Čo je to case Hardening a ako to funguje?

1. Zhrnutie

Púzdrové tvrdenie vytvára tenká, veľmi tvrdá povrchová vrstva ("prípad") na tvrdšom, ťažko. Spája povrchové opotrebovanie a odolnosť proti únave s tvárnym jadrom, ktoré odoláva nárazom.

Typickým použitím sú ozubené kolesá, hriadeľ, vačka, čapy a ložiská. Dosiahnutie vynikajúceho funkčného výkonu je inžinierska úloha (hutníctvo, riadenie procesu, riadenie deformácií, kontrola).

Zhotovenie dielu vyzerať skvele vyžaduje plánovanie: kontrolovať, kde a ako sa vyrábajú povrchové úpravy, postupné leštenie/brúsenie vo vzťahu k tepelnému spracovaniu, a dokončiť vhodnou ochrannou a dekoratívnou povrchovou úpravou (Napr., farby s kontrolovanou teplotou, oxid čierny, PVD, lak).

2. Čo je to case hardening?

Tvrdenie prípadov (volal tiež povrchové vytvrdzovanie) je rodina metalurgických procesov, ktoré produkujú tvrdé, povrchová vrstva odolná proti opotrebeniu — the prípad — na časti, pričom zostáva relatívne mäkký, tvárny interiér — ten jadro.

Cieľom je kombinovať vysoká tvrdosť povrchu a odolnosť proti opotrebovaniu/únave s húževnatosť jadra a odolnosť proti nárazu, dodáva komponenty, ktoré odolávajú poškodeniu povrchu bez toho, aby sa stali krehkými.

Základné koncepty

• Tvrdý povrch (prípad): tenká zóna (typicky desatiny milimetra až niekoľko milimetrov) navrhnutý tak, aby bol tvrdý (Napr., 55–64 HRC pre karburizovaný martenzit alebo 700 – 1200 HV pre nitridy).
• Tvárne jadro: sypký materiál zostáva relatívne mäkký a húževnatý, aby absorboval nárazy a zabránil katastrofálnemu krehkému lomu.
• Postupný prechod: riadený gradient tvrdosti z povrchu do jadra (nie náhle rozhranie) na zlepšenie prenosu zaťaženia a únavovej životnosti.
• Lokalizovaná liečba: cementovanie možno aplikovať na celé diely alebo selektívne na funkčné zóny (ložiskové čapy, zuby ozubeného kolesa, kontaktné tváre).

3. Bežné procesy cementovania

Nižšie popisujem hlavné technológie cementovania, s ktorými sa stretnete v strojárskej praxi.

Karburačný (plyn, vákuové a baliace varianty)

Mechanizmus: uhlík sa difunduje do povrchu ocele pri zvýšenej teplote, aby sa zvýšil obsah uhlíka v blízkosti povrchu; súčiastka sa potom ochladzuje, aby sa vytvorilo martenzitické puzdro, a popúšťa sa, aby sa dosiahla požadovaná kombinácia tvrdosti a húževnatosti.

Varianty & podmienky:

• Plyn karburačný (priemyselný štandard): vykonávané v kontrolovanej uhľovodíkovej atmosfére (endotermický plyn alebo zmesi zemného plynu) pri zhruba 880–950 ° C.
  Potenciál uhlíka a čas namáčania určujú hĺbku puzdra; praktické efektívne hĺbky puzdra sa bežne pohybujú od 0.3 mm 2.5 mm pre mnoho komponentov; tvrdosť povrchu po kalení/popúšťaní typicky 58–62 HRC pre martenzit s vysokým obsahom uhlíka.
• Vákuum (nízkotlakový) karburačný: využíva vstrekovanie uhľovodíkov vo vákuovej peci, často pri 900–1050 ° C s následným vysokotlakovým ochladzovaním plynu.
  Medzi výhody patrí minimálna oxidácia / vodný kameň, vynikajúca kontrola uhlíka a nižšie zvyškové skreslenie; táto cesta je uprednostňovaná tam, kde sa vyžaduje vzhľad povrchu a prísne tolerancie.
• Zbaliť (tuhý) karburačný: staršia obchodná metóda s použitím uhlíkatých práškov pri 900–950 ° C; nižšie kapitálové náklady, ale horšia kontrola a čistota – menej vhodné pre diely s kritickým vzhľadom.

