Wprowadzenie do typowych procesów obróbki cieplnej łańcuchów rolkowych

Wprowadzenie do typowych procesów obróbki cieplnej łańcuchów rolkowych
W procesie produkcji łańcuchów rolkowych, obróbka cieplna stanowi kluczowe ogniwo w procesie poprawy ich wydajności. Dzięki obróbce cieplnej można znacznie poprawić wytrzymałość, twardość, odporność na zużycie i wytrzymałość łańcuchów rolkowych, wydłużając tym samym ich żywotność i spełniając wymagania użytkowe w różnych, złożonych warunkach pracy. Poniżej znajduje się szczegółowe wprowadzenie do kilku powszechnie stosowanych procesów obróbki cieplnej łańcuchów rolkowych:

I. Proces hartowania i odpuszczania
(I) Gaszenie
Hartowanie to proces nagrzewania łańcucha rolkowego do określonej temperatury (zwykle powyżej Ac3 lub Ac1), utrzymywania go w cieple przez określony czas, a następnie szybkiego schładzania. Jego celem jest nadanie łańcuchowi rolkowemu struktury martenzytycznej o wysokiej twardości i wytrzymałości. Powszechnie stosowanymi mediami hartującymi są woda, olej i woda morska. Woda charakteryzuje się dużą szybkością chłodzenia i nadaje się do łańcuchów rolkowych o prostych kształtach i małych rozmiarach; olej charakteryzuje się stosunkowo małą szybkością chłodzenia i nadaje się do łańcuchów rolkowych o złożonych kształtach i dużych rozmiarach.
(II) Hartowanie
Odpuszczanie to proces ponownego nagrzewania zahartowanego łańcucha rolkowego do określonej temperatury (zwykle poniżej Ac1), utrzymywania go w cieple, a następnie schładzania. Jego celem jest wyeliminowanie naprężeń wewnętrznych generowanych podczas procesu hartowania, dostosowanie twardości i poprawa wytrzymałości. W zależności od temperatury odpuszczania, można je podzielić na odpuszczanie niskotemperaturowe (150℃-250℃), odpuszczanie średniotemperaturowe (350℃-500℃) i odpuszczanie wysokotemperaturowe (500℃-650℃). Odpuszczanie niskotemperaturowe pozwala uzyskać strukturę odpuszczonego martenzytu o wysokiej twardości i dobrej wytrzymałości; odpuszczanie średniotemperaturowe pozwala uzyskać strukturę odpuszczonego troostytu o wysokiej granicy plastyczności oraz dobrej plastyczności i wytrzymałości; odpuszczanie wysokotemperaturowe pozwala uzyskać strukturę odpuszczonego troostytu o dobrych, wszechstronnych właściwościach mechanicznych.

2. Proces nawęglania
Nawęglanie polega na wnikaniu atomów węgla w powierzchnię łańcucha rolkowego, tworząc nawęgloną warstwę o wysokiej zawartości węgla, co poprawia twardość powierzchni i odporność na zużycie, przy jednoczesnym zachowaniu wytrzymałości rdzenia stali niskowęglowej. Procesy nawęglania obejmują nawęglanie stałe, nawęglanie gazowe i nawęglanie ciekłe. Spośród nich najszerzej stosowane jest nawęglanie gazowe. Umieszczając łańcuch rolkowy w atmosferze nawęglania, atomy węgla wnikają w powierzchnię w określonej temperaturze i przez określony czas. Po nawęglaniu, zazwyczaj wymagane jest hartowanie i odpuszczanie w niskiej temperaturze w celu dalszej poprawy twardości powierzchni i odporności na zużycie.

3. Proces azotowania
Azotowanie polega na infiltracji atomów azotu w powierzchnię łańcucha rolkowego, tworząc azotki, co poprawia twardość powierzchni, odporność na zużycie i wytrzymałość zmęczeniową. Proces azotowania obejmuje azotowanie gazowe, jonowe i ciekłe. Azotowanie gazowe polega na umieszczeniu łańcucha rolkowego w atmosferze azotu, a następnie, w określonej temperaturze i czasie, umożliwieniu atomom azotu infiltracji powierzchni. Łańcuch rolkowy po azotowaniu charakteryzuje się wysoką twardością powierzchni, dobrą odpornością na zużycie i niewielkimi odkształceniami, co jest korzystne w przypadku łańcuchów rolkowych o złożonych kształtach.

