätt.

Laser

Denna enheti vår tid, som används ganska brett inom olika områden av mänsklig verksamhet, har funnit tillämpning inom metallbearbetning. Metoden kräver ingen efterföljande kylning, eftersom strålens påverkan är kortvarig och den påverkar det översta lagret av metallen, vilket orsakar de önskade förändringarna i kristallstrukturen. "Laserslipning" säkerställer verkligen att det inte finns något behov av att skärpa skärverktyget under lång tid (det används främst för dem), om denna metod verkligen används vid tillverkningen. Man bör dock komma ihåg att inskriptionen på produkten inte alltid stämmer överens med sanningen i vår tid med förfalskning. Ibland är en billig "fjärilskniv" som säljs i ett gatustånd också dekorerad med ett sådant märke. Ythärdning med laserstråle är en dyr teknik, den är endast tillgänglig för ledande verktygstillverkare.

Kall

Den fysiska grunden för metoden var upptäckten av fenomenet att öka hårdheten hos stål som ett resultat av övergången av den austenitiska strukturen till martensitisk under djupfrysning. Sådan ythärdning utförs enligt metoden utvecklad av A. P. Gulyaev, N. A. Minkevich och S. S. Shtenberg i Sovjetunionen. Den är tillämplig på kol (som innehåller mer än 0,5 procent C) och legerat stål för speciella ändamål, såsom de som produceras för tillverkning av höghastighetsfräsar och andra specialverktygsprodukter.

Elvärme

I allmänhet är den byggd efter samma princip som induktionshärdning, med den enda skillnaden att uppvärmningen är resistiv, p.g.a.passerande ström av stora värden och delens resistans. Frekvensen på ingångsspänningen påverkar på samma sätt djupet på det uppvärmda lagret, och ju högre det är, desto tunnare är det. Ytan med ökad hårdhet kan variera från bråkdelar av en millimeter till flera av dess enheter. Det beror på kraven på produkten och dess dimensioner. Jämfört med HDTV har den elektroresistiva metoden ett bredare spektrum av strömmar, temperaturer och lagerdjup. Med hjälp av det, till exempel, kan en sådan massiv och krävande specialkvalitet som en soldats bajonettkniv göras. Ythärdning genom elektrisk uppvärmning kräver en teknologiskt verifierad kylning i olja, vatten eller andra värmemottagande medel.

slutsatser

Så, huvuduppgiften med ythärdning är en sådan fördelning av kristallstrukturen inuti produkten, i vilken varianter av sorbit eller troostit förblir inuti den, och ett lager av martensit bildas utanför. Detta kan uppnås med flera metoder, från de enklaste och äldsta till de mest tekniskt avancerade och moderna. Hur som helst kräver högkvalitativ härdning av stål hög kvalifikation och noggrannhet i enlighet med produktionsbestämmelserna. En produkt gjord enligt alla regler kan inte vara billig. Av denna anledning är både en bra kökskniv och karambit dyra. Ythärdning med laserstråle är vanligast bara för skärverktyg.