Įvadas į įprastus ritininių grandinių terminio apdorojimo procesus

Įvadas į įprastus ritininių grandinių terminio apdorojimo procesus
Gaminant ritinines grandines, terminio apdorojimo procesas yra pagrindinė grandis, gerinanti jų eksploatacines savybes. Terminio apdorojimo būdu galima žymiai pagerinti ritininių grandinių stiprumą, kietumą, atsparumą dilimui ir tvirtumą, taip pailginant jų tarnavimo laiką ir atitinkant naudojimo reikalavimus įvairiomis sudėtingomis darbo sąlygomis. Toliau pateikiamas išsamus kelių įprastų ritininių grandinių terminio apdorojimo procesų pristatymas:

I. Grūdinimo ir atleidimo procesas
(I) Grūdinimas
Grūdinimas – tai ritininės grandinės kaitinimo iki tam tikros temperatūros (dažniausiai aukštesnės nei Ac3 arba Ac1), šilumos palaikymo tam tikrą laiką ir po to greito aušinimo procesas. Jo tikslas – suteikti ritininei grandinei didelį kietumą ir stiprumą martensitinę struktūrą. Dažniausiai naudojamos gesinimo terpės yra vanduo, aliejus ir sūrus vanduo. Vanduo greitai vėsta ir tinka paprastų formų ir mažų dydžių ritininėms grandinėms; aliejus lėtai vėsta ir tinka sudėtingų formų ir didelių dydžių ritininėms grandinėms.
(II) Grūdinimas
Grūdinimas – tai procesas, kurio metu grūdinta ritininė grandinė pakartotinai kaitinama iki tam tikros temperatūros (dažniausiai žemesnės nei Ac1), palaikoma šilta ir po to atvėsinama. Jo tikslas – pašalinti grūdinimo proceso metu susidariusius vidinius įtempius, sureguliuoti kietumą ir pagerinti tvirtumą. Pagal grūdinimo temperatūrą jį galima suskirstyti į žemos temperatūros grūdinimą (150 ℃–250 ℃), vidutinės temperatūros grūdinimą (350 ℃–500 ℃) ir aukštos temperatūros grūdinimą (500 ℃–650 ℃). Žemos temperatūros grūdinimas gali gauti grūdinto martensito struktūrą, pasižyminčią dideliu kietumu ir geru tvirtumu; vidutinės temperatūros grūdinimas gali gauti grūdinto troostito struktūrą, pasižyminčią didele takumo riba, geru plastiškumu ir tvirtumu; aukštos temperatūros grūdinimas gali gauti grūdinto troostito struktūrą, pasižyminčią geromis visapusiškomis mechaninėmis savybėmis.

2. Anglinimo procesas
Anglinimas – tai anglies atomų įsiskverbimas į ritininės grandinės paviršių ir didelio anglies kiekio anglies sluoksnis, taip pagerinant paviršiaus kietumą ir atsparumą dilimui, o šerdis išlaiko mažo anglies kiekio plieno tvirtumą. Anglinimo procesai apima kietąjį anglies įdeginimą, dujinį anglies įdeginimą ir skystąjį anglies įdeginimą. Iš jų dujinis anglies įdeginimas yra plačiausiai naudojamas. Įdedant ritininę grandinę įanglinimo atmosferoje, tam tikroje temperatūroje ir tam tikru laiku anglies atomai infiltruojami į paviršių. Po anglies įdeginimo, norint dar labiau pagerinti paviršiaus kietumą ir atsparumą dilimui, paprastai atliekamas grūdinimas ir atleidimas žemoje temperatūroje.

3. Nitridavimo procesas
Nitridavimas – tai azoto atomų infiltracija į ritininės grandinės paviršių, sudarant nitridus, taip pagerinant paviršiaus kietumą, atsparumą dilimui ir stiprumą nuovargiui. Nitridavimo procesas apima dujų nitridavimą, jonų nitridavimą ir skystąjį nitridavimą. Dujų nitridavimas – tai ritininės grandinės patalpinimas azoto turinčioje atmosferoje, o tam tikroje temperatūroje ir tam tikru laiku azoto atomai gali infiltruotis į paviršių. Po nitridavimo ritininė grandinė pasižymi dideliu paviršiaus kietumu, geru atsparumu dilimui ir maža deformacija, todėl tinka sudėtingų formų ritininėms grandinėms.

