Capacitatea de a rezista la abraziune și de a rezista la indentare sunt două atribute foarte importante ale anumitor tipuri de metale. Atunci când alegeți un tip de metal, un factor important de luat în considerare este duritatea acestuia, care este o măsură a acelor proprietăți. Suprafața cea mai exterioară a unui metal este, fără îndoială, cea mai importantă parte pentru a determina duritatea ideală. Acest lucru se datorează faptului că suprafața este cea care este lovită direct și abrazivă cel mai mult. Unele metale sunt supuse unui proces numit cementare pentru a-și schimba duritatea suprafeței pentru a garanta că duritatea unui substrat metalic este adecvată.
Ce este case Hardening?
Cementarea este un proces de tratament termic care întărește suprafața unui substrat metalic, menținând în același timp un miez mai moale. Acest lucru permite combinarea celor mai bune proprietăți ale unui metal moale și dur într-o singură parte.
În comparație cu o substanță tare, un material moale poate rezista mult mai bine la presiunile de impact. În plus, este mai puternic, mai ductil și mai dur, dar rezistența sa la uzură este insuficientă. Pentru a vă asigura că materialul nu se uzează de abraziune sau frecare, este esențială o bună rezistență la uzură. Putem minimiza foarte mult uzura materialului fara a sacrifica alte calitati doar prin intarirea exteriorului.
O suprafață subțire, întărită, poate fi obținută într-o varietate de moduri, inclusiv prin adăugarea de componente suplimentare la suprafață sau prin modificarea structurii cristaline. Dar temperaturile ridicate sunt aproape întotdeauna necesare pentru cementare, indiferent de metodă.
De ce Case Harden?
Există mai multe motive pentru a întări un material mai degrabă decât a încerca să întăriți un întreg obiect metalic. Un motiv este eficiența. Este nevoie de mai puțină energie și mai puțin timp pentru a încălzi suprafața exterioară a unui metal, spre deosebire de întreaga sa secțiune transversală. Aceste eficiențe pot duce la economii uriașe de costuri în operațiunile de producție la scară largă. Un alt motiv pentru care cementarea este utilizată pe scară largă este datorită performanței. Poate fi avantajos să existe un metal cu o înveliș exterior dur și un interior mai ductil. Un exemplu în acest sens ar fi atunci când un metal este necesar pentru a rezista la abraziune, dar trebuie totuși să poată absorbi un impact fără a duce la o fractură completă fragilă.
Ttipuri de metode de întărire
Principiul de întărire este destul de simplu. Dorim ca suprafața să formeze o structură tare cunoscută sub numele de martensită. Dar această structură se formează numai atunci când componentele din oțel sunt stinse la temperaturi ridicate și cu condiția ca conținutul de carbon al aliajului de oțel să fie suficient de mare.
Dacă conținutul de carbon este suficient, trebuie doar să încălzim și să stingem piesa. Dar dacă conținutul de carbon este scăzut sau dacă avem nevoie de duritate extremă, elemente precum carbonul și azotul trebuie adăugate pe suprafața materialului. Să ne uităm acum la diferitele procese utilizate pentru a realiza întărirea pe baza principiilor menționate mai sus.
Încălzire și stingere
În mod tradițional, încălzirea și călirea au fost folosite pentru a efectua călirea într-o serie de metale. O metodă de întărire a metalului este aplicarea unei flăcări de oxi-gaz direct pe componenta de oțel. Utilizarea încălzirii inductive are loc ocazional. Temperatura de suprafață a piesei de oțel crește rapid în ambele scenarii. Ca rezultat, structura cristalină de austenită înlocuiește structura cristalină de perlită.
Odată atinsă o temperatură stabilită, piesa este răcită rapid, adesea prin scufundarea în apă. Acest lucru modifică din nou structura cristalină, de data aceasta de la austenită la martensită, care este o structură deosebit de dură.
Deoarece doar suprafața suferă modificarea structurii cristaline, piesa se întărește doar la suprafață. Dar pentru ca piesa să beneficieze de această metodă, trebuie să existe suficient carbon în materialul original. În cazul conținutului scăzut de carbon (<0.3%) in the metal part, this method will not yield favourable results.
Carburarea
Dacă nivelurile de carbon sunt sub 0,3%, trebuie să adăugăm mai mult carbon piesei înainte de a o supune la încălzire + stingere. Trecerea unei piese prin procesul de carburare este o modalitate de a face asta.
Carburarea implică încălzirea componentei de oțel pentru o perioadă de timp predeterminată, în timp ce este prezentă o sursă exterioară de carbon. Carbonul din substanța carbonică difuzează în metal la temperaturi ridicate. Căldura mai mare și timpii de încălzire mai lungi fac ca carbonul să fie absorbit mai profund în suprafața metalică.
Odată ce carburarea crește conținutul de carbon al stratului de suprafață de oțel, îl trecem prin călire la flacără sau călire prin inducție pentru a crește duritatea.
Nitrurare
Pentru un aliaj de oțel care conține elemente precum aluminiu, crom și molibden, putem folosi nitrurarea pentru cementarea.
Piesa este încălzită în prezența azotului gazos și amoniacului disociat pentru a forma nitruri. Nitrururile cresc, de asemenea, duritatea materialului.
Deoarece articolul este încălzit la 620 de grade (1150 de grade F), nitrurarea are loc de obicei la temperaturi mai scăzute. Difuzia și duritatea care rezultă vor fi mai profunde cu cât se menține mai mult timp la această temperatură.
Ce tipuri de metale pot fi întărite?
Metalele care pot fi întărite sunt în general limitate la materiale feroase, deși există cazuri speciale, cum ar fi nitrurarea unor aliaje de titan sau aluminiu. Metalele feroase întărite în mod obișnuit sunt:
Oțel cu conținut scăzut de carbon
Oțel cu conținut ridicat de carbon
Fontă
Oțel slab aliat de înaltă rezistență
Oțel pentru scule
Otel inoxidabil
Unele componente comune care sunt întărite cu caz includ:
Unelte
Elemente de fixare
Arborii cu came
Tije
Ace
