Uvod u uobičajene procese termičke obrade valjkastih lanaca

Uvod u uobičajene procese termičke obrade valjkastih lanaca
U procesu proizvodnje valjkastih lanaca, proces termičke obrade je ključna karika za poboljšanje njihovih performansi. Termičkom obradom se mogu značajno poboljšati čvrstoća, tvrdoća, otpornost na habanje i žilavost valjkastih lanaca, čime se produžava njihov vijek trajanja i ispunjavaju zahtjevi upotrebe u različitim složenim radnim uslovima. U nastavku slijedi detaljan uvod u nekoliko uobičajenih procesa termičke obrade valjkastih lanaca:

I. Proces kaljenja i otpuštanja
(I) Kaljenje
Kaljenje je proces zagrijavanja valjkastog lanca na određenu temperaturu (obično iznad Ac3 ili Ac1), održavanja topline određeni vremenski period, a zatim brzog hlađenja. Njegova svrha je da valjkasti lanac postigne visoku tvrdoću i martenzitnu strukturu visoke čvrstoće. Uobičajeno korišteni mediji za kaljenje uključuju vodu, ulje i slanu vodu. Voda ima brzu brzinu hlađenja i pogodna je za valjkaste lance jednostavnih oblika i malih dimenzija; ulje ima relativno sporu brzinu hlađenja i pogodno je za valjkaste lance složenih oblika i velikih dimenzija.
(II) Kaljenje
Otpuštanje je proces ponovnog zagrijavanja kaljenog valjkastog lanca na određenu temperaturu (obično ispod Ac1), održavanja topline, a zatim hlađenja. Njegova svrha je eliminiranje unutrašnjeg napona nastalog tokom procesa kaljenja, podešavanje tvrdoće i poboljšanje žilavosti. Prema temperaturi otpuštanja, može se podijeliti na niskotemperaturno otpuštanje (150℃-250℃), srednjotemperaturno otpuštanje (350℃-500℃) i visokotemperaturno otpuštanje (500℃-650℃). Niskotemperaturnim otpuštanjem može se dobiti struktura otpuštenog martenzita s visokom tvrdoćom i dobrom žilavošću; srednjotemperaturnim otpuštanjem može se dobiti struktura otpuštenog troostita s visokom granicom tečenja i dobrom plastičnošću i žilavošću; visokotemperaturnim otpuštanjem može se dobiti struktura otpuštenog troostita s dobrim sveobuhvatnim mehaničkim svojstvima.

2. Proces cementiranja
Cementacija služi za prodiranje atoma ugljika u površinu valjkastog lanca kako bi se formirao sloj s visokim udjelom ugljika i cementacijom, čime se poboljšava tvrdoća površine i otpornost na habanje, dok jezgro i dalje zadržava žilavost čelika s niskim udjelom ugljika. Procesi cementacije uključuju čvrsto cementiranje, plinsko cementiranje i tekuće cementiranje. Među njima, plinsko cementiranje je najčešće korišteno. Postavljanjem valjkastog lanca u atmosferu cementiranja, atomi ugljika se infiltriraju u površinu na određenoj temperaturi i vremenu. Nakon cementacije, obično je potrebno kaljenje i otpuštanje na niskim temperaturama kako bi se dodatno poboljšala tvrdoća površine i otpornost na habanje.

3. Proces nitriranja
Nitriranje je infiltracija atoma dušika u površinu valjkastog lanca kako bi se formirali nitridi, čime se poboljšava tvrdoća površine, otpornost na habanje i čvrstoća na zamor. Proces nitriranja uključuje plinsko nitriranje, ionsko nitriranje i tekuće nitriranje. Plinsko nitriranje je postavljanje valjkastog lanca u atmosferu koja sadrži dušik, gdje se na određenoj temperaturi i vremenu atomi dušika infiltriraju u površinu. Valjkasti lanac nakon nitriranja ima visoku površinsku tvrdoću, dobru otpornost na habanje i malu deformaciju, što je pogodno za valjkaste lance složenih oblika.