4. Karbonitridavimo procesas
Karbonitridavimas – tai anglies ir azoto vienu metu įsiskverbimas į ritininės grandinės paviršių, susidarant karbonitridams, taip pagerinant paviršiaus kietumą, atsparumą dilimui ir stiprumą nuovargiui. Karbonitridavimo procesas apima dujinį karbonitridavimą ir skystąjį karbonitridavimą. Dujinis karbonitridavimas – tai ritininės grandinės patalpinimas į atmosferą, kurioje yra anglies ir azoto, ir tam tikroje temperatūroje bei tam tikru laiku anglis bei azotas vienu metu įsiskverbia į paviršių. Po karbonitridavimo ritininė grandinė pasižymi dideliu paviršiaus kietumu, geru atsparumu dilimui ir geromis apsaugos nuo įbrėžimų savybėmis.

5. Atkaitinimo procesas
Atkaitinimas – tai procesas, kurio metu ritininė grandinė kaitinama iki tam tikros temperatūros (paprastai 30–50 ℃ virš Ac3), tam tikrą laiką laikoma šilta, lėtai atvėsinama krosnyje iki žemesnės nei 500 ℃ temperatūros, o po to atvėsinama ore. Šio proceso tikslas – sumažinti kietumą, pagerinti plastiškumą ir tvirtumą, palengvinti apdorojimą ir vėlesnį terminį apdorojimą. Atkaitinta ritininė grandinė įgauna vienodą struktūrą ir vidutinį kietumą, o tai gali pagerinti pjovimo našumą.

6. Normalizavimo procesas
Normalizavimas – tai procesas, kurio metu ritininė grandinė įkaitinama iki tam tikros temperatūros (dažniausiai aukštesnės nei Ac3 arba Acm), palaikoma šilta, išimama iš krosnies ir aušinama ore. Jo tikslas – susmulkinti grūdelius, suvienodinti struktūrą, pagerinti kietumą ir stiprumą bei pjovimo našumą. Po normalizavimo ritininė grandinė įgauna vienodą struktūrą ir vidutinį kietumą, todėl gali būti naudojama kaip galutinis arba preliminarus terminis apdorojimas.

7. Senėjimo gydymo procesas
Sendinimo apdorojimas – tai procesas, kurio metu ritininė grandinė įkaitinama iki tam tikros temperatūros, tam tikrą laiką laikoma šilta, o tada atvėsinama. Jo tikslas – pašalinti liekamuosius įtempius, stabilizuoti dydį ir pagerinti stiprumą bei kietumą. Sendinimo apdorojimas skirstomas į natūralų ir dirbtinį sendinimą. Natūralus sendinimas – tai ritininės grandinės laikymas kambario temperatūroje arba natūraliose sąlygose ilgą laiką, siekiant palaipsniui pašalinti liekamuosius įtempius; dirbtinis sendinimas – tai ritininės grandinės kaitinimas iki aukštesnės temperatūros ir sendinimo apdorojimas atliekamas per trumpesnį laiką.

8. Paviršiaus gesinimo procesas
Paviršiaus gesinimas – tai ritininės grandinės paviršiaus kaitinimo iki tam tikros temperatūros ir greito aušinimo procesas. Jo tikslas – pagerinti paviršiaus kietumą ir atsparumą dilimui, išlaikant gerą šerdies tvirtumą. Paviršiaus gesinimo procesai apima indukcinį paviršiaus gesinimą, liepsnos paviršiaus gesinimą ir elektrinio kontaktinio šildymo paviršiaus gesinimą. Indukcinio šildymo paviršiaus gesinimo metu ritininės grandinės paviršiui šildyti naudojama indukuotos srovės sukurta šiluma, todėl jos privalumai yra didelis kaitinimo greitis, gera gesinimo kokybė ir maža deformacija.

9. Paviršiaus stiprinimo procesas
Paviršiaus stiprinimo procesas – tai fizikiniais arba cheminiais metodais ant ritininės grandinės paviršiaus suformuotas specialių savybių turintis sutvirtinimo sluoksnis, taip pagerinant paviršiaus kietumą, atsparumą dilimui ir atsparumą nuovargiui. Įprasti paviršiaus stiprinimo procesai apima šratavimą, valcavimą, metalo infiltracijos stiprinimą ir kt. Šratavimas – tai didelio greičio šratavimo smūgis į ritininės grandinės paviršių, kad paviršiuje susidarytų liekamasis gniuždymo įtempis, taip pagerinant atsparumą nuovargiui; valcavimas – tai ritininės grandinės paviršiaus valcavimas valcavimo įrankiais, kad paviršius deformuotųsi plastiškai, taip pagerinant paviršiaus kietumą ir atsparumą dilimui.

