Poladın səthi sərtləşməsi nədir? Səthin bərkidilməsi nə üçün istifadə olunur?

2024 Müəllif: Howard Calhoun | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-17 10:18

Metalların istilik müalicəsi sənəti bəşəriyyətə çoxdan məlumdur. Alətlərin, xüsusən də silahların hazırlanması ilə məşğul olan ustalar bunu özbaşına mənimsəmiş və ya uzun illər başqa daha təcrübəli mütəxəssislərin yanında oxumuşlar. Sirlər gizli saxlanılırdı, bu, əlbəttə ki, texnologiyanın yayılmasını ləngitdi, lakin müəyyən bir məqsəd üçün müəyyən bir məhsul istehsalçısının rəqabət qabiliyyətini artırdı. Orta əsr zirehçilərinin texnikalarından biri, qılıncların və qılıncların kəsici kənarlarına və nöqtələrinə bıçağın elastikliyi ilə birlikdə xüsusi sərtlik verən səthi sərtləşdirmə idi. Bu gün belə mülklər artıq heç kimi təəccübləndirmir, texnologiyalar kütləvi və geniş yayılıb.

Niyə adi bir insan bütün bunları bilsin?

Termik metal emalı üzrə mütəxəssislər üçün bu məqalə, çox güman ki, bir sıra sadəlövhlüklər və məlum faktlar kimi görünəcək. Bundan əlavə, onlar terminologiyada bəzi qeyri-dəqiqliklər tapa bilərlər. Təqdim olunan məlumatlar onlar üçün nəzərdə tutulmayıb, metallurgiyadan uzaq insanlara, həvəskarlara,adi bir masanın və ya qatlanan bıçağın gücü ilə yaxşı bıçaqdan necə fərqləndiyi, səthin sərtləşməsi ilə həcm sərtləşməsi və bu kimi məsələlərlə maraqlananlar. Məişət üçün lazım olan bu və ya digər əşyaları alarkən istehlakçı xeyli qiymət fərqi ilə üzləşir. Satıcı həmişə bir alətin (məsələn, açarın) ümumi xarici oxşarlığı olan digərindən daha bahalı olduğunu keyfiyyətli və başa düşülən şəkildə izah edə bilməz. O, çox güman ki, adi layman üçün anlaşılmaz olan anlayışlar və terminlərlə "beynini pudralamağa" çalışacaq. Adi dilə tərcümə edilərsə, bu izahatlar tənzimlənən açarın qırılmayacağını və ya daha uzun sürməyəcəyini və itiləmənin daha az tələb olunacağını bildirir (müştəri bıçaq almaq istəyirsə). "Səthin sərtləşməsi!" - satıcı xəyali ləzzətlə gözlərini zilləyərək səbəbini müəmmalı şəkildə göstərəcək. Bu nədir?

Bir məhsulda əks xüsusiyyətlər

İfadədən aydın olduğu kimi, bu halda məhsulun yalnız xarici nazik təbəqəsi istilik müalicəsinə məruz qalır. Poladın sərtləşməni tələb etməsi hər kəs, hətta bunun nə olduğunu bilməyənlər tərəfindən qeyri-müəyyən şəkildə təxmin edilir. Bu, adi "dəmir parçasından", yumşaq və kövrəkdən fərqlənir. Bəs niyə belə bir şərəfdən həzz alan səthidir? Sərtləşmə, tez-tez elan edildiyi kimi, bir növ təkmilləşdirmə üçün deyil, metalın xüsusiyyətlərini dəyişdirmək üçün istifadə olunur. Bəzi hallarda faydalı olan keyfiyyət, digərlərində zərərli olur. Fayl çətindir, çünki onlar üçün dəmir, alüminium və ya bürünc emal etmək asandır, ancaq onu əymək istəsənizya da çəkiclə vursan, çatlayar. Eyni şey tez-tez yanlış kəsmə bucağında qırılan mişar bıçağına da aiddir. Çeviklik və ya çeviklik ilə birlikdə sərtlik vermək üçün səthi sərtləşdirmə tətbiq olunur. Bundan sonra, məhsulun xüsusiyyətləri müxtəlif kristal strukturlarına xas olan, bəzən əksinə olan keyfiyyətləri birləşdirə bilər. İndi bəzi materialşünaslıq təfərrüatlarını araşdırmalıyıq.

