Введение в распространенные процессы термообработки роликовых цепей.

Введение в распространенные процессы термообработки роликовых цепей.
В процессе производства роликовых цепей термообработка является ключевым звеном для улучшения их характеристик. Благодаря термообработке значительно повышаются прочность, твердость, износостойкость и ударная вязкость роликовых цепей, что продлевает срок их службы и позволяет соответствовать требованиям эксплуатации в различных сложных условиях. Ниже приведено подробное описание нескольких распространенных процессов термообработки роликовых цепей:

I. Процесс закалки и отпуска
(I) Закалка
Закалка — это процесс нагрева роликовой цепи до определенной температуры (обычно выше Ac3 или Ac1), поддержания ее в нагретом состоянии в течение определенного времени, а затем быстрого охлаждения. Ее цель — придать роликовой цепи мартенситную структуру с высокой твердостью и прочностью. В качестве закалочных сред обычно используются вода, масло и соленая вода. Вода имеет высокую скорость охлаждения и подходит для роликовых цепей простой формы и малых размеров; масло имеет относительно низкую скорость охлаждения и подходит для роликовых цепей сложной формы и больших размеров.
(II) Закалка
Отпуск — это процесс повторного нагрева закаленной роликовой цепи до определенной температуры (обычно ниже Ac1), поддержания ее в теплом состоянии, а затем охлаждения. Его цель — устранение внутренних напряжений, возникающих в процессе закалки, регулирование твердости и повышение ударной вязкости. В зависимости от температуры отпуска его можно разделить на низкотемпературный (150–250 ℃), среднетемпературный (350–500 ℃) и высокотемпературный (500–650 ℃). Низкотемпературный отпуск позволяет получить закаленный мартенсит с высокой твердостью и хорошей ударной вязкостью; среднетемпературный отпуск позволяет получить закаленный троостит с высокой пределом текучести, хорошей пластичностью и ударной вязкостью; высокотемпературный отпуск позволяет получить закаленный троостит с хорошими комплексными механическими свойствами.

2. Процесс цементации
Цементация — это процесс проникновения атомов углерода в поверхность роликовой цепи с образованием высокоуглеродистого цементированного слоя, что повышает твердость поверхности и износостойкость, при этом сердечник сохраняет прочность низкоуглеродистой стали. Процессы цементации включают твердофазную, газовую и жидкофазную цементацию. Среди них наиболее широко используется газовая цементация. При помещении роликовой цепи в цементирующую атмосферу атомы углерода проникают в поверхность при определенной температуре и в течение определенного времени. После цементации обычно требуется закалка и низкотемпературный отпуск для дальнейшего повышения твердости поверхности и износостойкости.

3. Процесс азотирования
Азотирование — это процесс внедрения атомов азота в поверхность роликовой цепи с образованием нитридов, что повышает твердость поверхности, износостойкость и усталостную прочность. Процесс азотирования включает газовое азотирование, ионное азотирование и жидкостное азотирование. Газовое азотирование заключается в помещении роликовой цепи в азотсодержащую атмосферу и при определенной температуре и времени высвобождении атомов азота на поверхность. После азотирования роликовая цепь обладает высокой твердостью поверхности, хорошей износостойкостью и малой деформацией, что подходит для роликовых цепей сложной формы.

4. Процесс карбонитрирования
Карбонитридирование — это процесс одновременного внедрения углерода и азота в поверхность роликовой цепи с образованием карбонитридов, что повышает твердость поверхности, износостойкость и усталостную прочность. Процесс карбонитрирования включает газовое и жидкостное карбонитрирование. Газовое карбонитрирование заключается в помещении роликовой цепи в атмосферу, содержащую углерод и азот, и при определенной температуре и времени происходит одновременное внедрение углерода и азота в поверхность. После карбонитрирования роликовая цепь обладает высокой твердостью поверхности, хорошей износостойкостью и хорошими противозадирными свойствами.

5. Процесс отжига
Отжиг — это процесс, при котором роликовая цепь нагревается до определенной температуры (обычно на 30-50℃ выше Ac3), поддерживается в нагретом состоянии в течение определенного времени, медленно охлаждается до температуры ниже 500℃ в печи, а затем охлаждается на воздухе. Его цель — снижение твердости, улучшение пластичности и прочности, а также облегчение обработки и последующей термообработки. После отжига роликовая цепь имеет однородную структуру и умеренную твердость, что может улучшить режущие характеристики.

6. Процесс нормализации
Нормализация — это процесс, при котором роликовая цепь нагревается до определенной температуры (обычно выше Ac3 или Acm), поддерживается в теплом состоянии, извлекается из печи и охлаждается на воздухе. Ее цель — измельчение зерен, придание структуре однородности, повышение твердости и прочности, а также улучшение режущих характеристик. После нормализации роликовая цепь имеет однородную структуру и умеренную твердость, что позволяет использовать ее в качестве окончательной или предварительной термообработки.

