Вступ до поширених процесів термічної обробки роликових ланцюгів

Вступ до поширених процесів термічної обробки роликових ланцюгів
У процесі виробництва роликових ланцюгів процес термічної обробки є ключовою ланкою для покращення їхньої продуктивності. Завдяки термічній обробці можна значно покращити міцність, твердість, зносостійкість та в'язкість роликових ланцюгів, тим самим подовжуючи термін їхньої служби та задовольняючи вимоги використання в різних складних умовах експлуатації. Нижче наведено детальний огляд кількох поширених процесів термічної обробки роликових ланцюгів:

I. Процес гартування та відпуску
(I) Гартування
Гартування – це процес нагрівання роликового ланцюга до певної температури (зазвичай вище Ac3 або Ac1), витримування його в теплі протягом певного періоду часу, а потім швидкого охолодження. Його метою є надання роликовому ланцюгу високої твердості та високоміцної мартенситної структури. Зазвичай використовуються гартувальні середовища, такі як вода, олія та солона вода. Вода має швидку швидкість охолодження та підходить для роликових ланцюгів простої форми та малих розмірів; олія має відносно повільну швидкість охолодження та підходить для роликових ланцюгів складної форми та великих розмірів.
(II) Загартування
Відпуск – це процес повторного нагрівання загартованого роликового ланцюга до певної температури (зазвичай нижче Ac1), підтримки його тепла та подальшого охолодження. Його метою є усунення внутрішніх напружень, що виникають під час процесу гартування, регулювання твердості та підвищення в'язкості. Залежно від температури відпуску його можна розділити на низькотемпературний (150℃-250℃), середньотемпературний (350℃-500℃) та високотемпературний (500℃-650℃). Низькотемпературний відпуск може отримати структуру мартенситу з високою твердістю та хорошою в'язкістю; середньотемпературний відпуск може отримати структуру трооститу з високою межею текучості, хорошою пластичністю та в'язкістю; високотемпературний відпуск може отримати структуру трооститу з хорошими комплексними механічними властивостями.

2. Процес цементації
Цементація полягає в проникненні атомів вуглецю в поверхню роликового ланцюга для утворення високовуглецевого цементованого шару, тим самим покращуючи твердість поверхні та зносостійкість, водночас зберігаючи в'язкість низьковуглецевої сталі. Процеси цементації включають тверду цементацію, газову цементацію та рідку цементацію. Серед них газова цементація є найбільш широко використовуваною. При розміщенні роликового ланцюга в цементаційній атмосфері атоми вуглецю проникають у поверхню за певної температури та часу. Після цементації зазвичай потрібне гартування та низькотемпературний відпуск для подальшого покращення твердості поверхні та зносостійкості.

3. Процес азотування
Азотування полягає у проникненні атомів азоту в поверхню роликового ланцюга з утворенням нітридів, тим самим покращуючи твердість поверхні, зносостійкість та міцність на втому. Процес азотування включає газове азотування, іонне азотування та рідке азотування. Газове азотування полягає у поміщенні роликового ланцюга в азотовмісне середовище, де при певній температурі та часі атоми азоту можуть проникнути на поверхню. Після азотування роликовий ланцюг має високу поверхневу твердість, добру зносостійкість та невелику деформацію, що підходить для роликових ланцюгів складної форми.

4. Процес нітрокарбонізації
Карбонітрування полягає у одночасному проникненні вуглецю та азоту в поверхню роликового ланцюга з утворенням карбонітридів, тим самим покращуючи твердість поверхні, зносостійкість та міцність на втому. Процес карбонітрування включає газове та рідке карбонітрування. Газове карбонітрування полягає у розміщенні роликового ланцюга в атмосфері, що містить вуглець та азот, і при певній температурі та часі дозволяє вуглецю та азоту одночасно проникати в поверхню. Роликовий ланцюг після карбонітрування має високу твердість поверхні, добру зносостійкість та хороші протизачіпні властивості.

5. Процес відпалу
Відпал – це процес, під час якого роликовий ланцюг нагрівають до певної температури (зазвичай на 30-50℃ вище Ac3), витримують у теплі протягом певного періоду часу, повільно охолоджують до температури нижче 500℃ за допомогою печі, а потім охолоджують на повітрі. Його метою є зниження твердості, покращення пластичності та в'язкості, а також полегшення обробки та подальшої термічної обробки. Роликовий ланцюг після відпалу має однорідну структуру та помірну твердість, що може покращити ріжучі властивості.

6. Процес нормалізації
Нормалізація – це процес, під час якого роликовий ланцюг нагрівають до певної температури (зазвичай вище Ac3 або Acm), тримають у теплі, виймають з печі та охолоджують на повітрі. Його метою є подрібнення зерен, однорідність структури, підвищення твердості та міцності, а також покращення ріжучих характеристик. Роликовий ланцюг після нормалізації має однорідну структуру та помірну твердість, що може бути використано як для остаточної термічної обробки або як для попередньої термічної обробки.