4. Proces karbonitriranja
Karbonitriranje je istovremeno infiltriranje ugljika i dušika u površinu valjkastog lanca kako bi se formirali karbonitridi, čime se poboljšava tvrdoća površine, otpornost na habanje i čvrstoća na zamor. Proces karbonitriranja uključuje plinsko karbonitriranje i tekuće karbonitriranje. Plinsko karbonitriranje je postavljanje valjkastog lanca u atmosferu koja sadrži ugljik i dušik, te na određenoj temperaturi i vremenu omogućava ugljiku i dušiku da istovremeno infiltriraju površinu. Valjkasti lanac nakon karbonitriranja ima visoku površinsku tvrdoću, dobru otpornost na habanje i dobre performanse protiv grizenja.

5. Proces žarenja
Žarenje je proces u kojem se valjkasti lanac zagrijava na određenu temperaturu (obično 30-50℃ iznad Ac3), drži toplim određeni vremenski period, polako hladi ispod 500℃ pomoću peći, a zatim hladi na zraku. Njegova svrha je smanjenje tvrdoće, poboljšanje plastičnosti i žilavosti te olakšavanje obrade i naknadne termičke obrade. Valjkasti lanac nakon žarenja ima ujednačenu strukturu i umjerenu tvrdoću, što može poboljšati performanse rezanja.

6. Proces normalizacije
Normalizacija je proces u kojem se valjkasti lanac zagrijava na određenu temperaturu (obično iznad Ac3 ili Acm), održava toplim, vadi iz peći i hladi na zraku. Njegova svrha je pročišćavanje zrna, ujednačavanje strukture, poboljšanje tvrdoće i čvrstoće te poboljšanje performansi rezanja. Valjkasti lanac nakon normalizacije ima ujednačenu strukturu i umjerenu tvrdoću, što se može koristiti kao završna toplinska obrada ili kao prethodna toplinska obrada.

7. Proces liječenja starenja
Starenje je proces u kojem se lanac valjka zagrijava na određenu temperaturu, održava toplim određeni vremenski period, a zatim hladi. Njegova svrha je eliminacija zaostalog napona, stabilizacija veličine i poboljšanje čvrstoće i tvrdoće. Starenje se dijeli na prirodno starenje i umjetno starenje. Prirodno starenje je postavljanje lanca valjka na sobnu temperaturu ili prirodne uvjete na duže vrijeme kako bi se postepeno eliminirao njegov zaostali napon; umjetno starenje je zagrijavanje lanca valjka na višu temperaturu i izvođenje starenja u kraćem vremenu.

8. Proces površinskog kaljenja
Površinsko kaljenje je proces zagrijavanja površine valjkastog lanca na određenu temperaturu i brzog hlađenja. Njegova svrha je poboljšanje tvrdoće površine i otpornosti na habanje, dok jezgro i dalje održava dobru žilavost. Procesi površinskog kaljenja uključuju površinsko kaljenje indukcijskim zagrijavanjem, površinsko kaljenje plamenom i površinsko kaljenje električnim kontaktnim zagrijavanjem. Indukcijsko površinsko kaljenje zagrijavanjem koristi toplinu generiranu induciranom strujom za zagrijavanje površine valjkastog lanca, što ima prednosti velike brzine zagrijavanja, dobrog kvaliteta kaljenja i male deformacije.

9. Proces površinskog ojačavanja
Proces površinskog ojačanja je formiranje sloja za ojačanje sa posebnim svojstvima na površini valjkastog lanca putem fizičkih ili hemijskih metoda, čime se poboljšava tvrdoća površine, otpornost na habanje i čvrstoća na zamor. Uobičajeni procesi površinskog ojačanja uključuju sačmarenje, ojačanje valjanjem, ojačanje infiltracijom metala itd. Sačmarenje je korištenje sačme velike brzine za udaranje u površinu valjkastog lanca, tako da se na površini stvara zaostali tlačni napon, čime se poboljšava čvrstoća na zamor; ojačanje valjanjem je korištenje alata za valjanje za valjanje površine valjkastog lanca, tako da površina proizvodi plastičnu deformaciju, čime se poboljšava tvrdoća površine i otpornost na habanje.

10. Proces boridiranja
Boriranje je infiltracija atoma bora u površinu valjkastog lanca kako bi se formirali boridi, čime se poboljšava tvrdoća površine i otpornost na habanje. Procesi boriranja uključuju plinsko boriranje i tekuće boriranje. Plinsko boriranje je postavljanje valjkastog lanca u atmosferu koja sadrži bor, te se na određenoj temperaturi i vremenu omogućava atomima bora da infiltriraju površinu. Valjkasti lanac nakon boriranja ima visoku površinsku tvrdoću, dobru otpornost na habanje i dobre performanse protiv grizenja.

