Úvod do bežných procesov tepelného spracovania valčekových reťazí

Úvod do bežných procesov tepelného spracovania valčekových reťazí
V procese výroby valčekových reťazí je tepelné spracovanie kľúčovým článkom na zlepšenie ich výkonu. Tepelným spracovaním sa dá výrazne zlepšiť pevnosť, tvrdosť, odolnosť proti opotrebovaniu a húževnatosť valčekových reťazí, čím sa predĺži ich životnosť a splnia požiadavky na použitie v rôznych zložitých prevádzkových podmienkach. Nasleduje podrobný úvod do niekoľkých bežných procesov tepelného spracovania valčekových reťazí:

I. Proces kalenia a popúšťania
(I) Kalenie
Kalenie je proces ohrevu valčekovej reťaze na určitú teplotu (zvyčajne nad Ac3 alebo Ac1), jej udržiavania v teple po určitý čas a následného rýchleho ochladenia. Jeho účelom je dosiahnuť, aby valčeková reťaz získala vysokú tvrdosť a vysokú pevnosť v martenzitickej štruktúre. Medzi bežne používané kaliace médiá patrí voda, olej a slaná voda. Voda má rýchlu rýchlosť ochladzovania a je vhodná pre valčekové reťaze s jednoduchými tvarmi a malými rozmermi; olej má relatívne pomalú rýchlosť ochladzovania a je vhodný pre valčekové reťaze so zložitými tvarmi a veľkými rozmermi.
(II) Popúšťanie
Popúšťanie je proces opätovného ohrevu kalenej valčekovej reťaze na určitú teplotu (zvyčajne pod Ac1), jej udržiavania v teple a následného ochladenia. Jeho účelom je eliminovať vnútorné napätie vznikajúce počas procesu kalenia, upraviť tvrdosť a zlepšiť húževnatosť. Podľa teploty popúšťania sa delí na nízkoteplotné popúšťanie (150 ℃ – 250 ℃), strednoteplotné popúšťanie (350 ℃ – 500 ℃) a vysokoteplotné popúšťanie (500 ℃ – 650 ℃). Nízkoteplotné popúšťanie umožňuje dosiahnuť popúšťanú martenzitovú štruktúru s vysokou tvrdosťou a dobrou húževnatosťou; strednoteplotné popúšťanie umožňuje dosiahnuť popúšťanú troostitovú štruktúru s vysokou medzou klzu a dobrou plasticitou a húževnatosťou; vysokoteplotné popúšťanie umožňuje dosiahnuť popúšťanú troostitovú štruktúru s dobrými komplexnými mechanickými vlastnosťami.

2. Proces cementácie
Cementácia slúži na to, aby atómy uhlíka prenikli do povrchu valčekovej reťaze a vytvorili vrstvu s vysokým obsahom uhlíka s vysokým obsahom uhlíka s vrstvou nauhličovania, čím sa zlepší tvrdosť povrchu a odolnosť proti opotrebovaniu, pričom jadro si zachová húževnatosť nízkouhlíkovej ocele. Medzi procesy nauhličovania patrí tuhá nauhličovanie, plynová nauhličovanie a kvapalná nauhličovanie. Medzi nimi je plynová nauhličovanie najpoužívanejším. Umiestnením valčekovej reťaze do nauhličovacej atmosféry sa atómy uhlíka infiltrujú do povrchu pri určitej teplote a čase. Po nauhličovaní je zvyčajne potrebné kalenie a popúšťanie pri nízkej teplote na ďalšie zlepšenie tvrdosti povrchu a odolnosti proti opotrebovaniu.

3. Proces nitridácie
Nitridácia spočíva v infiltrácii atómov dusíka do povrchu valčekovej reťaze za vzniku nitridov, čím sa zlepšuje tvrdosť povrchu, odolnosť proti opotrebovaniu a únavová pevnosť. Proces nitridácie zahŕňa plynovú nitridáciu, iónovú nitridáciu a kvapalinovú nitridáciu. Plynová nitridácia spočíva v umiestnení valčekovej reťaze do atmosféry obsahujúcej dusík, kde sa pri určitej teplote a čase atómy dusíka môžu infiltrovať na povrch. Valčeková reťaz má po nitridácii vysokú povrchovú tvrdosť, dobrú odolnosť proti opotrebovaniu a malú deformáciu, čo je vhodné pre valčekové reťaze so zložitými tvarmi.