Metalların polimorfizmi haqqında ən sadə fikirlər

Eyni metal kristal qəfəsin formasından asılı olaraq müxtəlif fiziki xassələrə (sərtlik, özlülük, çeviklik, elastiklik, elastiklik və s.) malik ola bilər, bu mexaniki parametrləri dəyişdirmək qabiliyyətinə polimorfizm deyilir. Uzun müddət əvvəl, ibtidai silahlar hazırlayarkən insanlar bu və ya digər qılıncın və ya b altanın daha uğurlu olduğunu, itiliyini daha uzun saxladığını və qırıldığını gördülər. Əlbəttə ki, əcdadlarımız metalın molekulyar strukturları ilə tanış deyildilər, onlar hər şeyə intuitiv və empirik olaraq gəldilər. Beləliklə, empirik olaraq kəşf etdilər ki, əgər uc qızdırılıbsa, onun temperaturu parıltının çalarlarından asılıdır. Sürətli soyutma ilə metalda nəsə dəyişir, ya sərtləşir, ya da daha çevik olur. Yenidən isidilirsə, yenə eyni olur, bəzən daha da pis olur. O vaxta qədər, məsələn, ideal bir ov bıçağının nə olması barədə kifayət qədər konkret fikirlər formalaşmışdı. Səthi sərtləşdirmə də o zaman istifadə olunurdu, lakin daha tez-tezsözdə yerli istifadə edilmişdir, yəni nöqtəsi möhkəm, bıçağın ortası çevik idi və bıçağın sapa bitişik hissəsi plastik idi (bir az əyilməsinə icazə verin, amma qırılmasın)

İçəridə nələr baş verir

Xüsusi təfərrüatlara varmadan qeyd etmək lazımdır ki, bərkimiş poladın strukturu üç əsas növdən ibarətdir: martenzit, troostit və sorbit. Mexanik xüsusiyyətlər bu kristal birləşmələrin nisbətindən asılıdır. Bu vəziyyətdə onlardan hansının və sərtliyə necə təsir etməsinin əhəmiyyəti yoxdur. Nəticə metalın nə qədər isti olmasından və nə qədər tez soyumasından asılıdır. Beləliklə, səthin sərtləşməsi yuxarı təbəqənin temperaturunun artması və sonradan soyuması ilə ya xarici mühitə istilik ötürülməsi (mayelər, ən çox yağ, su və duzlu su, hava və ya digər maddələr) nəticəsində baş verə bilər. onun məhsula qismən qaçmasına. Bu zaman kritik temperatura çatma dərəcəsindən asılı olaraq təbəqələrdə polimorfik transformasiyalar baş verir ki, bu da yeni kristal strukturun formalaşmasına təsir göstərir.

Nəticədə aşağıdakı zonalarda dəyişiklik var:

- Üstü bərkidilmiş.

- Aralıq, qismən bərkimiş. O, həmçinin istidən təsirlənən zona adlanır.

- Azaldılmış sərtlik sahəsi.

- Dəyişdirilməmiş interyer.

Səthi bərkitmə üsulları

Üst qat yaradınbir neçə yolla artan sərtlik. Dəmir yolu vaqon yayları sadəcə olaraq səthi möhür yaradan kiçik metal toplarla (atış) vurulur, metalın daxili həcmi isə uzunmüddətli mexaniki gərginliyə tab gətirmək üçün kifayət qədər plastik qalır. Ən qədim üsul, çiləmə və ya jet axını ilə müşayiət olunan açıq atəşdə bir obyektin sürətli qızdırılması hesab olunur. Məhz bu texnologiya ilə ənənəvi şərq əyri bıçağı (karambit) hazırlanır. Səthin bərkidilməsi intensiv soyutma yolu ilə də həyata keçirilə bilər. Qaz-plazma, induksiya, lazer və başqa üsullar da məlumdur. Onlardan bəziləri üzərində dayanmağa dəyər.

HDTV

1930-cu illərin ortalarında sovet alimi V. P. Vologdin yüksək tezlikli cərəyanlardan istifadə etməklə verilmiş qeyri-bərabər molekulyar quruluşun böyük hissələrə verilməsi üsulunu icad etdi. Maşınqayırma sürətlə inkişaf etdi, sənaye keyfiyyəti itirmədən kütləvi istehsalı təmin edən texnologiyalara ehtiyac duydu. HDTV-nin səthi sərtləşməsi induksiya fenomeninə əsaslanır. Metodun özəlliyi qızdırılan təbəqənin qalınlığının şüalanma döngəsindəki cərəyanın tezliyindən və böyüklüyündən asılılığındadır. Bu halda, nəticə yüksək ehtimal ilə proqnozlaşdırıla bilər, buna görə də keyfiyyətə nəzarət çox sadələşdirilmişdir. Bundan əlavə, üsul dirsək valları və indüktör boyunca hərəkət edə bilən digər böyük obyektlər kimi ümumi məhsulların və birləşmələrin ardıcıl olaraq emalı üçün tətbiq olunur.bütün uzunluğu ifşa edir. Bu texnologiya ilə bıçaq kimi kiçik və yastı obyektləri emal etmək üçün parametrləri seçmək çətindir. Yüksək tezlikli cərəyanlarla səthi bərkitmə gücü və aşınma müqaviməti üst təbəqənin mexaniki xüsusiyyətlərindən asılı olan nisbətən həcmli məhsullara şamil edilir.