Výhoda: môže produkovať pomerne hlboko, ťažké martenzitické prípady; dobre pochopiteľné a ekonomické pre stredne veľkú produkciu.
Nevýhody: kalenie z vysokej teploty spôsobuje značné tepelné namáhanie a potenciálne skreslenie; musí byť riadená povrchová oxidácia a usadzovanie vodného kameňa (najmä pri konvenčnom nauhličovaní plynom alebo náplňou).

Karbonitridovanie

Mechanizmus: kombinovaná difúzia uhlíka a dusíka do povrchu pri teplotách všeobecne nižších ako pri nauhličovaní, nasleduje uhasenie a temperovanie.
Dusík zvyšuje tvrdosť povrchu a môže zlepšiť odolnosť proti opotrebovaniu a odieraniu v porovnaní s iba nauhličenými prípadmi.

Podmienky: typické procesné teploty sú 780–880 ° C; účinné hĺbky puzdra sú menšie ako pri nauhličovaní, bežne 0.1–1,0 mm, a povrchové tvrdosti po kalení/popúšťaní pristávajú okolo 55– 60 HRC pre vhodné ocele.

Výhoda: rýchlejšie cykly a dobré vlastnosti opotrebenia pri obrábaní; produkuje tvrdšie, puzdro obohatené dusíkom prospešné pre abrazívne alebo adhézne opotrebovanie.
Nevýhody: plytšia hĺbka puzdra obmedzuje použitie pri vysokom kontaktnom namáhaní; riadenie procesu (čistota atmosféry, hladina amoniaku) je rozhodujúce, aby sa predišlo nežiaducim vrstvám zlúčenín alebo farebným nepravidelnostiam.

Nitriding (plyn, plazma/ión, a soľný kúpeľ)

Mechanizmus: dusík difunduje do ocele pri relatívne nízkych teplotách a vytvára tvrdé nitridy (Napr., FeN, CRN, AlN) v rámci difúznej zóny; nie je potrebné žiadne ochladzovanie, pretože proces vo všeobecnosti prebieha pod teplotou austenitizácie.

Výsledok je ťažký, povrch odolný voči opotrebovaniu s veľmi nízkym skreslením.

Varianty & podmienky:

• Plyn nitriding: vykonaná o 480–570 °C v atmosfére na báze amoniaku; zvyčajne hĺbka puzdra 0.05-0,6 mm (difúzna zóna), s povrchovou tvrdosťou často v 700–1 200 HV rozsah v závislosti od chémie ocele a času.
• Plazma (ión) nitriding: využíva nízkotlakový žeravý výboj na aktiváciu dusíka; ponúka vynikajúcu jednotnosť, lepšia kontrola zlúčeniny (biely) vrstviť, a čistý povrch – výhody pre estetické diely.
  Typické teploty sú 450–550 ° C s nastaviteľným predpätím na doladenie povrchovej úpravy.
• Nitridácia v soľnom kúpeli / nitrokarburizácia (Napr., Tenifer, Melonit): chemicky aktívne kúpele pri ~560–590 °C majú dobré charakteristiky opotrebenia a korózie, ale vyžadujú starostlivé zaobchádzanie so životným prostredím a odpadom.

Výhoda: minimálne skreslenie, vynikajúci výkon pri únave a opotrebovaní, v mnohých prípadoch zlepšená odolnosť proti korózii, a atraktívne, konzistentné povrchové úpravy (najmä plazmová nitridácia).
Nevýhody: difúzna vrstva je relatívne tenká v porovnaní s karburizáciou; ocele musia obsahovať nitridotvorné prvky (Al, Cr, Vložka, Z) pre najlepšie výsledky; vrstvy škodlivých zlúčenín ("biela vrstva") môže vzniknúť, ak parametre nie sú kontrolované.

Indukčné kalenie

Mechanizmus: vysokofrekvenčná elektromagnetická indukcia rýchlo zohreje povrchovú vrstvu na austenitizačnú teplotu; rýchle zhášanie (voda alebo polymér) premieňa zahriatu vrstvu na martenzit.
Pretože vykurovanie je lokálne a veľmi rýchle, vytvrdzovanie je možné aplikovať selektívne a časy cyklu sú krátke.