7. Процес лікування старіння
Старіння – це процес, під час якого роликовий ланцюг нагрівають до певної температури, витримують у теплі протягом певного періоду часу, а потім охолоджують. Його метою є усунення залишкових напружень, стабілізація розміру та підвищення міцності й твердості. Старіння поділяється на природне старіння та штучне старіння. Природне старіння полягає у витримці роликового ланцюга при кімнатній температурі або природних умовах протягом тривалого часу для поступового усунення залишкових напружень; штучне старіння полягає у нагріванні роликового ланцюга до вищої температури та проведенні старіння за коротший час.

8. Процес поверхневого гартування
Поверхневе гартування – це процес нагрівання поверхні роликового ланцюга до певної температури та її швидкого охолодження. Його метою є підвищення твердості поверхні та зносостійкості, при цьому осердя зберігає добру в'язкість. Процеси поверхневого гартування включають індукційне нагрівання поверхні, полум'яне нагрівання поверхні та електричне контактне нагрівання поверхні. Індукційне нагрівання поверхні використовує тепло, що генерується індукованим струмом, для нагрівання поверхні роликового ланцюга, що має такі переваги, як висока швидкість нагрівання, хороша якість гартування та мала деформація.

9. Процес зміцнення поверхні
Процес зміцнення поверхні полягає у формуванні зміцнюючого шару зі спеціальними властивостями на поверхні роликового ланцюга за допомогою фізичних або хімічних методів, тим самим покращуючи твердість поверхні, зносостійкість та міцність на втому. Поширені процеси зміцнення поверхні включають дробоструминне зміцнення, вальцювальне зміцнення, зміцнення інфільтрацією металу тощо. Дробоструминне зміцнення полягає у використанні високошвидкісного дробу для удару по поверхні роликового ланцюга, завдяки чому на поверхні створюється залишкове напруження стиску, тим самим покращуючи міцність на втому; вальцювальне зміцнення полягає у використанні вальцювальних інструментів для вальцювання поверхні роликового ланцюга, завдяки чому поверхня створює пластичну деформацію, тим самим покращуючи твердість поверхні та зносостійкість.

10. Процес борування
Борування полягає у проникненні атомів бору в поверхню роликового ланцюга з утворенням боридів, тим самим покращуючи твердість поверхні та зносостійкість. Процеси борування включають газове та рідке борування. Газове борування полягає у поміщенні роликового ланцюга в атмосферу, що містить бор, і при певній температурі та часі дозволяє атомам бору проникнути в поверхню. Після борування роликовий ланцюг має високу твердість поверхні, добру зносостійкість та хороші протизачіпні властивості.

11. Процес термічної обробки вторинним гартуванням композиту
Вторинна термічна обробка складними ланцюгами гартуванням – це вдосконалений процес термічної обробки, який значно покращує експлуатаційні характеристики роликових ланцюгів завдяки двом процесам гартування та відпуску. Цей процес зазвичай включає такі етапи:
(I) Перше гасіння
Роликовий ланцюг нагрівають до вищої температури (зазвичай вищої за звичайну температуру гартування) для повної аустенізації його внутрішньої структури, а потім швидко охолоджують для утворення мартенситної структури. Метою цього етапу є підвищення твердості та міцності роликового ланцюга.
(II) Перше гартування
Роликовий ланцюг після першого гартування нагрівають до середньої температури (зазвичай між 300℃-500℃), витримують у теплі протягом певного періоду часу, а потім охолоджують. Метою цього етапу є усунення внутрішньої напруги, що виникає під час процесу гартування, одночасно регулюючи твердість та покращуючи в'язкість.
(III) Друге гасіння
Роликовий ланцюг після першого відпуску знову нагрівають до вищої температури, але трохи нижчої за температуру першого гартування, а потім швидко охолоджують. Метою цього етапу є подальше уточнення мартенситної структури та підвищення твердості й зносостійкості роликового ланцюга.
(IV) Друге гартування
Роликовий ланцюг після другого гартування нагрівають до нижчої температури (зазвичай між 150℃-250℃), витримують у теплі протягом певного періоду часу, а потім охолоджують. Метою цього етапу є подальше усунення внутрішніх напружень, стабілізація розміру та підтримка високої твердості та зносостійкості.

12. Процес рідкої цементації
Рідке цементування – це спеціальний процес цементування, який дозволяє атомам вуглецю проникати в поверхню шляхом занурення роликового ланцюга в рідке цементувальне середовище. Цей процес має переваги високої швидкості цементування, рівномірного шару цементування та гарної керованості. Він підходить для роликових ланцюгів складної форми та з високими вимогами до точності розмірів. Після рідкого цементування зазвичай потрібне гартування та низькотемпературний відпуск для подальшого підвищення твердості поверхні та зносостійкості.

