Úvod do běžných procesů tepelného zpracování válečkových řetězů

Úvod do běžných procesů tepelného zpracování válečkových řetězů
V procesu výroby válečkových řetězů je tepelné zpracování klíčovým článkem pro zlepšení jejich výkonu. Tepelným zpracováním lze výrazně zlepšit pevnost, tvrdost, odolnost proti opotřebení a houževnatost válečkových řetězů, čímž se prodlouží jejich životnost a splní požadavky na použití v různých složitých pracovních podmínkách. Následuje podrobný úvod do několika běžných procesů tepelného zpracování válečkových řetězů:

I. Proces kalení a popouštění
(I) Kalení
Kalení je proces ohřevu válečkového řetězu na určitou teplotu (obvykle nad Ac3 nebo Ac1), jeho udržování v teple po určitou dobu a následné rychlé ochlazení. Jeho účelem je dosáhnout vysoké tvrdosti a pevnosti martenzitické struktury válečkového řetězu. Mezi běžně používaná kalicí média patří voda, olej a slaná voda. Voda má rychlou rychlost ochlazování a je vhodná pro válečkové řetězy jednoduchých tvarů a malých rozměrů; olej má relativně pomalou rychlost ochlazování a je vhodný pro válečkové řetězy složitých tvarů a velkých rozměrů.
(II) Popouštění
Popouštění je proces opětovného ohřevu kaleného válečkového řetězu na určitou teplotu (obvykle pod Ac1), jeho udržování v teple a následné ochlazování. Jeho účelem je eliminovat vnitřní pnutí vznikající během procesu kalení, upravit tvrdost a zlepšit houževnatost. Podle teploty popouštění se rozděluje na nízkoteplotní popouštění (150 °C–250 °C), středněteplotní popouštění (350 °C–500 °C) a vysokoteplotní popouštění (500 °C–650 °C). Nízkoteplotní popouštění umožňuje dosáhnout popouštěné martenzitické struktury s vysokou tvrdostí a dobrou houževnatostí; středněteplotní popouštění umožňuje dosáhnout popouštěné troostitické struktury s vysokou mezí kluzu a dobrou plasticitou a houževnatostí; vysokoteplotní popouštění umožňuje dosáhnout popouštěné troostitické struktury s dobrými komplexními mechanickými vlastnostmi.

2. Proces cementace
Cementace spočívá v pronikání atomů uhlíku do povrchu válečkového řetězu a vytvoření vrstvy s vysokým obsahem uhlíku nacelené oceli, čímž se zlepšuje tvrdost povrchu a odolnost proti opotřebení, zatímco jádro si stále zachovává houževnatost nízkouhlíkové oceli. Mezi procesy naceňování patří pevné naceňování, plynové naceňování a kapalné naceňování. Mezi nimi je plynové naceňování nejrozšířenější. Umístěním válečkového řetězu do nacelené atmosféry se atomy uhlíku infiltrují do povrchu při určité teplotě a čase. Po nacelení je obvykle nutné kalení a nízkoteplotní popouštění pro další zlepšení tvrdosti povrchu a odolnosti proti opotřebení.

3. Proces nitridace
Nitridace spočívá ve vdechnutí atomů dusíku do povrchu válečkového řetězu za vzniku nitridů, čímž se zlepšuje tvrdost povrchu, odolnost proti opotřebení a únavová pevnost. Proces nitridace zahrnuje plynovou nitridaci, iontovou nitridaci a kapalnou nitridaci. Plynová nitridace spočívá ve umístění válečkového řetězu do atmosféry obsahující dusík, kde se při určité teplotě a čase umožní atomům dusíku infiltrovat povrch. Válečkový řetěz má po nitridaci vysokou povrchovou tvrdost, dobrou odolnost proti opotřebení a malou deformaci, což je vhodné pro válečkové řetězy se složitými tvary.

4. Proces nitrokarbonizace
Karbonitridace spočívá ve současném infiltrování uhlíku a dusíku do povrchu válečkového řetězu za vzniku karbonitridů, čímž se zlepšuje tvrdost povrchu, odolnost proti opotřebení a únavová pevnost. Proces karbonitridace zahrnuje plynovou karbonitridaci a kapalnou karbonitridaci. Plynová karbonitridace spočívá ve umístění válečkového řetězu do atmosféry obsahující uhlík a dusík, kde se při určité teplotě a čase umožní současné infiltrování uhlíku a dusíku do povrchu. Válečkový řetěz po karbonitridaci má vysokou povrchovou tvrdost, dobrou odolnost proti opotřebení a dobrou odolnost proti zakousnutí.