Typické parametre: povrchové teploty často v rozmedzí 800–1100 ° C na krátke časy (sekundy), s hĺbkou puzdra riadenou frekvenciou a časom – od 0.2 mm až niekoľko milimetrov. Tvrdosť povrchu bežne 50-65 HRC v závislosti od ocele a kalenia.

Výhoda: vysoko lokalizované vytvrdzovanie (ložiská, prevodové boky, žurnály), veľmi vysoká priepustnosť, znížená energia cyklu, a znížené celkové skreslenie vo vzťahu k úplnému zhášaniu, ak je správne upevnené.
Nevýhody: vyžaduje geometriu vhodnú pre indukčné cievky; prehriatie okrajov alebo záblesk môže spôsobiť zmenu farby; obmedzenia minimálnej hrúbky steny a efektívnej prekaliteľnosti zvolenej ocele.

Vytvrdzovanie plameňom

Mechanizmus: povrchový ohrev kyslíkovo-palivovým plameňom na austenitizačnú teplotu s následným ochladením.
Relatívne jednoduchá technika na opravu v teréne, ktorá napodobňuje indukčné kalenie, ale ako zdroj tepla používa plameň.

Typické podmienky: povrchové vykurovanie na ~800–1000 °C bezprostredne po ňom nasleduje uhasenie; hĺbka puzdra často 0.5– 4 mm v závislosti od prívodu tepla a ochladzovania.

Výhoda: flexibilné pre veľké alebo terénne opravy, nízke potreby kapitálového vybavenia.
Nevýhody: menej rovnomerná aplikácia tepla ako indukcia; vyššie riziko vodného kameňa, oxidácia a vizuálna zmena farby; väčšia zručnosť potrebná na dosiahnutie konzistentných estetických výsledkov.

Feritické nitrokarburovanie a nízkoteplotné termochemické procesy

Mechanizmus: nízkoteplotné povrchové obohatenie dusíkom a uhlíkom, kým je oceľ vo feritickom stave (pod A1), vytvorenie vrstvy tvrdej zlúčeniny a difúznej zóny bez transformácie objemovej mikroštruktúry.

Typické systémy: soľný kúpeľ feritické nitrokarbonizačné alebo plynové varianty at ~560–590 °C vytvárajú plytké tvrdé vrstvy so zlepšenou odolnosťou proti opotrebovaniu a korózii a nízkymi deformáciami.

Výhoda: vynikajúca rozmerová stabilita, zlepšená odolnosť proti korózii a charakteristický tmavý matný povrch, ktorý je užitočný pre vzhľad.
Nevýhody: environmentálne problémy s určitými soľnými kúpeľmi (zvoliť procesy, ktoré sú v súlade so životným prostredím) a obmedzená hĺbka prípadu.

Tenké tvrdé nátery (PVD, CVD, DLC) — nie difúzne puzdrá, ale často používané s cementovaním

Mechanizmus: fyzikálne alebo chemické usadzovanie pár veľmi tenké, extrémne tvrdá vrstva (Konzervovať, CRN, Tikáž, DLC) na substrát.
Toto nie sú difúzne prípady; spoliehajú sa skôr na priľnavosť a tenkovrstvovú mechaniku než na odstupňovaný metalurgický prechod.

Typické atribúty: hrúbka povlaku je zvyčajne niekoľko mikrometrov; tvrdosť v tisíckach HV; vizuálne nápadné (zlatý TiN, čierne DLC) a vynikajúce opotrebovanie/tribologický výkon.

Výhoda: vynikajúce dekoratívne úpravy a dodatočná odolnosť proti opotrebovaniu; kompatibilný s nitridovanými substrátmi pre lepšiu priľnavosť a únavové správanie.
Nevýhody: nátery sú tenké – nenahrádzajú potrebu difúzneho puzdra tam, kde sa vyžaduje kontaktná únava alebo odolnosť voči hlbokému opotrebovaniu – priľnavosť závisí od prípravy povrchu a stavu podkladu.

4. Vhodnosť a výber materiálu

5. Kľúčové stratégie na optimalizáciu vzhľadu cementovaných povrchov

Dosiahnutie „skvelého vzhľadu“ si vyžaduje systematický prístup, ktorý sa integruje príprava na predúpravu, riadenie parametrov procesu, konečná úprava po úprave, a prevencia defektov.