4. Proces węgloazotowania
Węgloazotowanie polega na równoczesnym wnikaniu węgla i azotu w powierzchnię łańcucha rolkowego, tworząc węgloazotki, co poprawia twardość powierzchni, odporność na zużycie i wytrzymałość zmęczeniową. Proces węgloazotowania obejmuje węgloazotowanie gazowe i węgloazotowanie ciekłe. Węgloazotowanie gazowe polega na umieszczeniu łańcucha rolkowego w atmosferze zawierającej węgiel i azot, a następnie, w określonej temperaturze i czasie, na jednoczesnej infiltracji powierzchni przez węgiel i azot. Łańcuch rolkowy po węgloazotowaniu charakteryzuje się wysoką twardością powierzchni, dobrą odpornością na zużycie i dobrą odpornością na wgryzanie.

5. Proces wyżarzania
Wyżarzanie to proces, w którym łańcuch rolkowy jest podgrzewany do określonej temperatury (zwykle 30-50°C powyżej Ac3), utrzymywany w cieple przez określony czas, powoli schładzany do temperatury poniżej 500°C za pomocą pieca, a następnie schładzany na powietrzu. Celem jest zmniejszenie twardości, poprawa plastyczności i wytrzymałości oraz ułatwienie obróbki i późniejszej obróbki cieplnej. Łańcuch rolkowy po wyżarzeniu ma jednorodną strukturę i umiarkowaną twardość, co może poprawić wydajność cięcia.

6. Proces normalizacji
Normalizowanie to proces, w którym łańcuch rolkowy jest podgrzewany do określonej temperatury (zwykle powyżej Ac3 lub Acm), utrzymywany w cieple, wyjmowany z pieca i schładzany na powietrzu. Jego celem jest rozdrobnienie ziaren, ujednolicenie struktury, poprawa twardości i wytrzymałości oraz poprawa wydajności cięcia. Łańcuch rolkowy po normalizowaniu ma jednorodną strukturę i umiarkowaną twardość, co może być wykorzystane jako końcowa lub wstępna obróbka cieplna.

7. Proces leczenia starzenia
Starzenie to proces, w którym łańcuch rolkowy jest podgrzewany do określonej temperatury, utrzymywany w cieple przez określony czas, a następnie schładzany. Jego celem jest eliminacja naprężeń szczątkowych, stabilizacja rozmiaru oraz poprawa wytrzymałości i twardości. Starzenie dzieli się na starzenie naturalne i sztuczne. Starzenie naturalne polega na umieszczeniu łańcucha rolkowego w temperaturze pokojowej lub w warunkach naturalnych przez długi czas w celu stopniowej eliminacji naprężeń szczątkowych; starzenie sztuczne polega na podgrzaniu łańcucha rolkowego do wyższej temperatury i przeprowadzeniu procesu starzenia w krótszym czasie.

8. Proces hartowania powierzchniowego
Hartowanie powierzchniowe to proces nagrzewania powierzchni łańcucha rolkowego do określonej temperatury i szybkiego jej schładzania. Jego celem jest poprawa twardości powierzchni i odporności na zużycie, przy jednoczesnym zachowaniu dobrej wytrzymałości rdzenia. Procesy hartowania powierzchniowego obejmują hartowanie powierzchni przez nagrzewanie indukcyjne, hartowanie powierzchni przez nagrzewanie płomieniowe oraz hartowanie powierzchni przez nagrzewanie elektryczne kontaktowe. Hartowanie powierzchni przez nagrzewanie indukcyjne wykorzystuje ciepło generowane przez prąd indukowany do nagrzania powierzchni łańcucha rolkowego, co zapewnia dużą szybkość nagrzewania, dobrą jakość hartowania i niewielkie odkształcenia.

9. Proces wzmacniania powierzchni
Proces wzmacniania powierzchni polega na utworzeniu warstwy wzmacniającej o specjalnych właściwościach na powierzchni łańcucha rolkowego za pomocą metod fizycznych lub chemicznych, co poprawia twardość powierzchni, odporność na zużycie i wytrzymałość zmęczeniową. Typowe procesy wzmacniania powierzchni obejmują śrutowanie, walcowanie, wzmacnianie przez infiltrację metalu itp. Śrutowanie polega na uderzaniu śrutem o dużej prędkości w powierzchnię łańcucha rolkowego, co powoduje powstanie na niej szczątkowych naprężeń ściskających, poprawiając w ten sposób wytrzymałość zmęczeniową; wzmacnianie przez walcowanie polega na walcowaniu powierzchni łańcucha rolkowego za pomocą narzędzi walcowych, co powoduje odkształcenie plastyczne powierzchni, a tym samym poprawę twardości i odporności na zużycie.

