W dziedzinie współczesnych technologii materiałowych , gdzie limity wytrzymałości i żywotności są ciągle ciągle przekraczane, obróbka termochemiczna stopów jest fundamentalny proces , który pozwala umożliwia na nadanie częściom metalowym zupełnie nowych cech zewnętrznych. Nie to to jedynie hartowanie czy rozprężanie; to złożony technika, który w sobie wpływ podwyższonej temperatury z interakcją pierwiastków chemicznych , generując unikalne struktury na warstwie zewnętrznej elementu . Po co więc jest ona potrzebna ?
Co jest obróbka cieplno-chemiczna ?
Obróbka cieplno-chemiczna to technika, w którym warstwa zewnętrzna metalu jest zmieniana poprzez przenikanie do niej jednego lub kilku pierwiastków chemicznych w podwyższonej ciepła. W przeciwieństwie do pokrywania, gdzie warstwa powierzchniowa jest aplikowana na stop, w tym miejscu pierwiastki wnikają w głąb struktury tworzywa, generując nową warstwę o zmienionych cechach. Najczęściej napotykane rodzaje modyfikacji termochemicznej to:
Nawęglanie : Wprowadzanie pierwiastka węgla do powierzchni stali . Podnosi twardość i odporność na zużycie.
Azotowanie : Wprowadzanie pierwiastka azotu do powierzchni metalu . Ulepsza rezystancję na osłabienie, zużycie i korozję .
karbonitrowanie (karbaz.com.ua): Połączenie nawęglania i azotowania , wprowadzające jednocześnie węgiel i azot .
Chromowanie dyfuzyjne : Dodawanie pierwiastka chromu w względzie zwiększenia odporności na rdzewienie i wysokie temperatury .
Borydowanie : Dodawanie pierwiastka boru, generując ekstremalnie twarde powłoki o doskonałej odporności na ścieranie .
Dlaczego modyfikacja termochemiczna jest niezbędna?
Podstawowym celem obróbki cieplno-chemicznej jest modyfikacja tylko powierzchni części, przy jednoczesnym zachowaniu pozytywnych cech rdzenia . To znaczy to, że możemy osiągnąć połączenie atrybutów, które byłyby byłyby niemożliwe do uzyskania poprzez zastosowanie spójnego tworzywa lub innych metod modyfikacji. Oto fundamentalne przyczyny, dla których stosuje się ten technikę:
Zwiększona twardość zewnętrzna: Elementy pracujące w okolicznościach intensywnego tarcia i zużycia wymagają niezwykle odpornej warstwy zewnętrznej. Modyfikacja termochemiczna pozwala na uzyskanie znacznie większej odporności na wgniecenia niż same utwardzanie, co .
Wysoka odporność na zmęczenie : Wiele procesów termochemicznych (zwłaszcza nitrowanie) tworzy na powierzchni warstwie zewnętrznej naprężenia sprężające. Naprężenia te zapobiegają generowaniu się mikropęknięć , które przyczyną pęknięć zmęczeniowych . Dzięki temu, elementy mogą pracować pod większymi obciążeniami cyklicznymi przez dłuższy czas .
Poprawa rezystancji na rdzewienie: Wprowadzenie niektórych pierwiastków (np. chromu ) do powierzchni powierzchni stopu może istotnie podnieść jego odporność na funkcjonowanie agresywnych otoczeń, sprawiając część mocniej wytrzymałym w korozyjnych warunkach .
Zachowanie plastyczności środka: To jest fundamentalna korzyść. Mimo utwardzonej warstwy zewnętrznej, środek części pozostaje elastyczny i odporny na łamanie. To to niezwykle ważne w przypadku części narażonych na uderzenia lub potrzebujących pewnej sprężystości.
Redukcja kosztów i wagi : Zamiast używać drogich stopów o spójnych cechach w całej objętości , można użyć mniej kosztowny materiał na rdzeń i zmieniać tylko warstwę zewnętrzną, co zmniejsza wydatki i ciężar produktu .
Zwiększona żywotność oprzyrządowania i części : Wszystkie wymienione zalety składają się na znaczące wydłużenie żywotności części poddanych obróbce cieplno-chemicznej , co skutkuje się na mniejsze przestoje w wytwarzaniu i niższe wydatków eksploatacji .
Gdzie używana obróbka termochemiczna?
Obróbka cieplno-chemiczna jest niezastąpiona w niezliczonych gałęziach branży, gdzie są podwyższone wymagania dotyczące właściwości powierzchniowych . Do kluczowych aplikacji zaliczają się:
Sektor motoryzacyjny : Koła zębate , osie, czopy, krzywki, części obudów przekładni i jednostek napędowych (np. wałki rozrządu ).
Wytwarzanie oprzyrządowania: Przyrządy do skrawania, formy, stemple , formy do wtrysku.
Sektor maszynowy : Komponenty łożysk , zębatki , rolki , elementy urządzeń do pompowania i zaworów.
Przemysł lotniczy : Części jednostek napędowych i elementy budowy narażone na ścieranie i zmęczenie .
Sektor zbrojeniowy: Komponenty uzbrojenia wymagające wytrzymałości na zużycie i wysokich obciążeń .
Podsumowując , obróbka termochemiczna stopu to bardzo ważny technika, który pozwala pozwala na generowanie tworzyw o mieszanych cechach – odpornej i wytrzymałej na zużycie warstwie zewnętrznej oraz ciągliwym i wytrzymałym środku. To za sprawą niej możliwe jest produkowanie składowych zdolnych do działania w najbardziej wymagających trudnych warunkach , wydłużając ich żywotność i zwiększając solidność. To to kluczowa metoda dla niezliczonych nowatorskich rozwiązań inżynieryjnych .