Uvod u uobičajene postupke toplinske obrade valjkastih lanaca

Uvod u uobičajene postupke toplinske obrade valjkastih lanaca
U procesu proizvodnje valjkastih lanaca, proces toplinske obrade ključna je karika za poboljšanje njihovih performansi. Toplinskom obradom mogu se značajno poboljšati čvrstoća, tvrdoća, otpornost na habanje i žilavost valjkastih lanaca, čime se produžuje njihov vijek trajanja i ispunjavaju zahtjevi upotrebe u raznim složenim radnim uvjetima. Slijedi detaljan uvod u nekoliko uobičajenih procesa toplinske obrade valjkastih lanaca:

I. Postupak kaljenja i popuštanja
(I) Gašenje
Kaljenje je proces zagrijavanja valjkastog lanca na određenu temperaturu (obično iznad Ac3 ili Ac1), održavanja topline određeno vrijeme, a zatim brzog hlađenja. Njegova je svrha postići visoku tvrdoću i čvrstoću martenzitne strukture valjkastog lanca. Uobičajeno korišteni mediji za kaljenje uključuju vodu, ulje i slanu vodu. Voda ima brzu brzinu hlađenja i prikladna je za valjkaste lance jednostavnih oblika i malih dimenzija; ulje ima relativno sporu brzinu hlađenja i prikladno 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 toplim, a zatim hlađenja. Njegova je svrha uklanjanje unutarnjeg naprezanja nastalog tijekom 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 razvlačenja te dobrom plastičnošću i žilavošću; visokotemperaturnim otpuštanjem može se dobiti struktura otpuštenog troostita s dobrim sveobuhvatnim mehaničkim svojstvima.

2. Postupak 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 jezgra i dalje zadržava žilavost čelika s niskim udjelom ugljika. Postupci cementacije uključuju čvrsto cementiranje, plinsko cementiranje i tekuće cementiranje. Među njima, plinsko cementiranje je najčešće korišteno. Stavljanjem valjkastog lanca u atmosferu cementacije, atomi ugljika se infiltriraju u površinu pri 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. Postupak 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. Postupak nitriranja uključuje plinsko nitriranje, ionsko nitriranje i tekuće nitriranje. Plinsko nitriranje je postavljanje valjkastog lanca u atmosferu koja sadrži dušik, gdje se pri 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. Postupak 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. Postupak karbonitriranja uključuje plinsko karbonitriranje i tekuće karbonitriranje. Plinsko karbonitriranje je postavljanje valjkastog lanca u atmosferu koja sadrži ugljik i dušik, te se na određenoj temperaturi i vremenu ugljik i dušik istovremeno infiltriraju u površinu. Valjkasti lanac nakon karbonitriranja ima visoku površinsku tvrdoću, dobru otpornost na habanje i dobru otpornost na grizenje.

5. Proces žarenja
Žarenje je proces u kojem se valjkasti lanac zagrijava na određenu temperaturu (obično 30-50 ℃ iznad Ac3), drži toplim određeno vrijeme, polako hladi ispod 500 ℃ pomoću peći, a zatim hladi na zraku. Njegova je svrha smanjenje tvrdoće, poboljšanje plastičnosti i žilavosti te olakšavanje obrade i naknadne toplinske 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 je svrha pročistiti zrna, ujednačiti strukturu, poboljšati tvrdoću i čvrstoću te poboljšati performanse 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 postupak u kojem se lanac valjka zagrijava na određenu temperaturu, održava toplim određeno vrijeme, a zatim hladi. Njegova je svrha uklanjanje zaostalog naprezanja, stabilizacija veličine te poboljšanje čvrstoće i tvrdoće. Starenje se dijeli na prirodno starenje i umjetno starenje. Prirodno starenje je postavljanje lanca valjka na sobnu temperaturu ili u prirodne uvjete dulje vrijeme kako bi se postupno uklonilo njegovo zaostalo naprezanje; umjetno starenje je zagrijavanje lanca valjka na višu temperaturu i provođenje starenja u kraćem vremenu.

8. Postupak površinskog kaljenja
Površinsko kaljenje je proces zagrijavanja površine valjkastog lanca na određenu temperaturu i brzog hlađenja. Njegova je svrha poboljšati tvrdoću površine i otpornost na habanje, dok jezgra i dalje održava dobru žilavost. Procesi površinskog kaljenja uključuju indukcijsko kaljenje površine zagrijavanjem, kaljenje površine plamenom i kaljenje površine električnim kontaktnim zagrijavanjem. Indukcijsko kaljenje površine zagrijavanjem koristi toplinu generiranu induciranom strujom za zagrijavanje površine valjkastog lanca, što ima prednosti velike brzine zagrijavanja, dobre kvalitete kaljenja i male deformacije.

9. Postupak površinskog ojačavanja
Proces površinskog ojačanja je stvaranje sloja za ojačanje s posebnim svojstvima na površini valjkastog lanca fizičkim ili kemijskim metodama, 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. Postupak boridiranja
Boriranje je infiltracija atoma bora u površinu valjkastog lanca kako bi se formirali boridi, čime se poboljšava tvrdoća površine i otpornost na habanje. Postupci 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 omogućuje atomima bora da infiltriraju površinu. Valjkasti lanac nakon boriranja ima visoku površinsku tvrdoću, dobru otpornost na habanje i dobru otpornost na grizenje.

