Διαφορά μεταξύ της σκλήρυνσης θήκης και της σκλήρυνσης επιφάνειας
Κύρια διαφορά – Σκλήρυνση περίπτωσης έναντι σκλήρυνσης επιφάνειας
Η θερμική επεξεργασία είναι η χρήση θερμότητας για την τροποποίηση των ιδιοτήτων ενός υλικού, ειδικά στη μεταλλουργία. Είναι ένας τύπος βιομηχανικής διαδικασίας που εμπλέκεται στην αλλαγή των χημικών και φυσικών ιδιοτήτων των μετάλλων και των κραμάτων μετάλλων. Υπάρχουν τέσσερις κύριοι τύποι μεθόδων θερμικής επεξεργασίας όπως η ανόπτηση, η σκλήρυνση, η σκλήρυνση και η κανονικοποίηση. Η σκλήρυνση είναι η διαδικασία αύξησης της σκληρότητας ενός μετάλλου. Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι διεργασιών σκλήρυνσης, όπως η σκλήρυνση θήκης και η επιφανειακή σκλήρυνση. Η κύρια διαφορά μεταξύ της σκλήρυνσης θήκης και της επιφανειακής σκλήρυνσης είναι ότι η σκλήρυνση της θήκης αυξάνει τη σκληρότητα της επιφάνειας του μετάλλου με την έγχυση στοιχείων στην επιφάνεια των υλικών, σχηματίζοντας ένα λεπτό στρώμα από σκληρότερο κράμα, ενώ η επιφανειακή σκλήρυνση αυξάνει τη σκληρότητα της επιφάνειας ενώ ο πυρήνας παραμένει σχετικά μαλακός.
Βασικές περιοχές που καλύπτονται
1. Τι είναι το Case Hardening
– Ορισμός, βήματα της μεθόδου
2. Τι είναι το Surface Hardening
– Ορισμός, διαφορική σκλήρυνση επιφάνειας, διαφορική σκλήρυνση μεταλλικής δομής
3. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της σκλήρυνσης θήκης και της σκλήρυνσης επιφάνειας
– Σύγκριση βασικών διαφορών
Βασικοί όροι:Θερμοκρασία ωστενίωσης, ενανθράκωση, σκλήρυνση θήκης, διαφορική θερμική επεξεργασία, διαφορική σκλήρυνση επιφάνειας, σκλήρυνση με φλόγα, σκλήρυνση, επαγωγική σκλήρυνση, εναζώτωση, σκλήρυνση επιφάνειας
Τι είναι το Case Hardening
Η σκλήρυνση θήκης είναι η διαδικασία σκλήρυνσης της επιφάνειας ενός μετάλλου με έγχυση στοιχείων στη μεταλλική επιφάνεια, σχηματίζοντας ένα λεπτό στρώμα από ένα σκληρότερο κράμα. Αυτό το εξωτερικό στρώμα ονομάζεται "θήκη", γεγονός που οδηγεί στην ονομασία αυτής της διαδικασίας ως σκλήρυνσης θήκης.
Ας εξετάσουμε τη σκλήρυνση θήκης από μαλακό χάλυβα ως παράδειγμα για να κατανοήσουμε τη σκλήρυνση θήκης ενός μεταλλικού κράματος. Η μέθοδος σκλήρυνσης της θήκης χρησιμοποιείται γενικά για κράματα μετάλλων με χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα όπως ο μαλακός χάλυβας. Το στοιχείο που εγχέεται στην επιφάνεια είναι ο άνθρακας. Ο άνθρακας εφαρμόζεται σε βάθος περίπου 0,03 mm. Αυτό καθιστά τον πυρήνα του χάλυβα ανέγγιχτο. Επομένως, οι ιδιότητες παραμένουν αμετάβλητες.
Διαδικασία σκλήρυνσης θήκης
Εικόνα 1:Ο χάλυβας θερμαίνεται κόκκινο πριν από την έγχυση άνθρακα στην επιφάνεια
Υπάρχουν τρία στάδια της διαδικασίας σκλήρυνσης της θήκης:
- Ο χάλυβας θερμαίνεται μέχρι να γίνει κόκκινος.
- Το ατσάλι αφαιρείται από την εστία και βυθίζεται σε ένα δείγμα του στοιχείου που πρόκειται να εγχυθεί στην επιφάνεια (π.χ. άνθρακας) και αφήνεται να κρυώσει λίγο.
- Ο χάλυβας θερμαίνεται ξανά μέχρι να γίνει κόκκινο και να κρυώσει με κρύο νερό.
Αφού ακολουθήσετε αυτά τα βήματα, ο χάλυβας αποκτά μια σκληρυμένη επιφάνεια και έναν μαλακό πυρήνα. Η διαδικασία μπορεί να επαναληφθεί αρκετές φορές για να αυξηθεί το βάθος της «θήκης». Μία από τις πιο κοινές πηγές άνθρακα για έγχυση είναι η σκόνη άνθρακα.
Τι είναι το Surface Hardening
Η επιφανειακή σκλήρυνση είναι η διαδικασία αύξησης της σκληρότητας της εξωτερικής επιφάνειας ενώ ο πυρήνας παραμένει μαλακός.