7. Процесс обработки, имитирующий старение.
Термическая обработка — это процесс, при котором роликовая цепь нагревается до определенной температуры, выдерживается в нагретом состоянии в течение определенного периода времени, а затем охлаждается. Ее цель — устранение остаточных напряжений, стабилизация размеров, а также повышение прочности и твердости. Термическая обработка делится на естественное и искусственное старение. Естественное старение заключается в длительном нахождении роликовой цепи при комнатной температуре или в естественных условиях для постепенного устранения остаточных напряжений; искусственное старение — в нагреве роликовой цепи до более высокой температуры и проведении термической обработки за более короткий период времени.

8. Процесс поверхностного охлаждения
Поверхностная закалка — это процесс нагрева поверхности роликовой цепи до определенной температуры и ее быстрого охлаждения. Ее цель — повышение твердости поверхности и износостойкости при сохранении хорошей прочности сердцевины. К процессам поверхностной закалки относятся индукционная закалка, пламенная закалка и электроконтактная закалка. Индукционная закалка использует тепло, выделяемое индуцированным током, для нагрева поверхности роликовой цепи, что обеспечивает высокую скорость нагрева, хорошее качество закалки и малую деформацию.

9. Процесс упрочнения поверхности
Процесс поверхностного упрочнения заключается в формировании упрочняющего слоя со специальными свойствами на поверхности роликовой цепи с помощью физических или химических методов, что повышает твердость поверхности, износостойкость и усталостную прочность. К распространенным процессам поверхностного упрочнения относятся дробеструйная обработка, упрочнение прокаткой, упрочнение металлической инфильтрацией и т. д. Дробеструйная обработка заключается в воздействии высокоскоростной дробью на поверхность роликовой цепи, в результате чего на поверхности возникают остаточные сжимающие напряжения, что повышает усталостную прочность; упрочнение прокаткой заключается в прокатке поверхности роликовой цепи прокатным инструментом, что приводит к пластической деформации поверхности, повышая твердость поверхности и износостойкость.

10. Процесс борирования
Борирование — это процесс внедрения атомов бора в поверхность роликовой цепи с образованием боридов, что повышает твердость поверхности и износостойкость. К процессам борирования относятся газовое и жидкостное борирование. Газовое борирование заключается в помещении роликовой цепи в атмосферу, содержащую бор, и при определенной температуре и времени атомы бора проникают в ее поверхность. После борирования роликовая цепь обладает высокой твердостью поверхности, хорошей износостойкостью и отличными противозадирными свойствами.

11. Процесс вторичной закалки композитных материалов.
Комбинированная вторичная закалка — это усовершенствованный процесс термообработки, который значительно улучшает характеристики роликовых цепей благодаря двум процессам закалки и отпуска. Этот процесс обычно включает следующие этапы:
(I) Первое закаливание
Роликовая цепь нагревается до более высокой температуры (обычно выше обычной температуры закалки) для полного аустенитизации ее внутренней структуры, а затем быстро охлаждается для образования мартенситной структуры. Цель этого этапа — повышение твердости и прочности роликовой цепи.
(II) Первая закалка
После первой закалки роликовая цепь нагревается до средней температуры (обычно от 300℃ до 500℃), выдерживается в течение определенного времени, а затем охлаждается. Цель этого этапа — устранение внутренних напряжений, возникших в процессе закалки, а также регулирование твердости и повышение ударной вязкости.
(III) Второе закаливание
После первого отпуска роликовая цепь снова нагревается до более высокой температуры, но немного ниже температуры первого охлаждения, а затем быстро охлаждается. Цель этого этапа — дальнейшее измельчение мартенситной структуры и повышение твердости и износостойкости роликовой цепи.
(IV) Вторая закалка
После второй закалки роликовая цепь нагревается до более низкой температуры (обычно от 150℃ до 250℃), поддерживается в теплом состоянии в течение определенного времени, а затем охлаждается. Цель этого этапа — дальнейшее устранение внутренних напряжений, стабилизация размеров и поддержание высокой твердости и износостойкости.

12. Процесс жидкостной цементации
Жидкостная цементация — это особый процесс цементации, при котором атомы углерода проникают в поверхность путем погружения роликовой цепи в жидкую цементирующую среду. Этот процесс обладает преимуществами высокой скорости цементации, равномерного цементирующего слоя и хорошей управляемости. Он подходит для роликовых цепей сложной формы и с высокими требованиями к точности размеров. После жидкостной цементации обычно требуется закалка и низкотемпературный отпуск для дальнейшего повышения твердости поверхности и износостойкости.

