Oberflächenvergütung von Metallwerkstoffen

In der realen Produktion sind viele Maschinenteile wechselnden Belastungen wie Torsion und Biegung sowie Stoßbelastungen ausgesetzt. Die Oberflächenschicht ist Reibung, wechselnden oder pulsierenden Kontaktbeanspruchungen und manchmal auch Stößen ausgesetzt. Zum Beispiel Getriebewelle, Getriebezahnrad usw. Die Oberfläche dieser Teile ist einer höheren Belastung ausgesetzt als der Kern und erfordert daher eine höhere Festigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit innerhalb des begrenzten Tiefenbereichs der Arbeitsfläche, während der Kern eine ausreichende Plastizität und erfordert Verschleißfestigkeit. Haben Sie die Widerstandsfähigkeit, einem bestimmten Druck standzuhalten. Stoßbelastung. Basierend auf dieser Anforderung und den Abschreck- und Härtungsgesetzen metallischer Werkstoffe wurde das Oberflächenabschreckverfahren entwickelt.

Das Oberflächenhärten ist eines der wichtigen Mittel zur Verstärkung der Oberfläche von Metallwerkstoffen. Jedes Metallmaterial, dessen Festigkeit und Härte durch Abschrecken erhöht werden kann, kann durch Oberflächenabschrecken verstärkt werden.
Nach der Oberflächenabschreckbehandlung kann das Werkstück den Effekt „harte Oberfläche, aber zäher Kern“ erzielen, d . Werkstück und weist eine gute Zähigkeit und Dauerfestigkeit auf. Daher wird die Oberflächenabschreckung in der industriellen Produktion häufig eingesetzt.

Beim Oberflächenabschrecken handelt es sich um einen Wärmebehandlungsprozess, bei dem das Werkstück durch schnelles Erhitzen innerhalb eines begrenzten Tiefenbereichs auf der Oberfläche über den Phasenumwandlungspunkt erhitzt und dann schnell abgekühlt wird, um nur innerhalb eines bestimmten Tiefenbereichs auf der Oberfläche des Werkstücks Martensit zu erhalten Erreichen Sie den Zweck der Stärkung der Oberfläche des Werkstücks.
Zahnräder, Nocken, Kurbelwellen und verschiedene Wellenteile unterliegen wechselnden Belastungen wie Torsion und Biegung sowie Reibung und Stößen. Ihre Oberflächen unterliegen höheren Belastungen als ihre Kerne. Der Zweck des Oberflächenhärtens besteht darin, die Martensitstruktur innerhalb eines bestimmten Tiefenbereichs der Werkstückoberfläche zu erhalten, während der Kern an der Oberfläche abgeschreckt bleibt (Vergütungs- oder Normalisierungszustand), wodurch die erforderliche höhere Härte und Verschleißfestigkeit der Teileoberfläche erreicht wird. Eigenschaften, während der Kern eine gewisse Festigkeit, ausreichende Plastizität und Zähigkeit beibehält, d. h. die Oberfläche ist hart und der Kern zäh.
Nur um die Austenitisierungstemperatur innerhalb des begrenzten Tiefenbereichs der Werkstückoberfläche schnell zu erreichen, während die Kerntemperatur noch sehr niedrig ist, muss der Werkstückoberfläche eine extrem hohe Wärmeenergiedichte zugeführt werden (im Allgemeinen muss die Wärmeenergiedichte größer sein). Die Oberfläche wird schnell auf die Austenitisierungstemperatur erhitzt und die Wärme an der Oberfläche kühlt zunächst ab, bevor sie auf den Kern übertragen werden kann, wodurch die Kerntemperatur auf einer niedrigeren Temperatur gehalten wird.

In diesem Herzteil gibt es keinen Phasenwechsel. Es gibt viele Möglichkeiten, diesen schnellen Heizbedarf zu decken. Abhängig von der Wärmequelle umfasst das Abschrecken der Stahloberfläche hauptsächlich das Abschrecken der Induktionsheizfläche, das Abschrecken der Laserheizfläche, das Abschrecken der Flammenheizfläche usw. Darüber hinaus gibt es Elektronenstrahlerwärmung, elektrische Kontakterwärmung, Elektrolyterwärmung usw. Beim Oberflächenabschrecken wird a verwendet Verschiedene Heizmethoden wie Erhitzen, Plasmastrahl und fokussiertes Iso-Infrarot-Heizen.

Da die oben genannten Heizmethoden jeweils ihre eigenen Eigenschaften und Einschränkungen haben, werden sie alle unter bestimmten Bedingungen angewendet. Am häufigsten werden das Abschrecken mit Induktionsheizflächen und das Abschrecken mit Flammenheizflächen eingesetzt. Laserstrahlerwärmung und Elektronenstrahlerwärmung sind derzeit neue Heiz- und Abschreckmethoden mit hoher Energiedichte. Da sie einige Vorteile haben, die andere Methoden nicht haben, haben sie einige Anwendungen gefunden.

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) und Verschleißfestigkeit. B. Werkzeugmaschinenspindeln, Zahnräder, Kurbelwellen von Dieselmotoren, Nockenwellen usw. Im Prinzip gibt es Grauguss, Sphäroguss, Temperguss, legiertes Gusseisen usw. Die Matrix entspricht Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und Perlit und Ferrit als Matrix und kann oberflächenvergütet werden. Sphäroguss weist jedoch die beste Prozessleistung und umfassende mechanische Eigenschaften nach dem Oberflächenabschrecken auf und wird daher am häufigsten verwendet.
Nach dem Oberflächenabschrecken von Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt werden zwar die Oberflächenhärte und die Verschleißfestigkeit verbessert, die Plastizität und Zähigkeit des Kerns sind jedoch gering. Daher wird die Oberflächenhärtung von Kohlenstoffstahl vor allem bei Werkzeugen eingesetzt, die kleineren Stößen und Wechselbelastungen standhalten. Messwerkzeuge und hochgekühlte Walzen.
Der Verstärkungseffekt nach dem Oberflächenabschrecken von kohlenstoffarmem Stahl ist nicht signifikant und wird daher selten verwendet.