Každý krok priamo ovplyvňuje estetiku povrchu a funkčný výkon.

Predbežná liečba: Základ estetickej jednoty

Povrchové nečistoty (olej, mazanie, hrdzavenie, mierka) a materiálových chýb (pórovitosť, škrabance) sú zosilnené počas cementovania, čo vedie k nerovnomernej farbe, škálovanie, alebo porucha povlaku.
Kroky predúpravy musia zabezpečiť čistotu, rovnomerný povrch:

• Odmasťovanie a čistenie: Použite ultrazvukové čistenie (s alkalickými čistiacimi prostriedkami) alebo odmasťovanie parou (s trichlóretylénom) na odstránenie oleja a mastnoty.
  Vyhnite sa chemickým čistiacim prostriedkom, ktoré zanechávajú zvyšky (Napr., roztoky na báze chloridov), ktoré pri tepelnej úprave spôsobujú jamkovanie.
  Podľa ASTM A380, povrch musí mať povrchovú úpravu bez vody (žiadne korálkovanie) po vyčistení.
• Brúsenie a leštenie: Pre esteticky kritické časti, mletie (drsnosť povrchu Ra ≤ 0.8 μm) a leštenie (RA ≤ 0.2 μm) odstráňte škrabance, značky nástrojov, a povrchové nezrovnalosti.
  To zaisťuje rovnomernú absorpciu a difúziu tepla počas cementovania, zabraňuje lokalizovanému zafarbeniu.
• Tryskanie/morenie: Otryskanie (sklenenými guľôčkami alebo oxidom hlinitým) odstraňuje hrdzu a vodný kameň, zlepšenie priľnavosti povrchu pre dodatočnú úpravu.
  Uvarenie (so zriedenou kyselinou chlorovodíkovou) sa používa na silné okuje, ale musí po ňom nasledovať neutralizácia, aby sa zabránilo leptaniu povrchu.

Dokončenie po úprave: Zlepšenie estetiky a funkčnosti

Dodatočná úprava premení vytvrdnutý povrch na vizuálne príťažlivý povrch pri zachovaní alebo zlepšení funkčných vlastností (obliecť sa, odpor).

Výber spôsobu dokončovania závisí od základného procesu, materiál, a estetické požiadavky:

Mechanická úprava

• Leštenie: Pre karburizované alebo indukčne kalené diely, sekvenčné leštenie (hrubé až jemné abrazíva: 120 zrnitosť → 400 zrnitosť → 800 štrbina) dosiahne zrkadlový povrch (RA ≤ 0.05 μm).
  Na tvrdé povrchy používajte diamantové brúsivá (HRC ≥ 60) aby nedošlo k poškriabaniu. Leštenie po nitridácii zvýrazňuje zlatohnedú farbu a zlepšuje odolnosť proti korózii.
• Tlmivo: Použite bavlnený alebo plstený kotúč s leštiacimi zmesami (oxid hliníka, oxid chróm) na vytvorenie lesklého povrchu.
  Leštenie je ideálne na ozdobné časti (Napr., automobilový lem, zapínanie na šperky) ale môže mierne znížiť tvrdosť povrchu (o 2–5 HRC).
• Výstrel: Pre nelesklé, matné povrchové úpravy, shot peening s jemnými sklenenými perličkami (0.1–0,3 mm) vytvára jednotnú textúru a zároveň zlepšuje únavovú pevnosť. Drsnosť povrchu je možné regulovať medzi Ra 0,4–1,6 μm.

