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案例硬化

案例硬化

几个世纪以来,人类使用热量来改变并增强金属的硬度。在足够高的温度下,固体金属合金液化。由于通常最接近施加热源的熔化,因此外表面通常在内部芯前变得熔融。这一事实使制造商能够使用热处理来改变晶粒结构和金属化学成分。

例如,制造商可以只硬化一个金属部件的表面,或者可以均匀地“通过硬化”整个工件。通过熔融破坏固体金属的晶体结构有利于热化学制造过程。一些常用的热处理技术包括淬火(通过浸泡突然冷却)和退火(加热后冷却)。

表面硬化的历史

古代人依靠热量来帮助塑造金属。例如,铁匠钢和马蹄铁以硬化金属表面。

工业时代的到来见证了表面硬化技术和制造工艺的重大进步。到了19世纪末,冶金学家普遍认识到金属热化学变化的重要性。

表面硬化工艺

冶金专家依靠壳体硬化(也称为“表面硬化”)通过热处理,在保持能够吸收应力的柔软的延展芯的同时产生硬化的外部黑色金属表面。

感应淬火

流程细节

在感应硬化期间,制造商在延长的时间内加热黑色金属合金以治疗表面,然后淬灭该部件。存在各种方法来实现这一目标。例如,一些制造商通过指定的时间段电气地通电含有铁金属工件的水冷铜线圈,然后淬灭油浴中的一部分。

好处

尽管在制造技术上进行了初步投资,但这一过程可能具有成本效益。

例子

生产商生产的螺纹管在油田钻井中使用感应淬火。

渗碳

流程细节

黑色金属合金和钢在高温下在富碳环境中停留数小时进行渗碳。在渗碳过程中,碳逐渐扩散到熔化的金属表面,使其硬化。如今,制造商通过控制曝光时间和温度等参数来精确影响碳的渗透。

好处

高炉和碳源的获取使得大量生产渗碳金属部件成为可能。

例子

渗碳有助于生产球轴承,齿轮和滚子轴承。

氮化

流程细节

氮化过程类似于渗碳,除了氮气在金属合金表面上扩散而不是碳。氮气与外部上的铁或其他合金结合以形成氮化物。通常,制造商通过在氨气的情况下在氨气的情况下,通过在高温下加热钢(950华氏度至1050华氏度)延长一段时间来实现这种类型的外壳硬化。高达100小时。

好处

氮的广泛使用有助于“低技术”生产设施利用氮化。

例子

氮化处理在凸轮轴、气门杆的制造中起着重要的作用。它还协助生产燃油喷射泵。

宇航

流程细节

制造商将金属工件放在含氰酸盐的浴中,以制备表面以吸收碳和氮。它们后来在液体中淬灭金属,例如油,并机械地回火表面以获得所需的硬度水平。

好处

这种生产方法被证明是相对便宜的。它在1900年左右广泛流行。尽管目前由于其对环境的负面影响,氰化技术在许多地区受到限制,但氰化仍然发生在“低技术”生产环境中。

例子

制造商有时在氰化辅助下生产螺栓和螺母。

碳氮化物

流程细节

这个过程类似于渗碳,只不过它发生在较低的温度下,而且制造商也会向环境中注入少量的氮。碳原子不会深入到金属中,所以碳氮共渗会产生更表面的硬化。

好处

尽管降低了碳渗透,但由于氮化物增强了表面渗碳过程,外部经常显示出增强的耐磨性。在一些金属零件制造环境中,碳氮共渗非常经济。

例子

制造商经常使用碳氮化案件在没有高炉的情况下硬化小冲压金属部件。

气体碳氮共渗

流程细节

此过程与氮化密切相似,除了产生浅薄的外壳,需要相当低的温度范围。制造商通常将金属组分在碱性氰酸盐的液态盐浴中或在专有的气体混合物中或在强烈的电场内将金属组分置于碱性气体混合物内,以便在金属工件的表面上热化学漫射,碳和少量氧气。

好处

由于工作件在较低温度下经过氮碳化,因此它们可以在一些制造环境中展示在表面硬化期间的尺寸变形。

例子

该工艺帮助制造商制造表面淬火主轴、模具、凸轮、液压活塞杆和齿轮。

案例硬化与通过硬化

通过硬化将均匀地硬化某些金属合金,而不是壳体硬化(仅硬化金属部分的表面)。这两个过程都具有优点和缺点。使用一个或另一个的决定主要取决于所需的工程规范。

表面硬化的应用

今天,表面硬化使金属部件呈现出坚硬的表面和柔软、有延展性的内部。这种组合可以使部件在机械环境中更好地承受疲劳和高应力。表面硬化金属的一些常见应用包括减摩球轴承和发动机齿轮。


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