4. Proces karbonitridácie
Karbonitridácia spočíva v súčasnom infiltrovaní uhlíka a dusíka do povrchu valčekovej reťaze za vzniku karbonitridov, čím sa zlepšuje tvrdosť povrchu, odolnosť proti opotrebovaniu a únavová pevnosť. Proces karbonitridácie zahŕňa plynovú karbonitridáciu a kvapalinovú karbonitridáciu. Plynová karbonitridácia spočíva v umiestnení valčekovej reťaze do atmosféry obsahujúcej uhlík a dusík a pri určitej teplote a čase umožňuje uhlíku a dusíku súčasne infiltrovať povrch. Valčeková reťaz má po karbonitridácii vysokú povrchovú tvrdosť, dobrú odolnosť proti opotrebovaniu a dobrú odolnosť proti zahryznutiu.

5. Proces žíhania
Žíhanie je proces, pri ktorom sa valčeková reťaz zahrieva na určitú teplotu (zvyčajne 30 – 50 ℃ nad Ac3), udržiava sa v teple určitý čas, pomaly sa ochladzuje v peci pod 500 ℃ a potom sa ochladzuje na vzduchu. Jeho účelom je znížiť tvrdosť, zlepšiť plasticitu a húževnatosť a uľahčiť spracovanie a následné tepelné spracovanie. Valčeková reťaz má po žíhaní rovnomernú štruktúru a strednú tvrdosť, čo môže zlepšiť rezný výkon.

6. Proces normalizácie
Normalizácia je proces, pri ktorom sa valčeková reťaz zahrieva na určitú teplotu (zvyčajne nad Ac3 alebo Acm), udržiava sa v teple, vyberie sa z pece a ochladí sa na vzduchu. Jej účelom je zjemniť zrná, zjednotiť štruktúru, zlepšiť tvrdosť a pevnosť a zlepšiť rezný výkon. Valčeková reťaz má po normalizácii jednotnú štruktúru a strednú tvrdosť, čo sa môže použiť ako konečné tepelné spracovanie alebo ako predbežné tepelné spracovanie.

7. Proces liečby starnutia
Starnutie je proces, pri ktorom sa valčeková reťaz zahreje na určitú teplotu, udržiava sa v teple určitý čas a potom sa ochladí. Jeho účelom je odstrániť zvyškové napätie, stabilizovať rozmer a zlepšiť pevnosť a tvrdosť. Starnutie sa delí na prirodzené starnutie a umelé starnutie. Prirodzené starnutie spočíva v tom, že sa valčeková reťaz dlhodobo umiestni do izbovej teploty alebo do prírodných podmienok, aby sa postupne odstránilo jej zvyškové napätie; umelé starnutie spočíva v zahriatí valčekovej reťaze na vyššiu teplotu a vykonaní starnutia v kratšom čase.

8. Proces povrchového kalenia
Povrchové kalenie je proces ohrevu povrchu valčekovej reťaze na určitú teplotu a jeho rýchleho ochladenia. Jeho účelom je zlepšiť tvrdosť povrchu a odolnosť proti opotrebovaniu, pričom jadro si stále zachováva dobrú húževnatosť. Procesy povrchového kalenia zahŕňajú indukčné ohrevné povrchové kalenie, kalenie povrchov plameňom a kalenie povrchov elektrickým kontaktným ohrevom. Indukčné ohrevné povrchové kalenie využíva teplo generované indukovaným prúdom na ohrev povrchu valčekovej reťaze, čo má výhody rýchlej rýchlosti ohrevu, dobrej kvality kalenia a malej deformácie.

9. Proces spevňovania povrchu
Proces spevňovania povrchu spočíva vo vytvorení spevňujúcej vrstvy so špeciálnymi vlastnosťami na povrchu valčekovej reťaze fyzikálnymi alebo chemickými metódami, čím sa zlepšuje tvrdosť povrchu, odolnosť proti opotrebovaniu a únavová pevnosť. Medzi bežné procesy spevňovania povrchu patrí brokovanie, valcovanie, infiltrácia kovu atď. Brokovanie spočíva vo použití vysokorýchlostných brokovaných striel na náraz na povrch valčekovej reťaze, čím sa na povrchu vytvára zvyškové tlakové napätie, čím sa zlepšuje únavová pevnosť; valcovanie spočíva vo použití valcovacích nástrojov na valcovanie povrchu valčekovej reťaze, čím sa povrch plasticky deformuje, čím sa zlepšuje tvrdosť povrchu a odolnosť proti opotrebovaniu.

10. Proces borovania
Borovanie spočíva vo vniknutí atómov bóru do povrchu valčekovej reťaze za vzniku boridov, čím sa zlepšuje tvrdosť povrchu a odolnosť proti opotrebovaniu. Medzi procesy boridovania patrí plynové boridovanie a kvapalné boridovanie. Plynové boridovanie spočíva vo umiestnení valčekovej reťaze do atmosféry obsahujúcej bór, kde sa pri určitej teplote a čase atómy bóru môžu vniknúť do povrchu. Valčeková reťaz má po boridovaní vysokú povrchovú tvrdosť, dobrú odolnosť proti opotrebovaniu a dobrú odolnosť proti zahryznutiu.