13. Процес загартування
Загартування означає підвищення твердості та зносостійкості шляхом покращення внутрішньої структури роликового ланцюга. Конкретні кроки такі:
(I) Опалення
Роликовий ланцюг нагрівають до температури гартування, щоб розчинити та дифузувати в ланцюзі такі елементи, як вуглець та азот.
(ii) Ізоляція
Після досягнення температури затвердіння витримуйте певний час ізоляції, щоб елементи рівномірно дифундували та утворювали твердий розчин.
(iii) Охолодження
Швидко охолодіть ланцюг, твердий розчин утворить дрібнозернисту структуру, покращить твердість та зносостійкість.

14. Процес інфільтрації металу
Процес інфільтрації металу полягає у проникненні металевих елементів у поверхню роликового ланцюга з утворенням металевих сполук, тим самим покращуючи твердість поверхні та зносостійкість. Поширені процеси інфільтрації металу включають хромування та інфільтрацію ванадію. Процес хромування полягає у поміщенні роликового ланцюга в атмосферу, що містить хром, і при певній температурі та часі атоми хрому інфільтрують поверхню з утворенням сполук хрому, тим самим покращуючи твердість поверхні та зносостійкість.

15. Процес алюмінізації
Процес алюмінізації полягає у проникненні атомів алюмінію в поверхню роликового ланцюга з утворенням алюмінієвих сполук, тим самим покращуючи стійкість поверхні до окислення та корозії. Процеси алюмінізації включають газову алюмінізацію та рідку алюмінізацію. Газова алюмінізація полягає у поміщенні роликового ланцюга в атмосферу, що містить алюміній, і за певної температури та часу атоми алюмінію проникають у поверхню. Поверхня роликового ланцюга після алюмінізації має добру стійкість до окислення та корозії, і придатна для використання в умовах високих температур та агресивного середовища.

16. Процес інфільтрації міді
Процес інфільтрації міддю полягає у проникненні атомів міді в поверхню роликового ланцюга з утворенням сполук міді, тим самим покращуючи зносостійкість поверхні та стійкість до заїдання. Процес інфільтрації міддю включає газову інфільтрацію міддю та інфільтрацію рідкою міддю. Газова інфільтрація міддю полягає у поміщенні роликового ланцюга в атмосферу, що містить мідь, і при певній температурі та часі атоми міді інфільтруються в поверхню. Поверхня роликового ланцюга після інфільтрації міддю має добру зносостійкість та стійкість до заїдання, і підходить для використання в умовах високої швидкості та важкого навантаження.

17. Процес інфільтрації титану
Процес інфільтрації титаном полягає у проникненні атомів титану в поверхню роликового ланцюга з утворенням титанових сполук, тим самим покращуючи твердість поверхні та зносостійкість. Процес інфільтрації титаном включає газову інфільтрацію титаном та інфільтрацію рідким титаном. Газова інфільтрація титаном полягає у розміщенні роликового ланцюга в атмосфері, що містить титан, і при певній температурі та часі атоми титану інфільтруються в поверхню. Поверхня роликового ланцюга після інфільтрації титаном має добру твердість та зносостійкість і підходить для робочих умов з високими вимогами до твердості та високих зносостійкості.

18. Процес кобальтування
Процес кобальтування полягає у проникненні атомів кобальту в поверхню роликового ланцюга з утворенням сполук кобальту, тим самим покращуючи твердість та зносостійкість поверхні. Процес кобальтування включає газове та рідке кобальтування. Газове кобальтування полягає у розміщенні роликового ланцюга в атмосфері, що містить кобальт, і при певній температурі та часі атоми кобальту проникають у поверхню. Поверхня роликового ланцюга після кобальтування має добру твердість та зносостійкість і підходить для робочих умов з високими вимогами до твердості та високих зносостійкості.

19. Процес цирконізування
Процес цирконізації полягає у проникненні атомів цирконію в поверхню роликового ланцюга з утворенням цирконієвих сполук, тим самим покращуючи твердість та зносостійкість поверхні. Процес цирконізації включає газову цирконізацію та рідку цирконізацію. Газова цирконізація полягає у поміщенні роликового ланцюга в атмосферу, що містить цирконій, і при певній температурі та часі атоми цирконію проникають у поверхню. Поверхня роликового ланцюга після цирконізації має добру твердість та зносостійкість і підходить для робочих умов з високими вимогами до твердості та високих зносостійкості.

20. Процес інфільтрації молібдену
Процес інфільтрації молібденом полягає у проникненні атомів молібдену в поверхню роликового ланцюга з утворенням сполук молібдену, тим самим покращуючи твердість та зносостійкість поверхні. Процес інфільтрації молібденом включає газову інфільтрацію молібденом та рідку інфільтрацію молібденом. Газова інфільтрація молібденом полягає у поміщенні роликового ланцюга в атмосферу, що містить молібден, і при певній температурі та часі дозволяє атомам молібдену проникнути на поверхню. Поверхня роликового ланцюга після інфільтрації молібденом має добру твердість та зносостійкість і підходить для робочих умов, що вимагають високої твердості та високої зносостійкості.