5. Proces žíhání
Žíhání je proces, při kterém se válečkový řetěz zahřeje na určitou teplotu (obvykle 30–50 °C nad Ac3), udržuje se v teple po určitou dobu, pomalu se ochladí v peci pod 500 °C a poté se ochladí na vzduchu. Jeho účelem je snížit tvrdost, zlepšit plasticitu a houževnatost a usnadnit zpracování a následné tepelné zpracování. Válečkový řetěz má po žíhání jednotnou strukturu a střední tvrdost, což může zlepšit řezný výkon.

6. Normalizační proces
Normalizace je proces, při kterém se válečkový řetěz zahřeje na určitou teplotu (obvykle nad Ac3 nebo Acm), udržuje se v teple, vyjme se z pece a ochladí se na vzduchu. Jejím účelem je zjemnění zrn, sjednocení struktury, zlepšení tvrdosti a pevnosti a zlepšení řezného výkonu. Válečkový řetěz má po normalizaci jednotnou strukturu a střední tvrdost, což lze použít jako konečné tepelné zpracování nebo jako předběžné tepelné zpracování.

7. Proces léčby stárnutí
Stárnutí je proces, při kterém se válečkový řetěz zahřeje na určitou teplotu, udržuje se v teple po určitou dobu a poté se ochladí. Jeho účelem je odstranit zbytkové napětí, stabilizovat rozměry a zlepšit pevnost a tvrdost. Stárnutí se dělí na přirozené stárnutí a umělé stárnutí. Přirozené stárnutí spočívá v tom, že se válečkový řetěz dlouhodobě umístí do pokojové teploty nebo do přirozených podmínek, aby se postupně odstranilo jeho zbytkové napětí; umělé stárnutí spočívá v zahřátí válečkového řetězu na vyšší teplotu a provedení stárnutí v kratší době.

8. Proces povrchového kalení
Povrchové kalení je proces ohřevu povrchu válečkového řetězu na určitou teplotu a jeho rychlého ochlazení. Jeho účelem je zlepšit tvrdost povrchu a odolnost proti opotřebení, přičemž si jádro stále zachovává dobrou houževnatost. Mezi procesy povrchového kalení patří indukční ohřev povrchu, plamenný ohřev povrchu a elektrický kontaktní ohřev povrchu. Indukční ohřev povrchu využívá teplo generované indukovaným proudem k ohřevu povrchu válečkového řetězu, což má výhody vysoké rychlosti ohřevu, dobré kvality kalení a malé deformace.

9. Proces zpevnění povrchu
Proces zpevňování povrchu spočívá ve vytvoření zpevňující vrstvy se speciálními vlastnostmi na povrchu válečkového řetězu pomocí fyzikálních nebo chemických metod, čímž se zlepšuje tvrdost povrchu, odolnost proti opotřebení a únavová pevnost. Mezi běžné procesy zpevňování povrchu patří zpevňování kuličkováním, válcovací zpevňování, zpevňování infiltrací kovu atd. Zpevňování kuličkováním spočívá ve použití vysokorychlostních kuliček k nárazu na povrch válečkového řetězu, čímž se na povrchu vytváří zbytkové tlakové napětí, čímž se zlepšuje únavová pevnost; zpevňování válcováním spočívá ve použití válcovacích nástrojů k válcování povrchu válečkového řetězu, čímž se povrch plasticky deformuje, čímž se zlepšuje tvrdost povrchu a odolnost proti opotřebení.

10. Proces vyvrtávání
Borování spočívá ve vdechnutí atomů boru do povrchu válečkového řetězu za vzniku boridů, čímž se zlepšuje tvrdost povrchu a odolnost proti opotřebení. Mezi procesy boridace patří plynová boridace a kapalná boridace. Plynová boridace spočívá ve umístění válečkového řetězu do atmosféry obsahující bor, kde se při určité teplotě a čase umožní atomům boru infiltrovat povrch. Válečkový řetěz má po boridaci vysokou povrchovou tvrdost, dobrou odolnost proti opotřebení a dobrou ochranu proti zakousnutí.