11. Proces tepelného spracovania sekundárnym kalením kompozitu
Tepelné spracovanie sekundárnym kalením je pokročilý proces tepelného spracovania, ktorý výrazne zlepšuje výkon valčekových reťazí prostredníctvom dvoch procesov kalenia a popúšťania. Tento proces zvyčajne zahŕňa nasledujúce kroky:
(I) Prvé kalenie
Valčeková reťaz sa zahreje na vyššiu teplotu (zvyčajne vyššiu ako je bežná teplota kalenia), aby sa úplne austenitizovala jej vnútorná štruktúra, a potom sa rýchlo ochladí, aby sa vytvorila martenzitická štruktúra. Účelom tohto kroku je zlepšiť tvrdosť a pevnosť valčekovej reťaze.
(II) Prvé temperovanie
Valčeková reťaz sa po prvom kalení zahreje na strednú teplotu (zvyčajne medzi 300 ℃ a 500 ℃), udržiava sa v teple určitý čas a potom sa ochladí. Účelom tohto kroku je eliminovať vnútorné napätie vznikajúce počas procesu kalenia, pričom sa upraví tvrdosť a zlepší húževnatosť.
(III) Druhé kalenie
Valčeková reťaz sa po prvom popúšťaní opäť zahreje na vyššiu teplotu, ale o niečo nižšiu ako je teplota prvého kalenia, a potom sa rýchlo ochladí. Účelom tohto kroku je ďalej zjemniť martenzitickú štruktúru a zlepšiť tvrdosť a odolnosť valčekovej reťaze voči opotrebovaniu.
(IV) Druhé temperovanie
Valčeková reťaz sa po druhom kalení zahreje na nižšiu teplotu (zvyčajne medzi 150 ℃ – 250 ℃), udržiava sa v teple určitý čas a potom sa ochladí. Účelom tohto kroku je ďalej eliminovať vnútorné napätie, stabilizovať rozmer a udržať vysokú tvrdosť a odolnosť proti opotrebovaniu.

12. Proces cementácie v kvapalnom stave
Tekuté cementovanie je špeciálny proces cementovania, ktorý umožňuje atómom uhlíka preniknúť do povrchu ponorením valčekovej reťaze do tekutého cementačného média. Tento proces má výhody vysokej rýchlosti cementovania, rovnomernej vrstvy cementovania a dobrej ovládateľnosti. Je vhodný pre valčekové reťaze so zložitými tvarmi a vysokými požiadavkami na rozmerovú presnosť. Po tekutom cementovaní je zvyčajne potrebné kalenie a popúšťanie pri nízkych teplotách na ďalšie zlepšenie tvrdosti povrchu a odolnosti proti opotrebovaniu.

13. Proces kalenia
Kalenie sa vzťahuje na zlepšenie tvrdosti a odolnosti proti opotrebovaniu zlepšením vnútornej štruktúry valčekovej reťaze. Konkrétne kroky sú nasledovné:
(I) Kúrenie
Valčeková reťaz sa zahrieva na teplotu kalenia, aby sa v reťazi rozpustili a difundovali prvky, ako je uhlík a dusík.
(ii) Izolácia
Po dosiahnutí teploty vytvrdzovania dodržujte určitý čas izolácie, aby sa prvky rovnomerne rozptýlili a vytvorili pevný roztok.
(iii) Chladenie
Rýchlo ochlaďte reťaz, pevný roztok vytvorí jemnozrnnú štruktúru, zlepší tvrdosť a odolnosť proti opotrebovaniu.

14. Proces infiltrácie kovu
Proces infiltrácie kovu spočíva v infiltrácii kovových prvkov do povrchu valčekovej reťaze za vzniku kovových zlúčenín, čím sa zlepšuje tvrdosť povrchu a odolnosť proti opotrebovaniu. Medzi bežné procesy infiltrácie kovu patrí chrómovanie a infiltrácia vanádu. Proces chrómovania spočíva v umiestnení valčekovej reťaze do atmosféry obsahujúcej chróm, kde pri určitej teplote a čase atómy chrómu infiltrujú povrch za vzniku zlúčenín chrómu, čím sa zlepšuje tvrdosť povrchu a odolnosť proti opotrebovaniu.