10. Gręžimo procesas
Boridavimas – tai boro atomų infiltracija į ritininės grandinės paviršių, kad susidarytų boridai, taip pagerinant paviršiaus kietumą ir atsparumą dilimui. Boridavimo procesai apima dujų boridavimą ir skysčio boridavimą. Dujų boridavimas – tai ritininės grandinės patalpinimas į boro turinčią atmosferą, o tam tikroje temperatūroje ir tam tikru laiku boro atomai gali infiltruotis į paviršių. Po boridavimo ritininė grandinė pasižymi dideliu paviršiaus kietumu, geru atsparumu dilimui ir geromis apsaugos nuo įbrėžimų savybėmis.

11. Kompozitinio antrinio gesinimo terminio apdorojimo procesas
Antrinis sudėtinis grūdinimas yra pažangus terminio apdorojimo procesas, kuris žymiai pagerina ritininių grandinių našumą, taikant du grūdinimo ir atleidimo procesus. Šis procesas paprastai apima šiuos veiksmus:
(I) Pirmasis gesinimas
Ritininė grandinė kaitinama iki aukštesnės temperatūros (paprastai aukštesnės nei įprasta grūdinimo temperatūra), kad visiškai austenitizuotų jos vidinę struktūrą, o po to greitai aušinama, kad susidarytų martensitinė struktūra. Šio etapo tikslas – pagerinti ritininės grandinės kietumą ir stiprumą.
(II) Pirmasis grūdinimas
Po pirmojo grūdinimo ritininė grandinė kaitinama iki vidutinės temperatūros (paprastai nuo 300 ℃ iki 500 ℃), tam tikrą laiką laikoma šilta, o tada aušinama. Šio etapo tikslas – pašalinti grūdinimo proceso metu susidariusį vidinį įtempį, tuo pačiu reguliuojant kietumą ir gerinant tvirtumą.
(III) Antrasis gesinimas
Po pirmojo atleidimo ritininė grandinė vėl kaitinama iki aukštesnės temperatūros, bet šiek tiek žemesnės nei pirmojo atleidimo temperatūra, o po to greitai atvėsinama. Šio etapo tikslas – dar labiau patobulinti martensitinę struktūrą ir pagerinti ritininės grandinės kietumą bei atsparumą dilimui.
(IV) Antrasis grūdinimas
Po antrojo grūdinimo ritininė grandinė kaitinama iki žemesnės temperatūros (paprastai nuo 150 ℃ iki 250 ℃), tam tikrą laiką laikoma šilta, o tada aušinama. Šio etapo tikslas – dar labiau pašalinti vidinius įtempius, stabilizuoti dydį ir išlaikyti didelį kietumą bei atsparumą dilimui.

12. Skystojo įanglinimo procesas
Skystasis įanglinimas yra specialus įanglinimo procesas, kurio metu anglies atomai gali prasiskverbti į paviršių, panardindami ritininę grandinę į skystą įanglinimo terpę. Šis procesas pasižymi dideliu įanglinimo greičiu, vienodu įanglinimo sluoksniu ir geru valdymu. Jis tinka sudėtingų formų ritininėms grandinėms, kurioms keliami dideli matmenų tikslumo reikalavimai. Po skystojo įanglinimo paprastai atliekamas grūdinimas ir atleidimas žemoje temperatūroje, siekiant dar labiau pagerinti paviršiaus kietumą ir atsparumą dilimui.

13. Grūdinimo procesas
Grūdinimas reiškia kietumo ir atsparumo dilimui gerinimą gerinant ritininės grandinės vidinę struktūrą. Konkretūs veiksmai yra šie:
(I) Šildymas
Ritininė grandinė kaitinama iki sukietėjimo temperatūros, kad grandinėje ištirptų ir išsklaidytų tokius elementus kaip anglis ir azotas.
(ii) Izoliacija
Pasiekus sukietėjimo temperatūrą, reikia laikytis tam tikro izoliacijos laiko, kad elementai tolygiai pasiskirstytų ir susidarytų kietas tirpalas.
(iii) Aušinimas
Greitai atvėsinkite grandinę, kietas tirpalas sudarys smulkiagrūdę struktūrą, pagerins kietumą ir atsparumą dilimui.

14. Metalo infiltracijos procesas
Metalo infiltracijos procesas – tai metalo elementų infiltracija į ritininės grandinės paviršių, sudarant metalo junginius, taip pagerinant paviršiaus kietumą ir atsparumą dilimui. Įprasti metalo infiltracijos procesai yra chromavimas ir vanadžio infiltracija. Chromavimo procese ritininė grandinė patalpinama chromo turinčioje atmosferoje, o tam tikroje temperatūroje ir tam tikru laiku chromo atomai infiltruojasi į paviršių, sudarydami chromo junginius, taip pagerinant paviršiaus kietumą ir atsparumą dilimui.