11. Postupak toplinske obrade sekundarnim kaljenjem kompozita
Sekundarno kaljenje složenih lanaca je napredni proces toplinske obrade koji značajno poboljšava performanse valjkastih lanaca kroz dva procesa kaljenja i popuštanja. 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 unutarnja 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 nakon prvog kaljenja zagrijava se na srednju temperaturu (obično između 300 ℃-500 ℃), drži se toplim određeno vrijeme, a zatim se hladi. Svrha ovog koraka je uklanjanje unutarnjeg naprezanja nastalog tijekom procesa kaljenja, uz podešavanje tvrdoće i poboljšanje žilavosti.
(III) Drugo gašenje
Valjkasti lanac se nakon prvog popuštanja ponovno zagrijava na višu temperaturu, ali nešto nižu od temperature prvog kaljenja, a zatim se brzo hladi. Svrha ovog koraka je dodatno pročistiti martenzitnu strukturu i poboljšati tvrdoću i otpornost valjkastog lanca na habanje.
(IV) Drugo kaljenje
Valjkasti lanac nakon drugog kaljenja zagrijava se na nižu temperaturu (obično između 150 ℃ i 250 ℃), drži se toplim određeno vrijeme, a zatim se hladi. Svrha ovog koraka je dodatno uklanjanje unutarnjeg naprezanja, stabilizacija veličine i održavanje visoke tvrdoće i otpornosti na habanje.

12. Postupak tekućeg cementiranja
Tekuće cementiranje je poseban proces cementiranja koji omogućuje atomima ugljika prodiranje u površinu uranjanjem valjkastog lanca u tekući 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 točnost. Nakon tekućeg cementiranja, obično je potrebno kaljenje i otpuštanje na niskim temperaturama kako bi se dodatno poboljšala tvrdoća površine i otpornost na habanje.

13. Proces stvrdnjavanja
Kaljenje se odnosi na poboljšanje tvrdoće i otpornosti na habanje poboljšanjem unutarnje strukture valjkastog lanca. Specifični koraci su sljedeći:
(I) Grijanje
Valjkasti lanac se zagrijava na temperaturu kaljenja kako bi se otopili i raspršili elementi poput ugljika i dušika u lancu.
(ii) Izolacija
Nakon postizanja temperature stvrdnjavanja, održavajte određeno vrijeme izolacije kako bi se elementi ravnomjerno raspršili i formirali čvrstu otopinu.
(iii) Hlađenje
Brzo ohladite lanac, čvrsta otopina 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 kromiranje i infiltraciju vanadija. Proces kromiranja je postavljanje valjkastog lanca u atmosferu koja sadrži krom, a na određenoj temperaturi i vremenu, atomi kroma infiltriraju površinu kako bi formirali kromove spojeve, čime se poboljšava tvrdoća površine i otpornost na habanje.

15. Postupak aluminizacije
Proces aluminizacije je infiltracija atoma aluminija u površinu valjkastog lanca kako bi se formirali aluminijevi spojevi, 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 pri određenoj temperaturi i vremenu atomi aluminija infiltriraju u površinu. Površina valjkastog lanca nakon infiltracije aluminija ima dobru otpornost na oksidaciju i koroziju te je prikladna za upotrebu u okruženjima s visokim temperaturama i korozivnim okruženjima.

16. Postupak infiltracije bakra
Proces infiltracije bakra je infiltracija atoma bakra u površinu valjkastog lanca kako bi se formirali bakreni spojevi, 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 postavljanje valjkastog lanca u atmosferu koja sadrži bakar, a pri određenoj temperaturi i vremenu, atomi bakra se infiltriraju u površinu. Površina valjkastog lanca nakon infiltracije bakra ima dobru otpornost na habanje i otpornost na grizenje te je prikladna za upotrebu u uvjetima velikih brzina i velikih opterećenja.

17. Postupak 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, a pri određenoj temperaturi i vremenu atomi titana se infiltriraju u površinu. Površina valjkastog lanca nakon infiltracije titana ima dobru tvrdoću i otpornost na habanje te je prikladna za radne uvjete s visokim zahtjevima za tvrdoću i visokom otpornošću na habanje.

18. Postupak kobaltiranja
Proces kobaltiranja je infiltracija atoma kobalta u površinu valjkastog lanca kako bi se formirali kobaltni spojevi, 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 pri određenoj temperaturi i vremenu atomi kobalta infiltriraju u površinu. Površina valjkastog lanca nakon kobaltiranja ima dobru tvrdoću i otpornost na habanje te je prikladna za radne uvjete s visokim zahtjevima za tvrdoću i visokim zahtjevima za otpornost na habanje.

19. Postupak cirkonizacije
Proces cirkonizacije je infiltracija atoma cirkonija u površinu valjkastog lanca kako bi se formirali cirkonijevi spojevi, 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 cirkonij, te se pri određenoj temperaturi i vremenu atomi cirkonija infiltriraju u površinu. Površina valjkastog lanca nakon cirkonizacije ima dobru tvrdoću i otpornost na habanje te je prikladna za radne uvjete s visokim zahtjevima za tvrdoću i visokim zahtjevima za otpornost na habanje.

20. Postupak infiltracije molibdena
Proces infiltracije molibdena je infiltracija atoma molibdena u površinu valjkastog lanca kako bi se formirali molibdenski spojevi, 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 omogućuje atomima molibdena da infiltriraju površinu. Površina valjkastog lanca nakon infiltracije molibdena ima dobru tvrdoću i otpornost na habanje te je prikladna za radne uvjete koji zahtijevaju visoku tvrdoću i visoku otpornost na habanje.