11. Proces tepelného zpracování sekundárním kalením kompozitu
Tepelné zpracování sekundárním kalením je pokročilý proces tepelného zpracování, který výrazně zlepšuje výkon válečkových řetězů prostřednictvím dvou procesů kalení a popouštění. Tento proces obvykle zahrnuje následující kroky:
(I) První kalení
Válečkový řetěz se zahřeje na vyšší teplotu (obvykle vyšší než je konvenční teplota kalení), aby se jeho vnitřní struktura zcela austenitizovala, a poté se rychle ochladí, aby se vytvořila martenzitická struktura. Účelem tohoto kroku je zlepšit tvrdost a pevnost válečkového řetězu.
(II) První temperování
Válečkový řetěz se po prvním kalení zahřeje na střední teplotu (obvykle mezi 300 °C a 500 °C), udržuje se po určitou dobu v teple a poté se ochladí. Účelem tohoto kroku je eliminovat vnitřní pnutí vznikající během procesu kalení a zároveň upravit tvrdost a zlepšit houževnatost.
(III) Druhé kalení
Válečkový řetěz se po prvním popouštění znovu zahřeje na vyšší teplotu, ale o něco nižší než je teplota prvního kalení, a poté se prudce ochladí. Účelem tohoto kroku je dále zjemnit martenzitickou strukturu a zlepšit tvrdost a odolnost válečkového řetězu proti opotřebení.
(IV) Druhé temperování
Válečkový řetěz se po druhém kalení zahřeje na nižší teplotu (obvykle mezi 150 °C a 250 °C), udržuje se po určitou dobu v teple a poté se ochladí. Účelem tohoto kroku je dále eliminovat vnitřní pnutí, stabilizovat rozměry a udržet vysokou tvrdost a odolnost proti opotřebení.

12. Proces cementace v kapalině
Tekuté cementování je speciální proces cementování, který umožňuje atomům uhlíku proniknout do povrchu ponořením válečkového řetězu do tekutého cementačního média. Tento proces má výhody vysoké rychlosti cementování, rovnoměrné vrstvy cementování a dobré ovladatelnosti. Je vhodný pro válečkové řetězy se složitými tvary a vysokými požadavky na rozměrovou přesnost. Po tekuté cementaci je obvykle nutné kalení a nízkoteplotní popouštění pro další zlepšení tvrdosti povrchu a odolnosti proti opotřebení.

13. Proces kalení
Kalení se týká zlepšení tvrdosti a odolnosti proti opotřebení zlepšením vnitřní struktury válečkového řetězu. Konkrétní kroky jsou následující:
(I) Vytápění
Válečkový řetěz se zahřeje na teplotu kalení, aby se v řetězu rozpustily a difundovaly prvky, jako je uhlík a dusík.
(ii) Izolace
Po dosažení teploty vytvrzování dodržujte určitou dobu izolace, aby se prvky rovnoměrně rozptýlily a vytvořily pevný roztok.
(iii) Chlazení
Rychle ochlaďte řetěz, pevný roztok vytvoří jemnozrnnou strukturu, zlepší tvrdost a odolnost proti opotřebení.

14. Proces infiltrace kovů
Proces infiltrace kovu spočívá v infiltraci kovových prvků do povrchu válečkového řetězu za vzniku kovových sloučenin, čímž se zlepšuje tvrdost povrchu a odolnost proti opotřebení. Mezi běžné procesy infiltrace kovu patří chromování a infiltrace vanadu. Proces chromování spočívá v umístění válečkového řetězu do atmosféry obsahující chrom, kde při určité teplotě a čase atomy chromu infiltrují povrch za vzniku sloučenin chromu, čímž se zlepšuje tvrdost povrchu a odolnost proti opotřebení.