Chemická a elektrochemická úprava

• Povlak z čierneho oxidu: Tiež známy ako blueing, tento proces tvorí tenký (0.5– 1,5 μm) čierny oxid železitý (Feer₃o₄) film na povrchu. Je kompatibilný s nauhličenými a nitridovanými dielmi, poskytuje jednotný čierny povrch s miernou odolnosťou proti korózii.
  Proces (ASTM D1654) používa horúci alkalický roztok (135-145 ℃) a vyžaduje dodatočné olejovanie na zlepšenie estetiky a ochrany proti korózii.
• Galvanické pokovovanie: Chrómované pokovovanie (tvrdý chróm, ozdobný chróm) alebo po vytvrdnutí je možné aplikovať niklovanie, aby sa vytvoril lesk, povrch odolný voči korózii.
  Uistite sa, že povrch je bez vodného kameňa a pórovitosti (prostredníctvom predbežného leštenia) aby sa predišlo chybám v pokovovaní (bublanie, peeling). Dekoratívne chrómovanie dosahuje zrkadlový povrch s tvrdosťou podľa Vickersa 800–1000 HV.
• Chemické konverzné povlaky: Fosfátovanie (fosforečnan zinočnatý, fosforečnan mangánu) vytvára sivý alebo čierny kryštalický film, ktorý zlepšuje priľnavosť farby.
  Používa sa na diely vyžadujúce estetiku a odolnosť proti korózii (Napr., komponenty strojov).
  Eloxovanie je vhodné pre nerezové nitridované diely, výrobu škály farieb (modrý, čierny, zlato) prostredníctvom elektrolytickej oxidácie.

Poťahovacie technológie pre pokročilú estetiku

• Ukladanie fyzickej pary (PVD): PVD povlaky (Konzervovať, Tikáž, CRN) sa aplikujú pomocou vákuového nanášania, produkujúce tenké (2–5 μm), ťažko, a vizuálne konzistentné filmy.
  TiN ponúka zlatý povrch (obľúbené v rezných nástrojoch a luxusnom hardvéri), zatiaľ čo CrN poskytuje strieborno-šedú povrchovú úpravu. PVD je kompatibilný s nitridovanými časťami a zvyšuje estetiku a odolnosť proti opotrebovaniu.

  

• Chemické usadzovanie (CVD): CVD povlaky (uhlík podobný diamantu, DLC) vytvorte matný čierny alebo lesklý povrch s výnimočnou tvrdosťou (HV ≥ 2000) a odolnosť proti korózii.
  Sú ideálne pre vysoko výkonné diely (Napr., letectvo) vyžadujú si však vysokoteplotné spracovanie (700-1000 ℃), ktoré môžu ovplyvniť základné vlastnosti cementovaných dielov.

6. Spoločné chyby, základné príčiny, a prevencia

7. Estetické aspekty dizajnu pre cementované komponenty

Vizuálne vydarený cementovaný diel je produktom integrovaného dizajnu, výber procesu a konečná úprava – nie dodatočný nápad.

Zadajte konzistenciu procesu pre zhodu farieb

Ak sú časti určené na to, aby ich bolo možné vidieť spolu (súpravy ozubených kolies, upevňovacie súpravy, zhromaždenia), vyžadujú rovnakú cestu vytvrdzovania a následného spracovania v celej súprave.

Plazmová nitridácia, po ktorej nasleduje daná konečná úprava (oxid čierny, číry lak alebo PVD) vytvára vysoko opakovateľné tóny;

miešanie zásadne odlišných procesov (napríklad nauhličovanie na jednej časti a nitridovanie na druhej) sťažuje dosiahnutie konzistentnej farebnej a povrchovej odozvy a je potrebné sa jej vyhnúť, ak sa vyžaduje vizuálna jednotnosť.

Použite zámerný kontrast textúry na vytvorenie vizuálnej hierarchie

Skombinujte matné a leštené zóny, aby ste zdôraznili tvar a funkciu.

Napríklad, leštený nitridovaný bok zuba v kontraste s brokovaným alebo guľôčkovým hrotom vytvára atraktívny vzhľad, technický vzhľad a zároveň slúži funkčným potrebám (leštené zuby znižujú trenie; matné náboje zlepšujú priľnavosť a skrývajú stopy po manipulácii).

Definujte ciele textúry kvantitatívne (Ra alebo trieda povrchovej úpravy) takže finišeri môžu reprodukovať efekt.

Navrhnite geometriu na kontrolu tepelných účinkov a rozmerovej stability

Geometria ovplyvňuje vykurovanie, ochladzovanie a deformácia počas tvrdnutia povrchu. Pridajte štedré filé, vyhnite sa prudkým náhlym zmenám sekcií, a vyváženie hmoty prierezu, aby sa znížilo riziko prehriatia okraja a deformácie.

Na indukčné kalenie, dodržiavajte praktické pravidlá minimálneho úseku (typická minimálna stena/hrúbka ≈ 3 mm) a umožniť upevnenie, aby sa zabezpečilo rovnomerné zahrievanie.