13. Процесс закалки
Закалка подразумевает повышение твердости и износостойкости за счет улучшения внутренней структуры роликовой цепи. Конкретные этапы следующие:
(I) Отопление
Роликовая цепь нагревается до температуры закалки, чтобы растворить и диффундировать в цепи такие элементы, как углерод и азот.
(ii) Изоляция
После достижения температуры затвердевания необходимо выдержать определенное время изоляции, чтобы обеспечить равномерное распределение элементов и образование твердого раствора.
(iii) Охлаждение
Быстро охладите цепь, в результате чего в твердом растворе образуется мелкозернистая структура, что повысит твердость и износостойкость.

14. Процесс металлической инфильтрации
Процесс металлической инфильтрации заключается в проникновении металлических элементов в поверхность роликовой цепи с образованием металлических соединений, что повышает твердость поверхности и износостойкость. К распространенным процессам металлической инфильтрации относятся хромирование и ванадиевая инфильтрация. Процесс хромирования заключается в помещении роликовой цепи в атмосферу, содержащую хром, и при определенной температуре и времени атомы хрома проникают в поверхность с образованием соединений хрома, что повышает твердость поверхности и износостойкость.

15. Процесс алюминирования
Процесс алюминирования заключается во внедрении атомов алюминия в поверхность роликовой цепи с образованием алюминиевых соединений, что улучшает стойкость поверхности к окислению и коррозии. К процессам алюминирования относятся газовое и жидкостное алюминирование. Газовое алюминирование заключается в помещении роликовой цепи в атмосферу, содержащую алюминий, и при определенной температуре и времени атомы алюминия внедряются в поверхность. Поверхность роликовой цепи после внедрения алюминия обладает хорошей стойкостью к окислению и коррозии и пригодна для использования в высокотемпературных и агрессивных средах.

16. Процесс инфильтрации меди
Процесс меднения заключается в проникновении атомов меди в поверхность роликовой цепи с образованием медных соединений, что улучшает износостойкость поверхности и противозадирные свойства. Процесс меднения включает газовое и жидкое меднение. Газовое меднение подразумевает помещение роликовой цепи в медьсодержащую атмосферу, где при определенной температуре и времени атомы меди проникают в поверхность. Поверхность роликовой цепи после меднения обладает хорошей износостойкостью и противозадирными свойствами и пригодна для использования в условиях высоких скоростей и больших нагрузок.

17. Процесс инфильтрации титана
Процесс титановой инфильтрации заключается в проникновении атомов титана в поверхность роликовой цепи с образованием титановых соединений, что повышает твердость поверхности и износостойкость. Процесс титановой инфильтрации включает газовую и жидкую титановую инфильтрацию. Газовая титановая инфильтрация подразумевает помещение роликовой цепи в титансодержащую атмосферу, где при определенной температуре и времени атомы титана проникают в ее поверхность. Поверхность роликовой цепи после титановой инфильтрации обладает хорошей твердостью и износостойкостью и подходит для работы в условиях с высокими требованиями к твердости и износостойкости.

18. Процесс кобальтирования
Процесс кобальтирования заключается во внедрении атомов кобальта в поверхность роликовой цепи с образованием соединений кобальта, что повышает твердость и износостойкость поверхности. Процесс кобальтирования включает газовое и жидкостное кобальтирование. Газовое кобальтирование заключается в помещении роликовой цепи в атмосферу, содержащую кобальт, и при определенной температуре и времени атомы кобальта внедряются в ее поверхность. Поверхность роликовой цепи после кобальтирования обладает хорошей твердостью и износостойкостью и подходит для условий эксплуатации с высокими требованиями к твердости и износостойкости.

19. Процесс цирконизации
Процесс цирконизации заключается во внедрении атомов циркония в поверхность роликовой цепи с образованием соединений циркония, что повышает твердость и износостойкость поверхности. Процесс цирконизации включает газовую и жидкую цирконизацию. Газовая цирконизация заключается в помещении роликовой цепи в атмосферу, содержащую цирконий, и при определенной температуре и времени атомы циркония внедряются в ее поверхность. Поверхность роликовой цепи после цирконизации обладает хорошей твердостью и износостойкостью и подходит для условий эксплуатации с высокими требованиями к твердости и износостойкости.

20. Процесс инфильтрации молибдена
Процесс инфильтрации молибденом заключается в проникновении атомов молибдена в поверхность роликовой цепи с образованием соединений молибдена, что повышает твердость и износостойкость поверхности. Процесс инфильтрации молибденом включает газовую и жидкую инфильтрацию молибденом. Газовая инфильтрация молибденом подразумевает помещение роликовой цепи в атмосферу, содержащую молибден, и при определенной температуре и времени происходит проникновение атомов молибдена в поверхность. Поверхность роликовой цепи после инфильтрации молибденом обладает хорошей твердостью и износостойкостью и подходит для условий эксплуатации, требующих высокой твердости и высокой износостойкости.