15. Proces hliníkování
Proces hliníkování spočívá v infiltraci atomů hliníku do povrchu válečkového řetězu za vzniku sloučenin hliníku, čímž se zlepšuje odolnost povrchu proti oxidaci a korozi. Procesy hliníkování zahrnují plynovou hliníkování a kapalnou hliníkování. Plynové hliníkování spočívá v umístění válečkového řetězu do atmosféry obsahující hliník, kde při určité teplotě a čase atomy hliníku infiltrují povrch. Povrch válečkového řetězu po infiltraci hliníku má dobrou odolnost proti oxidaci a korozi a je vhodný pro použití ve vysokoteplotním a korozivním prostředí.

16. Proces infiltrace mědi
Proces infiltrace mědi spočívá v infiltraci atomů mědi do povrchu válečkového řetězu za vzniku sloučenin mědi, čímž se zlepšuje odolnost povrchu proti opotřebení a odolnost proti zakousnutí. Proces infiltrace mědi zahrnuje infiltraci plynné mědi a infiltraci kapalné mědi. Infiltrace plynné mědi spočívá ve umístění válečkového řetězu do atmosféry obsahující měď, kde se při určité teplotě a čase atomy mědi infiltrují do povrchu. Povrch válečkového řetězu po infiltraci mědi má dobrou odolnost proti opotřebení a odolnost proti zakousnutí a je vhodný pro použití za vysokých rychlostí a při vysokém zatížení.

17. Proces infiltrace titanu
Proces infiltrace titanu spočívá v infiltraci atomů titanu do povrchu válečkového řetězu za vzniku sloučenin titanu, čímž se zlepšuje tvrdost povrchu a odolnost proti opotřebení. Proces infiltrace titanu zahrnuje plynnou infiltraci titanu a infiltraci tekutého titanu. Plynová infiltrace titanu spočívá ve umístění válečkového řetězu do atmosféry obsahující titan, kde se při určité teplotě a čase atomy titanu infiltrují do povrchu. Povrch válečkového řetězu po infiltraci titanu má dobrou tvrdost a odolnost proti opotřebení a je vhodný pro pracovní podmínky s vysokými požadavky na tvrdost a vysokou odolnost proti opotřebení.

18. Proces kobaltování
Proces kobaltování spočívá v infiltraci atomů kobaltu do povrchu válečkového řetězu za vzniku kobaltových sloučenin, čímž se zlepšuje tvrdost a odolnost povrchu proti opotřebení. Proces kobaltování zahrnuje plynové a kapalné kobaltování. Plynové kobaltování spočívá v umístění válečkového řetězu do atmosféry obsahující kobalt, kde se při určité teplotě a čase atomy kobaltu infiltrují do povrchu. Povrch válečkového řetězu po kobaltování má dobrou tvrdost a odolnost proti opotřebení a je vhodný pro pracovní podmínky s vysokými požadavky na tvrdost a vysokou odolnost proti opotřebení.

19. Proces zirkonizace
Proces zirkonizace spočívá v infiltraci atomů zirkonia do povrchu válečkového řetězu za vzniku sloučenin zirkonia, čímž se zlepšuje tvrdost a odolnost povrchu proti opotřebení. Proces zirkonizace zahrnuje plynovou zirkonizaci a kapalnou zirkonizaci. Plynová zirkonizace spočívá v umístění válečkového řetězu do atmosféry obsahující zirkon, kde se při určité teplotě a čase atomy zirkonia infiltrují do povrchu. Povrch válečkového řetězu po zirkonizaci má dobrou tvrdost a odolnost proti opotřebení a je vhodný pro pracovní podmínky s vysokými požadavky na tvrdost a vysokou odolnost proti opotřebení.

20. Proces infiltrace molybdenu
Proces infiltrace molybdenu spočívá v infiltraci atomů molybdenu do povrchu válečkového řetězu za vzniku sloučenin molybdenu, čímž se zlepšuje tvrdost a odolnost povrchu proti opotřebení. Proces infiltrace molybdenu zahrnuje infiltraci plynného molybdenu a infiltraci kapalného molybdenu. Infiltrace plynného molybdenu spočívá ve umístění válečkového řetězu do atmosféry obsahující molybden, kde se při určité teplotě a čase umožní infiltrace atomů molybdenu na povrch. Povrch válečkového řetězu po infiltraci molybdenu má dobrou tvrdost a odolnost proti opotřebení a je vhodný pro pracovní podmínky vyžadující vysokou tvrdost a vysokou odolnost proti opotřebení.