التبريد السطحي للمواد المعدنية

في الإنتاج الفعلي، تعمل العديد من أجزاء الماكينة تحت أحمال متناوبة مثل الالتواء والانحناء، بالإضافة إلى أحمال الصدمات. تتعرض الطبقة السطحية للاحتكاك وضغوط التلامس المتناوبة أو النابضة، وفي بعض الأحيان للصدمات. على سبيل المثال، عمود النقل، تروس النقل، إلخ. يتحمل سطح هذه الأجزاء ضغطًا أعلى من القلب، لذلك يتطلب قوة وصلابة ومقاومة تآكل أعلى ضمن نطاق العمق المحدود لسطح العمل، بينما يتطلب القلب مرونة كافية و ارتداء المقاومة. التمتع بالمرونة اللازمة لتحمل قدر معين من الضغط. حمل التأثير. وبناء على هذا المطلب وقوانين التسقية والتصلب للمواد المعدنية، تم تطوير عملية التسقية السطحية.

يعتبر تبريد السطح أحد الوسائل المهمة لتقوية سطح المواد المعدنية. أي مادة معدنية يمكن أن تزيد من قوتها وصلابتها من خلال التسقية يمكن تقويتها من خلال التسقية السطحية.
يمكن لقطعة الشغل بعد معالجة تبريد السطح أن تحقق تأثير "السطح الصلب ولكن اللب القوي"، أي أن السطح ليس فقط يتمتع بصلابة عالية وقوة ومقاومة للتآكل، ولكنه يتطابق أيضًا مع الهيكل الأساسي الذي تم الحصول عليه عن طريق المعالجة الحرارية الأولية لقطعة الشغل . الشغل ولها صلابة جيدة وقوة التعب. لذلك، يتم استخدام التبريد السطحي على نطاق واسع في الإنتاج الصناعي.

تبريد السطح هو عملية معالجة حرارية تستخدم التسخين السريع لتسخين قطعة العمل فوق نقطة تحويل الطور ضمن نطاق عمق محدود على السطح، ثم تبريدها بسرعة للحصول على مارتنسيت فقط ضمن نطاق عمق معين على سطح قطعة العمل إلى تحقيق الغرض من تعزيز سطح الشغل.
تعمل التروس، والكامات، وأعمدة الكرنك، وأجزاء العمود المختلفة تحت أحمال متناوبة مثل الالتواء والانحناء، وتخضع للاحتكاك والتأثير. تتعرض أسطحها لضغوط أعلى من قلوبها. الغرض من تبريد السطح هو الحصول على هيكل مارتنسيت ضمن نطاق عمق معين لسطح قطعة العمل، بينما يظل القلب مرويًا بالسطح (حالة التبريد والتلطيف أو التطبيع)، وبالتالي الحصول على الصلابة الأعلى المطلوبة ومقاومة التآكل لسطح الجزء. الخصائص، في حين يحتفظ اللب بقوة معينة، بما يكفي من اللدونة والمتانة، أي أن السطح صلب واللب صلب.
فقط من أجل الوصول بسرعة إلى درجة حرارة الأوستنيت ضمن نطاق العمق المحدود لسطح قطعة العمل، في حين أن درجة الحرارة الأساسية لا تزال منخفضة للغاية، يجب توفير كثافة طاقة حرارية عالية للغاية لسطح قطعة العمل (بشكل عام يجب أن تكون كثافة الطاقة الحرارية أكبر من أو يساوي 102 واط/سم2) لجعله يتم تسخين السطح بسرعة إلى درجة حرارة الأوستنيت، وتبرد الحرارة على السطح أولاً قبل أن يتم نقلها إلى القلب، مع الحفاظ على درجة الحرارة الأساسية عند درجة حرارة أقل.

لا يوجد أي تغيير في المرحلة في هذا الجزء من القلب. هناك طرق عديدة لتلبية متطلبات التسخين السريع هذه. اعتمادًا على مصدر الحرارة، فإن تبريد السطح الفولاذي يتضمن بشكل رئيسي تبريد السطح بالتسخين التعريفي، وتبريد السطح بالتسخين بالليزر، وتبريد السطح بالتسخين باللهب، وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك، هناك تسخين بشعاع الإلكترون، وتسخين بالتلامس الكهربائي، وتسخين المنحل بالكهرباء، وما إلى ذلك. مجموعة متنوعة من طرق التسخين، مثل التسخين وشعاع البلازما والتدفئة المركزة بالأشعة تحت الحمراء.

نظرًا لأن كل طرق التسخين المذكورة أعلاه لها خصائصها وقيودها الخاصة، يتم تطبيقها جميعًا في ظل ظروف معينة. الأكثر استخدامًا هي تبريد سطح التسخين التعريفي وتبريد سطح تسخين اللهب. يعد تسخين شعاع الليزر وتسخين شعاع الإلكترون حاليًا من طرق التسخين والتبريد الجديدة ذات كثافة الطاقة العالية. نظرًا لأنها تتمتع ببعض المزايا التي لا تتمتع بها الطرق الأخرى، فقد اكتسبت بعض التطبيقات.

Surface quenching is widely used in mechanical parts made of medium-carbon quenched and tempered steel or ductile iron with a carbon content of 0.4% to 0.5%. Since medium carbon quenched and tempered steel is surface quenched after quenching and tempering or normalizing pretreatment, it can not only maintain high comprehensive mechanical properties in the core, but also make the surface have high hardness (>50HRC) ومقاومة التآكل. الأداء، مثل مغزل الأدوات الآلية، والتروس، والأعمدة المرفقية لمحركات الديزل، وأعمدة الكامات، وما إلى ذلك. من حيث المبدأ، هناك الحديد الزهر الرمادي، والحديد المرن، والحديد الزهر القابل للطرق، وسبائك الحديد الزهر، وما إلى ذلك. المصفوفة تعادل الفولاذ الكربوني المتوسط ​​مع البيرليت والفريت كمصفوفة، ويمكن إخماد السطح. ومع ذلك، يتمتع حديد الدكتايل بأفضل أداء في العملية وله خصائص ميكانيكية شاملة عالية بعد تبريد السطح، لذلك فهو الأكثر استخدامًا على نطاق واسع.
بعد تبريد السطح للفولاذ عالي الكربون، على الرغم من تحسين صلابة السطح ومقاومة التآكل، فإن اللدونة والمتانة للقلب تكون منخفضة. لذلك، يتم استخدام تصلب سطح الفولاذ عالي الكربون بشكل أساسي للأدوات التي يمكنها تحمل التأثيرات الصغيرة والأحمال المتناوبة. أدوات القياس والبكرات شديدة التبريد.
إن تأثير التقوية بعد تبريد السطح للفولاذ منخفض الكربون ليس كبيرًا، لذلك نادرًا ما يتم استخدامه.