Hlavný rozdiel - tvrdenie puzdra proti tvrdnutiu povrchu

Tepelné spracovanie je použitie tepla na úpravu vlastností materiálu, najmä v metalurgii. Je to typ priemyselného procesu, ktorý sa podieľa na zmene chemických a fyzikálnych vlastností kovov a kovových zliatin. Existujú štyri hlavné typy spôsobov tepelného spracovania ako žíhanie, popúšťanie, kalenie a normalizácia. Kalenie je proces zvyšovania tvrdosti kovu. Existujú dva hlavné typy procesov kalenia ako prípadové tvrdenie a povrchové tvrdenie. Hlavný rozdiel medzi prípadovým kalením a tvrdením povrchu je ten prípadové kalenie zvyšuje tvrdosť povrchu kovu infúziou prvkov na povrch materiálov, čím sa vytvorí tenká vrstva tvrdšej zliatiny, zatiaľ čo povrchové tvrdenie zvyšuje tvrdosť povrchu, zatiaľ čo jadro zostáva relatívne mäkké.

Pokryté kľúčové oblasti

1. Čo je to kalenie veci - Definícia, kroky metódy 2. Čo je to povrchové kalenie - Definícia, diferenciálne tvrdenie povrchu, diferenciálne tvrdenie povrchu kovovej štruktúry 3. Aký je rozdiel medzi tvrdením puzdra a tvrdením povrchu - Porovnanie kľúčových rozdielov

Kľúčové pojmy: austenitizačná teplota, nauhličovanie, kalenie, diferenciálne tepelné spracovanie, diferenciálne povrchové kalenie, plameňové kalenie, kalenie, indukčné kalenie, nitridácia, povrchové kalenie

Čo je to Case Hardening

Prípadové kalenie je proces tvrdnutia povrchu kovu infúziou prvkov na kovový povrch za vzniku tenkej vrstvy tvrdšej zliatiny. Táto vonkajšia vrstva sa nazýva „prípad“, čo vedie k pomenovaniu tohto procesu ako tvrdnutie prípadu.

Uvažujme prípadové kalenie mäkkej ocele ako príklad na pochopenie prípadového kalenia kovovej zliatiny. Metóda cementovania sa spravidla používa pre zliatiny kovov s nízkym obsahom uhlíka, ako je mäkká oceľ. Prvok, ktorý je infundovaný na povrchu, je uhlík. Uhlík sa nanáša do hĺbky približne 0,03 mm. Vďaka tomu je jadro ocele nedotknuté; vlastnosti sú teda nezmenené.

Proces kalenia puzdra

Obrázok 1: Oceľ sa pred infúziou uhlíka na povrch zahrieva na červeno

Existujú tri kroky procesu tvrdenia puzdra:

1. Oceľ sa zahrieva, až kým sa nezačne červene ohrievať.
2. Oceľ sa vyberie z ohniska a ponorí sa do vzorky prvku, ktorý sa infúzi na povrch (napr. Uhlík), a nechá sa trochu vychladnúť.
3. Oceľ sa opäť zohreje, až kým sa nezačne zahrievať na červeno, a ochladí sa studenou vodou.

Po vykonaní týchto krokov získa oceľ tvrdený povrch a mäkké jadro. Proces sa môže opakovať niekoľkokrát, aby sa zvýšila hĺbka „prípadu“. Jedným z najbežnejších zdrojov uhlíka na infúziu je prach z dreveného uhlia.

Čo je to povrchové kalenie

Povrchové tvrdnutie je proces zvýšenia tvrdosti vonkajšieho povrchu, zatiaľ čo jadro zostáva mäkké.

Proces tvrdnutia povrchu

Existujú dva spôsoby tvrdnutia povrchu:

1. Diferenciálne tvrdnutie povrchu
2. Diferenciálna kovová konštrukcia

Diferenciálne tvrdnutie povrchu

Diferenciálne tepelné spracovanie privádza iba povrch kovovej zliatiny na teplotu austenitizácie, pričom jadro je pod touto teplotou. Bezprostredne potom, čo povrch dosiahne túto teplotu, sa ochladí. Existujú dva hlavné procesy diferenciálneho tvrdnutia povrchu: plameňové kalenie a indukčné kalenie.