10. Proces borowania
Borowanie polega na infiltracji atomów boru w powierzchnię łańcucha rolkowego, tworząc borki, co poprawia twardość powierzchni i odporność na zużycie. Procesy borowania obejmują borowanie gazowe i borowanie cieczowe. Borowanie gazowe polega na umieszczeniu łańcucha rolkowego w atmosferze zawierającej bor, a następnie, w określonej temperaturze i czasie, umożliwieniu atomom boru infiltracji powierzchni. Łańcuch rolkowy po borowaniu charakteryzuje się wysoką twardością powierzchni, dobrą odpornością na zużycie i dobrą odpornością na wgryzanie.

11. Proces obróbki cieplnej z hartowaniem wtórnym kompozytów
Złożona obróbka cieplna z hartowaniem wtórnym to zaawansowany proces obróbki cieplnej, który znacząco poprawia wydajność łańcuchów rolkowych poprzez dwa procesy hartowania i odpuszczania. Proces ten zazwyczaj obejmuje następujące etapy:
(I) Pierwsze hartowanie
Łańcuch rolkowy jest podgrzewany do wyższej temperatury (zwykle wyższej niż konwencjonalna temperatura hartowania), aby całkowicie zaaustenitować jego strukturę wewnętrzną, a następnie szybko schładzany, tworząc strukturę martenzytyczną. Celem tego etapu jest poprawa twardości i wytrzymałości łańcucha rolkowego.
(II) Pierwsze hartowanie
Po pierwszym hartowaniu łańcuch rolkowy jest podgrzewany do średniej temperatury (zwykle 300-500°C), utrzymywany w cieple przez określony czas, a następnie schładzany. Celem tego etapu jest wyeliminowanie naprężeń wewnętrznych powstających podczas hartowania, przy jednoczesnej regulacji twardości i poprawie wytrzymałości.
(III) Drugie gaszenie
Łańcuch rolkowy po pierwszym odpuszczaniu jest ponownie nagrzewany do wyższej temperatury, ale nieco niższej niż temperatura pierwszego hartowania, a następnie szybko schładzany. Celem tego etapu jest dalsze udoskonalenie struktury martenzytycznej oraz poprawa twardości i odporności na zużycie łańcucha rolkowego.
(IV) Drugie hartowanie
Po drugim hartowaniu łańcuch rolkowy jest podgrzewany do niższej temperatury (zwykle 150-250°C), utrzymywany w cieple przez określony czas, a następnie schładzany. Celem tego etapu jest dalsza eliminacja naprężeń wewnętrznych, stabilizacja wymiarów oraz utrzymanie wysokiej twardości i odporności na zużycie.

12. Proces nawęglania ciekłego
Nawęglanie cieczowe to specjalny proces nawęglania, który umożliwia atomom węgla penetrację powierzchni poprzez zanurzenie łańcucha rolkowego w ciekłym medium nawęglanym. Proces ten charakteryzuje się dużą szybkością nawęglania, równomierną warstwą nawęgloną i dobrą kontrolą. Jest odpowiedni do łańcuchów rolkowych o złożonych kształtach i wysokich wymaganiach dotyczących dokładności wymiarowej. Po nawęglaniu cieczowym, zazwyczaj wymagane jest hartowanie i odpuszczanie w niskiej temperaturze w celu dalszej poprawy twardości powierzchni i odporności na zużycie.

13. Proces hartowania
Hartowanie oznacza poprawę twardości i odporności na zużycie poprzez udoskonalenie wewnętrznej struktury łańcucha rolkowego. Poszczególne etapy są następujące:
(I) Ogrzewanie
Łańcuch rolkowy jest podgrzewany do temperatury hartowania w celu rozpuszczenia i rozproszenia w łańcuchu pierwiastków, takich jak węgiel i azot.
(ii) Izolacja
Po osiągnięciu temperatury utwardzania należy odczekać pewien czas, aby składniki równomiernie się rozproszyły i utworzyły stały roztwór.
(iii) Chłodzenie
Szybkie schłodzenie łańcucha. Stały roztwór utworzy drobnoziarnistą strukturę, poprawi twardość i odporność na zużycie.

14. Proces infiltracji metalu
Proces infiltracji metalu polega na wnikaniu elementów metalowych w powierzchnię łańcucha rolkowego, tworząc związki metali, co poprawia twardość powierzchni i odporność na zużycie. Typowe procesy infiltracji metalu obejmują chromowanie i infiltrację wanadem. Proces chromowania polega na umieszczeniu łańcucha rolkowego w atmosferze zawierającej chrom, a następnie, w określonej temperaturze i czasie, atomy chromu infiltrują powierzchnię, tworząc związki chromu, co poprawia twardość powierzchni i odporność na zużycie.