11. Proces termičke obrade sekundarnim kaljenjem kompozita
Termička obrada sekundarnim kaljenjem složenih lanaca je napredni proces termičke obrade koji značajno poboljšava performanse valjkastih lanaca kroz dva procesa kaljenja i otpuštanja. Ovaj proces obično uključuje sljedeće korake:
(I) Prvo gašenje
Valjkasti lanac se zagrijava na višu temperaturu (obično višu od konvencionalne temperature kaljenja) kako bi se potpuno austenitizirala njegova unutrašnja struktura, a zatim se brzo hladi kako bi se formirala martenzitna struktura. Svrha ovog koraka je poboljšanje tvrdoće i čvrstoće valjkastog lanca.
(II) Prvo kaljenje
Valjkasti lanac se nakon prvog kaljenja zagrijava na srednju temperaturu (obično između 300℃-500℃), drži toplim određeni vremenski period, a zatim hladi. Svrha ovog koraka je eliminisanje unutrašnjeg napona nastalog tokom procesa kaljenja, uz podešavanje tvrdoće i poboljšanje žilavosti.
(III) Drugo gašenje
Nakon prvog popuštanja, lanac se ponovo zagrijava na višu temperaturu, ali nešto nižu od temperature prvog kaljenja, a zatim se brzo hladi. Svrha ovog koraka je dodatno poboljšanje martenzitne strukture i poboljšanje tvrdoće i otpornosti lanca na habanje.
(IV) Drugo kaljenje
Valjkasti lanac se nakon drugog kaljenja zagrijava na nižu temperaturu (obično između 150℃-250℃), drži toplim određeni vremenski period, a zatim hladi. Svrha ovog koraka je daljnje uklanjanje unutrašnjeg napona, stabilizacija veličine i održavanje visoke tvrdoće i otpornosti na habanje.

12. Proces tečnog cementiranja
Tečno cementiranje je poseban proces cementiranja koji omogućava atomima ugljika da prodru u površinu uranjanjem valjkastog lanca u tečni medij za cementiranje. Ovaj proces ima prednosti velike brzine cementiranja, ujednačenog sloja cementiranja i dobre upravljivosti. Pogodan je za valjkaste lance složenih oblika i s visokim zahtjevima za dimenzijsku tačnost. Nakon tečnog cementiranja, obično je potrebno kaljenje i otpuštanje na niskim temperaturama kako bi se dodatno poboljšala tvrdoća površine i otpornost na habanje.

13. Proces kaljenja
Kaljenje se odnosi na poboljšanje tvrdoće i otpornosti na habanje poboljšanjem unutrašnje strukture valjkastog lanca. Specifični koraci su sljedeći:
(I) Grijanje
Valjkasti lanac se zagrijava na temperaturu kaljenja kako bi se elementi poput ugljika i dušika otopili i raspršili u lancu.
(ii) Izolacija
Nakon postizanja temperature stvrdnjavanja, održavajte određeno vrijeme izolacije kako bi se elementi ravnomjerno raspršili i formirali čvrsti rastvor.
(iii) Hlađenje
Brzo ohladite lanac, čvrsti rastvor će formirati finozrnatu strukturu, poboljšati tvrdoću i otpornost na habanje.

14. Proces infiltracije metala
Proces infiltracije metala je infiltracija metalnih elemenata u površinu valjkastog lanca kako bi se formirali metalni spojevi, čime se poboljšava tvrdoća površine i otpornost na habanje. Uobičajeni procesi infiltracije metala uključuju hromiranje i infiltraciju vanadija. Proces hromiranja je postavljanje valjkastog lanca u atmosferu koja sadrži hrom, gdje se na određenoj temperaturi i vremenu atomi hroma infiltriraju u površinu i formiraju spojeve hroma, čime se poboljšava tvrdoća površine i otpornost na habanje.