Kalenie plameňom

Proces kalenia plameňom používa O₂ plynový horák, aby sa povrch rýchlo dostal na teplotu austenitizácie, po ktorej nasleduje kalenie.

Indukčné kalenie

Tento proces je podobný procesu kalenia plameňom, ale namiesto plameňa sa používajú elektricky indukované cievky. Tieto cievky vytvárajú okolo cievok magnetické pole a indukujú ním elektrický prúd. V dôsledku elektrického odporu ocele sa oceľ zahrieva. Keď sa zahreje na požadovanú teplotu, rýchlo sa ochladí.

Obrázok 2: Plameňom kalené ozubené koleso

Diferenciálna kovová konštrukcia

Proces diferenciálneho tvrdenia povrchu kovovej štruktúry spôsobuje, že povrch je tvrdší ako vnútro kovu. To je možné vykonať dvoma rôznymi spôsobmi: nauhličením a nitridáciou

Nauhličovanie

Pri nauhličovaní je kovová zliatina umiestnená na niekoľko hodín na vysokú teplotu v uhlíkatom prostredí. Teplota by mala byť vyššia ako horná teplota transformácie kovu (kritická teplota). Potom sa uhlík absorbuje do ocele z uhlíkatého prostredia a pomaly difunduje do povrchových vrstiev.

Nitridovanie

Nitridačný proces využíva dusík a teplo. Obvykle sa používa pre vstrekovacie čerpadlá paliva. Pri tejto metóde je dusík namiesto uhlíka difundovaný na povrch ocele. Nitridáciu je možné vykonávať pri nižších teplotách ako pri nauhličovaní.

Rozdiel medzi tvrdnutím puzdra a tvrdením povrchu

Definícia

Kalenie puzdra: Prípadové kalenie je proces tvrdnutia povrchu kovu infúziou prvkov na kovový povrch za vzniku tenkej vrstvy tvrdšej zliatiny.

Povrchové kalenie: Povrchové tvrdnutie je proces zvyšovania tvrdosti vonkajšieho povrchu, zatiaľ čo jadro zostáva mäkké.

Metóda

Kalenie puzdra: Kalenie puzdra sa vykonáva červeným zahrievaním ocele, infúziou uhlíka na povrch a rýchlym kalením.

Povrchové kalenie: Povrchové tvrdenie sa vykonáva zahrievaním ocele na teplotu austenitizácie, pričom jadro sa udržiava pod touto teplotou, a potom sa povrch rýchlo kalí.

Hlavné použitie

Kalenie puzdra: Case kalenie sa bežne používa pre nízkouhlíkové zliatiny kovov, ako je mäkká oceľ.

Povrchové kalenie: Povrchové kalenie sa používa pre mnohé zariadenia vyrobené z ocele.

Kalenie

Kalenie puzdra: Kalenie puzdra nevyžaduje okamžité kalenie.

Povrchové kalenie: Povrchové tvrdnutie vyžaduje okamžité kalenie.

Záver

Kalenie je druh tepelného spracovania v metalurgii. Existujú dva typy procesov tvrdnutia ako prípadové tvrdenie a povrchové tvrdenie. Hlavný rozdiel medzi tvrdnutím puzdra a povrchovým tvrdením je ten, že prípadové kalenie zvyšuje tvrdosť povrchu kovu infúziou prvkov na povrch materiálov, pričom vytvára tenkú vrstvu tvrdšej zliatiny, zatiaľ čo povrchové tvrdenie zvyšuje tvrdosť povrchu, zatiaľ čo jadro zostáva. relatívne mäkké.

Referencia:

1. „Povrchové tvrdenie.“ Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, inc., 1. novembra 2016, K dispozícii tu. Himanshu Verma, „Procesy tepelného spracovania“. LinkedIn SlideShare, 4. mája 2017, k dispozícii tu.3. „Prípadové kalenie z mäkkej ocele“, TechnologyStudent, dostupné tu.

Obrázok so súhlasom:

1. „Kováčska práca“ Jeff Kubina z Columbie, Maryland-[1] (CC BY-SA 2.0) prostredníctvom Commons Wikimedia2. „Flame hardened sprocket“ od Zaereth-vlastná práca (CC BY-SA 4.0) cez Commons Wikimedia