Tam, kde sa vyžadujú prísne tolerancie po vytvrdnutí, plán pre hrubé obrábanie pred spracovaním a dokončovacie brúsenie potom.

Integrujte ochranu proti korózii do estetického plánu

Pre vonkajšie, námorné alebo exponované architektonické využitie, kombinujte spôsob cementovania s odolnými antikoróznymi úpravami, ktoré zachovávajú farbu v priebehu času.
Príklady: plazmovo nitridovaná nehrdzavejúca oceľ, po ktorej nasleduje číry DLC alebo PVD vrchný náter pre dlhodobú farebnú stálosť; nauhličované puzdrá, ktoré sú na nekĺzavé plochy nanášané bezprúdovým niklom alebo práškovým náterom.
Špecifikujte kompatibilné náterové systémy a kroky vytvrdzovania/predúpravy (odmastiť, pasivovať, fosfát) aby ste sa vyhli problémom s priľnavosťou a zachovali vzhľad.

Chráňte funkčné povrchy a plánujte maskovanie/montáž

Včas sa rozhodnite, ktoré povrchy musia zachovať difúzne puzdro (ložiskové čapy, tesnenie) a ktoré môžu dostať dekoratívne nátery.
Počas dokončovania použite maskovacie alebo odnímateľné vložky, keď by nátery zhoršovali funkciu.

Kde spojovacie plochy musia zostať bez náteru, zdokumentujte to vo výkresoch a procesných listoch, aby ste sa vyhli náhodnému pokrytiu.

Tolerovanie a kontrola sekvencie ukončenia

Zdokumentujte postupnosť dokončenia: hrubý stroj → vytvrdiť → dokončiť brúsiť/leštiť → konečný náter. Uveďte rozmerové tolerancie po kalení, ak sa neplánuje dodatočné brúsenie.
Pre estetickú kvalitu, definovať kritériá prijatia (farebný odkaz, lesklý alebo matný terč, prípustné chyby) a vyžadujú schválenie fotografií alebo vzoriek na prvých článkoch.

8. Príklady estetickej optimalizácie pre konkrétnu aplikáciu

Nasledujúce príklady ilustrujú, ako prispôsobiť cementovanie a konečnú úpravu pre rôzne priemyselné odvetvia, vyváženie estetiky a funkčnosti:

Automobilové komponenty (Výstroj, Hriadeľ, Vyvrhnúť)

Pre prevodové stupne (20Oceľ MnCr5): Nauhličovanie plynu (hĺbka puzdra 1.0 mm) → kalenie + temperovanie → presné brúsenie (Rana 0.4 μm) → povlak z čierneho oxidu. Tým sa dosiahne jednotný čierny povrch s vysokou odolnosťou proti opotrebovaniu.

Pre luxus automobilový vyvrhnúť (4140 oceľ): Plazmový nitriding (zlato-hnedá úprava) → leštenie → číry PVD povlak. Číry náter zachováva zlatistú farbu a zvyšuje odolnosť proti korózii.

Presné nástroje (Nástroje, Kľúče)

Pre rezné nástroje (HSS oceľ): Nitriding (hĺbka puzdra 0.2 mm) → TiN PVD povlak. Zlatý povrch TiN je vizuálne výrazný a poskytuje výnimočnú odolnosť proti opotrebovaniu.

Pre kľúče (1045 oceľ): Indukčné kalenie → otryskávanie (matný povrch) → fosfátovanie mangánom. Sivá fosfátová úprava zlepšuje priľnavosť a zabraňuje hrdzi.

Architektonický hardvér (Kľučky dverí, Zábradlia)

Pre nerezové kľučky dverí (316 oceľ): Plazmová nitridácia → eloxovanie (čierna alebo bronzová) → priehľadný lak. Eloxovaný povrch ponúka prispôsobenie farieb a odolnosť voči poveternostným vplyvom.

Pre liatinové zábradlia: Kalenie plameňom → pieskovanie (matná textúra) → práškové lakovanie. Práškové lakovanie poskytuje trvanlivosť, jednotná povrchová úprava v rôznych farbách.