15. Proces hliníkovania
Proces hliníkovania spočíva v infiltrácii atómov hliníka do povrchu valčekovej reťaze za vzniku zlúčenín hliníka, čím sa zlepšuje odolnosť povrchu proti oxidácii a korózii. Procesy hliníkovania zahŕňajú plynovú hliníkovanie a kvapalnú hliníkovanie. Plynové hliníkovanie spočíva v umiestnení valčekovej reťaze do atmosféry obsahujúcej hliník, kde pri určitej teplote a čase atómy hliníka infiltrujú povrch. Povrch valčekovej reťaze po infiltrácii hliníka má dobrú odolnosť proti oxidácii a korózii a je vhodný na použitie vo vysokoteplotnom a korozívnom prostredí.

16. Proces infiltrácie medi
Proces infiltrácie medi spočíva v infiltrácii atómov medi do povrchu valčekovej reťaze za vzniku zlúčenín medi, čím sa zlepšuje odolnosť povrchu proti opotrebovaniu a odolnosť proti zahryznutiu. Proces infiltrácie medi zahŕňa infiltráciu plynnej medi a infiltráciu tekutej medi. Infiltrácia plynnej medi spočíva v umiestnení valčekovej reťaze do atmosféry obsahujúcej meď a pri určitej teplote a čase sa atómy medi infiltrujú do povrchu. Povrch valčekovej reťaze po infiltrácii medi má dobrú odolnosť proti opotrebovaniu a odolnosť proti zahryznutiu a je vhodný na použitie pri vysokých rýchlostiach a vysokých zaťaženiach.

17. Proces infiltrácie titánu
Proces infiltrácie titánu spočíva v infiltrácii atómov titánu do povrchu valčekovej reťaze za vzniku titánových zlúčenín, čím sa zlepšuje tvrdosť povrchu a odolnosť proti opotrebeniu. Proces infiltrácie titánu zahŕňa infiltráciu plynného titánu a infiltráciu tekutého titánu. Infiltrácia plynného titánu spočíva v umiestnení valčekovej reťaze do atmosféry obsahujúcej titán a pri určitej teplote a čase sa atómy titánu infiltrujú do povrchu. Povrch valčekovej reťaze po infiltrácii titánu má dobrú tvrdosť a odolnosť proti opotrebeniu a je vhodný pre pracovné podmienky s vysokými požiadavkami na tvrdosť a vysokú odolnosť proti opotrebeniu.

18. Proces kobaltovania
Proces kobaltovania spočíva v infiltrácii atómov kobaltu do povrchu valčekovej reťaze za vzniku zlúčenín kobaltu, čím sa zlepšuje tvrdosť a odolnosť povrchu proti opotrebeniu. Proces kobaltovania zahŕňa plynové a kvapalné kobaltovanie. Plynové kobaltovanie spočíva v umiestnení valčekovej reťaze do atmosféry obsahujúcej kobalt a pri určitej teplote a čase sa atómy kobaltu infiltrujú do povrchu. Povrch valčekovej reťaze po kobaltovaní má dobrú tvrdosť a odolnosť proti opotrebeniu a je vhodný pre pracovné podmienky s vysokými požiadavkami na tvrdosť a vysokú odolnosť proti opotrebeniu.

19. Proces zirkonizácie
Proces zirkonizácie spočíva v infiltrácii atómov zirkónia do povrchu valčekovej reťaze za vzniku zlúčenín zirkónia, čím sa zlepšuje tvrdosť a odolnosť povrchu proti opotrebeniu. Proces zirkonizácie zahŕňa plynovú zirkonizáciu a tekutú zirkonizáciu. Plynová zirkonizácia spočíva v umiestnení valčekovej reťaze do atmosféry obsahujúcej zirkónium a pri určitej teplote a čase sa atómy zirkónia infiltrujú do povrchu. Povrch valčekovej reťaze po zirkonizácii má dobrú tvrdosť a odolnosť proti opotrebeniu a je vhodný pre pracovné podmienky s vysokými požiadavkami na tvrdosť a vysokú odolnosť proti opotrebeniu.

20. Proces infiltrácie molybdénu
Proces infiltrácie molybdénu spočíva v infiltrácii atómov molybdénu do povrchu valčekovej reťaze za vzniku zlúčenín molybdénu, čím sa zlepšuje tvrdosť a odolnosť povrchu proti opotrebeniu. Proces infiltrácie molybdénu zahŕňa infiltráciu plynného molybdénu a infiltráciu kvapalného molybdénu. Infiltrácia plynného molybdénu spočíva v umiestnení valčekovej reťaze do atmosféry obsahujúcej molybdén a pri určitej teplote a čase umožňuje atómom molybdénu infiltrovať povrch. Povrch valčekovej reťaze po infiltrácii molybdénu má dobrú tvrdosť a odolnosť proti opotrebeniu a je vhodný pre pracovné podmienky vyžadujúce vysokú tvrdosť a vysokú odolnosť proti opotrebeniu.