15. Proces aluminizacji
Proces aluminizacji polega na infiltracji atomów aluminium w powierzchnię łańcucha rolkowego, tworząc związki aluminium, co poprawia odporność powierzchni na utlenianie i korozję. Procesy aluminizacji obejmują aluminizację gazową i ciekłą. Aluminizacja gazowa polega na umieszczeniu łańcucha rolkowego w atmosferze zawierającej aluminium, a następnie, w określonej temperaturze i czasie, atomy aluminium infiltrują powierzchnię. Powierzchnia łańcucha rolkowego po infiltracji aluminium charakteryzuje się dobrą odpornością na utlenianie i korozję i nadaje się do stosowania w wysokich temperaturach i środowiskach korozyjnych.

16. Proces infiltracji miedzią
Proces infiltracji miedzią polega na wnikaniu atomów miedzi w powierzchnię łańcucha rolkowego, tworząc związki miedzi, co poprawia odporność powierzchni na zużycie i zapobiega wgryzaniu się. Proces infiltracji miedzią obejmuje infiltrację miedzią gazową i ciekłą. Infiltracja miedzią gazową polega na umieszczeniu łańcucha rolkowego w atmosferze zawierającej miedź, a następnie, w określonej temperaturze i czasie, atomy miedzi wnikają w jego powierzchnię. Powierzchnia łańcucha rolkowego po infiltracji miedzią charakteryzuje się dobrą odpornością na zużycie i zapobiega wgryzaniu się, i nadaje się do stosowania w warunkach dużych prędkości i obciążeń.

17. Proces infiltracji tytanem
Proces infiltracji tytanem polega na infiltracji atomów tytanu w powierzchnię łańcucha rolkowego, tworząc związki tytanu, co poprawia twardość powierzchni i odporność na zużycie. Proces infiltracji tytanem obejmuje infiltrację tytanem gazowym i ciekłym. Infiltracja tytanem gazowym polega na umieszczeniu łańcucha rolkowego w atmosferze zawierającej tytan, a następnie, w określonej temperaturze i czasie, atomy tytanu infiltrują powierzchnię. Powierzchnia łańcucha rolkowego po infiltracji tytanem charakteryzuje się dobrą twardością i odpornością na zużycie, i nadaje się do warunków pracy wymagających wysokiej twardości i odporności na zużycie.

18. Proces kobaltowania
Proces kobaltowania polega na infiltracji atomów kobaltu w powierzchnię łańcucha rolkowego, tworząc związki kobaltu, co poprawia twardość i odporność na zużycie powierzchni. Proces kobaltowania obejmuje kobaltowanie gazowe i ciekłe. Kobaltowanie gazowe polega na umieszczeniu łańcucha rolkowego w atmosferze zawierającej kobalt, a następnie, w określonej temperaturze i czasie, atomy kobaltu infiltrują w powierzchnię. Powierzchnia łańcucha rolkowego po kobaltowaniu charakteryzuje się dobrą twardością i odpornością na zużycie, i nadaje się do warunków pracy wymagających wysokiej twardości i odporności na zużycie.

19. Proces cyrkonizacji
Proces cyrkonizacji polega na infiltracji atomów cyrkonu w powierzchnię łańcucha rolkowego, tworząc związki cyrkonu, co poprawia twardość i odporność na zużycie powierzchni. Proces cyrkonizacji obejmuje cyrkonizację gazową i cyrkonizację ciekłą. Cyrkonizacja gazowa polega na umieszczeniu łańcucha rolkowego w atmosferze zawierającej cyrkon, a następnie, w określonej temperaturze i czasie, atomy cyrkonu infiltrują w powierzchnię. Powierzchnia łańcucha rolkowego po cyrkonizacji charakteryzuje się dobrą twardością i odpornością na zużycie, i nadaje się do warunków pracy wymagających wysokiej twardości i odporności na zużycie.

20. Proces infiltracji molibdenu
Proces infiltracji molibdenem polega na infiltracji atomów molibdenu w powierzchnię łańcucha rolkowego, tworząc związki molibdenu, co poprawia twardość i odporność na zużycie powierzchni. Proces infiltracji molibdenem obejmuje infiltrację molibdenem gazowym i ciekłym. Infiltracja molibdenem gazowym polega na umieszczeniu łańcucha rolkowego w atmosferze zawierającej molibden, a następnie, w określonej temperaturze i czasie, umożliwieniu atomom molibdenu infiltracji powierzchni. Powierzchnia łańcucha rolkowego po infiltracji molibdenem charakteryzuje się dobrą twardością i odpornością na zużycie, dzięki czemu nadaje się do warunków pracy wymagających wysokiej twardości i odporności na zużycie.