9. Udržateľnosť, ohľadne bezpečnosti a nákladov

• Energia & emisia: tepelné spracovanie je energeticky náročné. Vákuové nauhličovanie znižuje emisie zo spaľovania, ale využíva impulzy elektriny a plynu. Optimalizujte časy cyklov a hustotu zaťaženia, aby ste znížili stopu.
• Prostredie & bezpečnosť: vyhýbajte sa starším kyanidom alebo soliam šesťmocného chrómu. Uprednostňujte vákuum, plyn, plazmové alebo environmentálne kontrolované soľné kúpele so schválenou manipuláciou s odpadom.
• Nákladné ovládače: výber procesu (vákuum vs plyn vs indukcia), cyklistický čas, sekundárne brúsenie a konečná úprava, šrotovné z dôvodu skreslenia.
  Vyberte proces zodpovedajúci požadovanému výkonu: vákuové nauhličovanie pre presnosť, nitridácia pre nízke skreslenie, indukcia pre nízkoobjemové lokálne kalenie.
• Životný cyklus & opraviť: nitridované a PVD povrchové úpravy predlžujú životnosť s minimálnym prepracovaním; indukčné kalenie umožňuje v niektorých prípadoch opätovné kalenie v poli.

10. Záver

Case tvrdenie je všestranná technológia úpravy povrchu, ktorá, pri optimalizácii, môže poskytnúť vynikajúci funkčný výkon a výnimočnú estetiku.

Kľúč k „skvelému vzhľadu“ spočíva v systematická kontrola procesov (predúprava, optimalizácia parametrov, po dokončení) a šitie na mieru podľa aplikácie (výber materiálu, prevencia defektov, integrácia dizajnu).

Chemické procesy ako plazmová nitridácia ponúkajú neodmysliteľné estetické výhody (jednotná farba, minimálna deformácia), zatiaľ čo tepelné procesy, ako je indukčné kalenie, vyžadujú viac dodatočnej úpravy na dosiahnutie vizuálnej príťažlivosti.

Pokročilé dokončovacie technológie (PVD, DLC povlaky) preklenúť priepasť medzi funkčnosťou a estetikou, umožňujúce cementované diely spĺňať požiadavky špičkových aplikácií.

 

Časté otázky

Aký je rozdiel medzi hĺbkou puzdra a tvrdosťou puzdra?

Hĺbka puzdra je hrúbka vytvrdenej/difúznej vrstvy; tvrdosť prípadu je tvrdosť na povrchu alebo v jeho blízkosti.

Obe musia byť špecifikované, pretože tenké veľmi tvrdé puzdro môže rýchlo zlyhať, zatiaľ čo hlboké, ale mäkké puzdro nemusí odolať opotrebovaniu.

Mám leštiť pred alebo po cementovaní?

Kritické funkčné povrchy (ložiskové čapy, tesnenie) by mala byť dokončená po tvrdenie. Predtvrdzovacie leštenie je prijateľné len pre dekoratívne povrchy, ktoré nebudú neskôr brúsené.

Aké hlboké by malo byť puzdro pre ozubené kolesá?

Typické čelá ozubených kolies sú nauhličené na 0.6–1,5 mm efektívna hĺbka prípadu (hĺbky na definovanú tvrdosť) v závislosti od zaťaženia. Prevody pre veľké zaťaženie môžu vyžadovať hlbšie puzdrá alebo alternatívy cez kalenie.

Je nitridovanie „lepšie“ ako nauhličovanie?

To závisí. Nitridácia poskytuje veľmi nízke skreslenie, vynikajúca povrchová tvrdosť, a lepšia odolnosť proti korózii v niektorých prostrediach, ale puzdro je tenšie a nitridovaným povrchom chýba martenzitická húževnatosť jadra dosiahnuteľná nauhličením + uhasiť. Vyberte si podľa aplikácie.

Ako sa vyhnúť praskaniu po vytvrdnutí?

Kontrola chémie materiálu, používajte správny postup predhrievania a ochladzovania, použite vhodné cykly temperovania a znížte zadržaný austenit (v prípade potreby pod nulou).

Vyhýbajte sa tvrdo, krehké netemperované mikroštruktúry na tenkých rezoch.

Je možné aplikovať PVD na karburizovaný povrch?

Áno, ale príprava povrchu (čistenie, prípadne tenká difúzna bariéra) a kontrola parametrov depozície je potrebná pre adhéziu.

PVD vrstvy sú tenké a primárne dekoratívne/zvyšujú opotrebovanie, nie je náhradou za difúzne puzdro.