HDTV metodundan istifadənin xüsusiyyətləri

Metod SSRİ-nin müdafiə potensialı üçün əsas olan maşınqayırma sənayesinin sürətli inkişafı şəraitində işlənib hazırlanmışdır ki, bu da onun tətbiqi xüsusiyyətlərində özünü göstərirdi. Traktorların, tankların, avtomobillərin və ya təyyarələrin ən vacib hissələri kompakt induktorun çərçivəsinə yerləşdiriləcək qədər böyük deyil, onların hər biri üçün avadanlıq hazırlamaq çox baha idi və əgər ən böyük ölçülərə əsasən hazırlanmışdırsa, sonra enerji xərcləri çox böyük oldu. Bununla belə, induksiyalı sərtləşdirmə nisbətən kiçikdən tutmuş nəhəng məhsullara qədər istənilən məhsula tətbiq edilir. Məsələn, dişlilər ardıcıl olaraq HDTV-yə məruz qalır, dişləri dişlərə çevirirlər. Krank vallarının və kardan vallarının elementləri davamlı və ardıcıl olaraq qızdırılır, induktorun sabit çərçivəsi daxilində hərəkət edir, soyuducu (çiləyici) isə ondan dərhal sonra texnoloji prosesə daxil edilir. Maşının sonunda iş parçası dərhal su ilə püskürtülür (buna görə də adı “sprey” ilə samitdir).

Yaxşı, kiçik sərtləşən səthə malik məhsullar bütövlükdə induktora yerləşdirilir və eyni şəkildə soyudulur.

Lazer

Bu cihazbizim dövrümüzdə insan fəaliyyətinin müxtəlif sahələrində kifayət qədər geniş istifadə edilən metal emalında tətbiq tapmışdır. Metod sonrakı soyutma tələb etmir, çünki şüanın təsiri qısamüddətlidir və o, metalın ən yuxarı təbəqəsinə təsir edərək kristal strukturunda istənilən dəyişikliklərə səbəb olur. "Lazer itiləmə" həqiqətən, bu üsul həqiqətən onun istehsalında istifadə olunursa, kəsici alətin uzun müddət itilənməsinə ehtiyac qalmamasını təmin edir (əsasən onlar üçün istifadə olunur). Lakin nəzərə almaq lazımdır ki, saxta dövrümüzdə məhsulun üzərindəki yazı heç də həmişə həqiqətə uyğun gəlmir. Bəzən küçə tövlələrində satılan bəzi ucuz "kəpənək" bıçağı da belə bir marka ilə bəzədilib. Lazer şüası ilə səthin bərkidilməsi bahalı texnologiyadır, o, yalnız aparıcı alət istehsalçıları üçün əlçatandır.

Soyuq

Metodun fiziki əsasını dərin dondurma zamanı austenit strukturunun martenzitə keçməsi nəticəsində poladın sərtliyinin artırılması fenomeninin kəşfi təşkil edirdi. Belə səthi bərkitmə SSRİ-də A. P. Qulyaev, N. A. Minkeviç və S. S. Ştenberq tərəfindən hazırlanmış üsula əsasən aparılır. Bu, yüksək sürətli kəsicilərin və digər xüsusi alət məhsullarının istehsalı üçün istehsal olunanlar kimi xüsusi məqsədlər üçün karbon (tərkibində 0,5 faizdən çox C olan) və lehimli polad üçün tətbiq edilir.

Elektrikli qızdırıcı

Ümumiyyətlə, o, induksiya ilə sərtləşmə ilə eyni prinsip əsasında qurulmuşdur, yeganə fərq, qızdırmanın müqavimətli olmasıdır.böyük dəyərlərin keçən cərəyanı və hissənin müqaviməti. Giriş gərginliyinin tezliyi eyni şəkildə qızdırılan təbəqənin dərinliyinə təsir göstərir və nə qədər yüksəkdirsə, o qədər incə olur. Artan sərtliyin səthi millimetrin fraksiyalarından tutmuş onun bir neçə vahidinə qədər dəyişə bilər. Bu, məhsula olan tələblərdən və onun ölçülərindən asılıdır. HDTV ilə müqayisədə elektrorezistiv metod cərəyanların, temperaturların və təbəqənin dərinliklərinin daha geniş diapazonuna malikdir. Onun köməyi ilə, məsələn, əsgər süngü bıçağı kimi kütləvi və xüsusi keyfiyyət tələb edən əşyalar hazırlana bilər. Elektrikli isitmə ilə səthin bərkidilməsi yağ, su və ya digər istilik qəbuledici maddələrdə texnoloji cəhətdən təsdiqlənmiş soyutma rejimini tələb edir.

Nəticələr

Beləliklə, səthin bərkidilməsinin əsas vəzifəsi məhsulun içərisində kristal quruluşun belə bir paylanmasıdır ki, onun içərisində sorbit və ya troostit növləri qalır və kənarda martensit təbəqəsi əmələ gəlir. Buna ən sadə və ən qədimdən tutmuş texnoloji cəhətdən ən inkişaf etmiş və müasir olana qədər bir neçə üsulla nail olmaq olar. Hər halda, poladın yüksək keyfiyyətli bərkidilməsi istehsal qaydalarına uyğun olaraq yüksək ixtisas və dəqiqlik tələb edir. Bütün qaydalara uyğun hazırlanmış məhsul ucuz ola bilməz. Bu səbəbdən həm yaxşı mətbəx bıçağı, həm də karambit bahadır. Lazer şüası ilə səthi bərkitmə ən çox yalnız kəsici alətlər üçün tətbiq edilir.