15. Aliuminizacijos procesas
Aliuminizacijos procesas – tai aliuminio atomų infiltracija į ritininės grandinės paviršių, sudarant aliuminio junginius, taip pagerinant paviršiaus atsparumą oksidacijai ir korozijai. Aliuminizacijos procesai apima dujų aliuminizaciją ir skystąją aliuminizaciją. Dujų aliuminizacija – tai ritininės grandinės patalpinimas aliuminio turinčioje atmosferoje, o tam tikroje temperatūroje ir tam tikru laiku aliuminio atomai infiltruojasi į paviršių. Po aliuminio infiltracijos ritininės grandinės paviršius pasižymi geru atsparumu oksidacijai ir korozijai, todėl tinka naudoti aukštoje temperatūroje ir korozinėje aplinkoje.

16. Vario infiltracijos procesas
Vario infiltracijos procesas yra vario atomų infiltracija į ritininės grandinės paviršių, kad susidarytų vario junginiai, taip pagerinant paviršiaus atsparumą dilimui ir apsaugą nuo įkandimo. Vario infiltracijos procesas apima dujų vario infiltraciją ir skysto vario infiltraciją. Dujų vario infiltracijos metu ritininė grandinė patalpinama vario turinčioje atmosferoje, o tam tikroje temperatūroje ir tam tikru laiku vario atomai infiltruojami į paviršių. Ritininės grandinės paviršius po vario infiltracijos yra atsparus dilimui ir apsaugai nuo įkandimo, todėl tinka naudoti dideliu greičiu ir didelėmis apkrovomis.

17. Titano infiltracijos procesas
Titano infiltracijos procesas yra titano atomų infiltracija į ritininės grandinės paviršių, kad susidarytų titano junginiai, taip pagerinant paviršiaus kietumą ir atsparumą dilimui. Titano infiltracijos procesas apima dujų titano infiltraciją ir skysto titano infiltraciją. Dujų titano infiltracijos procesas yra toks, kad ritininė grandinė patalpinama titano turinčioje atmosferoje, o tam tikroje temperatūroje ir tam tikru laiku titano atomai infiltruojami į paviršių. Po titano infiltracijos ritininės grandinės paviršius yra kietas ir atsparus dilimui, todėl tinka darbo sąlygoms, kurioms keliami dideli kietumo ir atsparumo dilimui reikalavimai.

18. Kobaltavimo procesas
Kobaltavimo procesas yra kobalto atomų infiltracija į ritininės grandinės paviršių, kad susidarytų kobalto junginiai, taip pagerinant paviršiaus kietumą ir atsparumą dilimui. Kobaltavimo procesas apima dujų kobaltavimą ir skystąjį kobaltavimą. Dujų kobaltavimo metu ritininė grandinė patalpinama kobalto turinčioje atmosferoje, o tam tikroje temperatūroje ir tam tikru laiku kobalto atomai infiltruojami į paviršių. Po kobaltavimo ritininės grandinės paviršius yra kietas ir atsparus dilimui, todėl tinka darbo sąlygoms, kurioms keliami dideli kietumo ir atsparumo dilimui reikalavimai.

19. Cirkonizacijos procesas
Cirkonizacijos procesas – tai cirkonio atomų infiltracija į ritininės grandinės paviršių, sudarant cirkonio junginius, taip pagerinant paviršiaus kietumą ir atsparumą dilimui. Cirkonizacijos procesas apima dujų cirkonizaciją ir skystąją cirkonizaciją. Dujų cirkonizacija – tai ritininės grandinės patalpinimas cirkonio turinčioje atmosferoje, o tam tikroje temperatūroje ir tam tikru laiku cirkonio atomai infiltruojami į paviršių. Po cirkonizacijos ritininės grandinės paviršius yra kietas ir atsparus dilimui, todėl tinka darbo sąlygoms, kurioms keliami dideli kietumo ir atsparumo dilimui reikalavimai.

20. Molibdeno infiltracijos procesas
Molibdeno infiltracijos procesas yra molibdeno atomų infiltracija į ritininės grandinės paviršių, kad susidarytų molibdeno junginiai, taip pagerinant paviršiaus kietumą ir atsparumą dilimui. Molibdeno infiltracijos procesas apima dujų molibdeno infiltraciją ir skysto molibdeno infiltraciją. Dujų molibdeno infiltracijos procesas yra toks, kai ritininė grandinė patalpinama molibdeno turinčioje atmosferoje, o tam tikroje temperatūroje ir tam tikru laiku molibdeno atomai infiltruojasi į paviršių. Po molibdeno infiltracijos ritininės grandinės paviršius yra kietas ir atsparus dilimui, todėl tinka darbo sąlygoms, kurioms reikalingas didelis kietumas ir atsparumas dilimui.