15. Proces aluminizacije
Proces aluminizacije je infiltracija atoma aluminija u površinu valjkastog lanca kako bi se formirali spojevi aluminija, čime se poboljšava otpornost površine na oksidaciju i otpornost na koroziju. Procesi aluminizacije uključuju plinsku aluminizaciju i tekuću aluminizaciju. Plinska aluminizacija je postavljanje valjkastog lanca u atmosferu koja sadrži aluminij, gdje se na određenoj temperaturi i vremenu atomi aluminija infiltriraju u površinu. Površina valjkastog lanca nakon infiltracije aluminija ima dobru otpornost na oksidaciju i koroziju te je pogodna za upotrebu u okruženjima s visokom temperaturom i korozivnim okruženjima.

16. Proces infiltracije bakra
Proces infiltracije bakra je proces infiltracije atoma bakra u površinu valjkastog lanca kako bi se formirali spojevi bakra, čime se poboljšava otpornost na habanje površine i otpornost na grizenje. Proces infiltracije bakra uključuje infiltraciju plinskog bakra i infiltraciju tekućeg bakra. Infiltracija plinskog bakra je proces postavljanja valjkastog lanca u atmosferu koja sadrži bakar, gdje se na određenoj temperaturi i vremenu atomi bakra infiltriraju u površinu. Površina valjkastog lanca nakon infiltracije bakra ima dobru otpornost na habanje i otpornost na grizenje, te je pogodna za upotrebu u uvjetima velikih brzina i velikih opterećenja.

17. Proces infiltracije titana
Proces infiltracije titana je infiltracija atoma titana u površinu valjkastog lanca kako bi se formirali spojevi titana, čime se poboljšava tvrdoća površine i otpornost na habanje. Proces infiltracije titana uključuje infiltraciju plinskog titana i infiltraciju tekućeg titana. Infiltracija plinskog titana je postavljanje valjkastog lanca u atmosferu koja sadrži titan, gdje se na određenoj temperaturi i vremenu atomi titana infiltriraju u površinu. Površina valjkastog lanca nakon infiltracije titana ima dobru tvrdoću i otpornost na habanje, te je pogodna za radne uvjete s visokim zahtjevima za tvrdoću i visokom otpornošću na habanje.

18. Proces kobaltiranja
Proces kobaltiranja je infiltracija atoma kobalta u površinu valjkastog lanca kako bi se formirali spojevi kobalta, čime se poboljšava tvrdoća i otpornost površine na habanje. Proces kobaltiranja uključuje plinsko kobaltiranje i tekuće kobaltiranje. Plinsko kobaltiranje je postavljanje valjkastog lanca u atmosferu koja sadrži kobalt, te se na određenoj temperaturi i vremenu atomi kobalta infiltriraju u površinu. Površina valjkastog lanca nakon kobaltiranja ima dobru tvrdoću i otpornost na habanje te je pogodna za radne uvjete s visokim zahtjevima za tvrdoću i visokom otpornošću na habanje.

19. Proces cirkonizacije
Proces cirkonizacije je infiltracija atoma cirkonijuma u površinu valjkastog lanca kako bi se formirali spojevi cirkonijuma, čime se poboljšava tvrdoća i otpornost površine na habanje. Proces cirkonizacije uključuje plinsku cirkonizaciju i tekuću cirkonizaciju. Plinska cirkonizacija je postavljanje valjkastog lanca u atmosferu koja sadrži cirkonijum, te se na određenoj temperaturi i vremenu atomi cirkonijuma infiltriraju u površinu. Površina valjkastog lanca nakon cirkonizacije ima dobru tvrdoću i otpornost na habanje te je pogodna za radne uvjete s visokim zahtjevima za tvrdoću i visokim zahtjevima za otpornošću na habanje.

20. Proces infiltracije molibdena
Proces infiltracije molibdena je infiltracija atoma molibdena u površinu valjkastog lanca kako bi se formirali spojevi molibdena, čime se poboljšava tvrdoća i otpornost površine na habanje. Proces infiltracije molibdena uključuje infiltraciju plinskog molibdena i infiltraciju tekućeg molibdena. Infiltracija plinskog molibdena je postavljanje valjkastog lanca u atmosferu koja sadrži molibden, te se na određenoj temperaturi i vremenu omogućava atomima molibdena da infiltriraju površinu. Površina valjkastog lanca nakon infiltracije molibdena ima dobru tvrdoću i otpornost na habanje, te je pogodna za radne uvjete koji zahtijevaju visoku tvrdoću i visoku otpornost na habanje.