Διαδικασία επιφανειακής σκλήρυνσης
Υπάρχουν δύο μέθοδοι επιφανειακής σκλήρυνσης:
- Διαφορική σκλήρυνση επιφάνειας
- Διαφορική μεταλλική κατασκευή
Διαφορική σκλήρυνση επιφάνειας
Η διαφορική θερμική επεξεργασία φέρνει μόνο την επιφάνεια του μεταλλικού κράματος στη θερμοκρασία ωστενιτοποίησης, ενώ διατηρεί τον πυρήνα κάτω από αυτή τη θερμοκρασία. Αμέσως αφού έρθει η επιφάνεια σε αυτή τη θερμοκρασία, σβήνει. Υπάρχουν δύο κύριες διαδικασίες διαφορικής σκλήρυνσης της επιφάνειας:η σκλήρυνση με φλόγα και η επαγωγική σκλήρυνση.
Σκληρυνση με φλόγα
Η διαδικασία σκλήρυνσης με φλόγα χρησιμοποιεί ένα O2 φλόγιστρο αερίου για να φέρει την επιφάνεια γρήγορα στη θερμοκρασία ωστενιτοποίησης που ακολουθείται από σβήσιμο.
Επαγωγική σκλήρυνση
Αυτή η διαδικασία είναι παρόμοια με τη διαδικασία σκλήρυνσης με φλόγα, αλλά χρησιμοποιεί ηλεκτρικά επαγόμενα πηνία αντί για φλόγα. Αυτά τα πηνία δημιουργούν ένα μαγνητικό πεδίο γύρω από τα πηνία, προκαλώντας ηλεκτρικό ρεύμα να περάσει μέσα από αυτό. Λόγω της ηλεκτρικής αντίστασης του χάλυβα, ο χάλυβας θερμαίνεται. Όταν θερμανθεί στην επιθυμητή θερμοκρασία, σβήνει γρήγορα.
Εικόνα 2:Ένας σκληρυμένος με φλόγα γρανάζι
Διαφορική μεταλλική κατασκευή
Η διαδικασία διαφορικής σκλήρυνσης της επιφάνειας της μεταλλικής δομής κάνει την επιφάνεια πιο σκληρή από το εσωτερικό του μετάλλου. Αυτό μπορεί να γίνει με δύο διαφορετικούς τρόπους:ενανθράκωση και νιτρίωση
Ενθράκωση
Στην ενανθράκωση, το κράμα μετάλλου τοποθετείται σε υψηλή θερμοκρασία για αρκετές ώρες σε ανθρακούχο περιβάλλον. Η θερμοκρασία πρέπει να είναι υψηλότερη από την ανώτερη θερμοκρασία μετασχηματισμού του μετάλλου (κρίσιμη θερμοκρασία). Στη συνέχεια, ο άνθρακας απορροφάται στον χάλυβα από το ανθρακούχο περιβάλλον και διαχέεται αργά στα επιφανειακά στρώματα.
Ανιτροποίηση
Η διαδικασία Nitriding χρησιμοποιεί άζωτο και θερμότητα. Αυτό χρησιμοποιείται συνήθως για αντλίες έγχυσης καυσίμου. Σε αυτή τη μέθοδο, αντί του άνθρακα διαχέεται άζωτο στην επιφάνεια του χάλυβα. Η νιτρίωση μπορεί να γίνει σε χαμηλότερες θερμοκρασίες από την ενανθράκωση.
Διαφορά μεταξύ της σκλήρυνσης θήκης και της σκλήρυνσης επιφάνειας
Ορισμός
Σκληρότητα θήκης: Η σκλήρυνση θήκης είναι η διαδικασία σκλήρυνσης της επιφάνειας ενός μετάλλου με την έγχυση στοιχείων πάνω στη μεταλλική επιφάνεια, σχηματίζοντας ένα λεπτό στρώμα από ένα σκληρότερο κράμα.
Επιφανειακή σκλήρυνση: Η επιφανειακή σκλήρυνση είναι η διαδικασία αύξησης της σκληρότητας της εξωτερικής επιφάνειας ενώ ο πυρήνας παραμένει μαλακός.
Μέθοδος
Σκληρότητα θήκης: Η σκλήρυνση της θήκης γίνεται με κόκκινη θέρμανση του χάλυβα, με έγχυση άνθρακα στην επιφάνεια και γρήγορη απόσβεση.
Επιφανειακή σκλήρυνση: Η επιφανειακή σκλήρυνση πραγματοποιείται με θέρμανση του χάλυβα μέχρι τη θερμοκρασία ωστενιτοποίησης, ενώ διατηρείται ο πυρήνας κάτω από αυτή τη θερμοκρασία και στη συνέχεια σβήνοντας αμέσως την επιφάνεια.
Κύρια χρήση
Σκληρότητα θήκης: Η σκλήρυνση της θήκης χρησιμοποιείται συνήθως για κράματα μετάλλων χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα, όπως ο μαλακός χάλυβας.
Επιφανειακή σκλήρυνση: Η επιφανειακή σκλήρυνση χρησιμοποιείται για πολλούς εξοπλισμούς κατασκευασμένους από χάλυβα.
Σβήσιμο
Σκληρότητα θήκης: Η σκλήρυνση της θήκης δεν απαιτεί άμεσο σβήσιμο.
Επιφανειακή σκλήρυνση: Η επιφανειακή σκλήρυνση απαιτεί άμεσο σβήσιμο.
Συμπέρασμα
Η σκλήρυνση είναι ένας τύπος θερμικής επεξεργασίας στη μεταλλουργία. Υπάρχουν δύο τύποι διεργασιών σκλήρυνσης, όπως η σκλήρυνση θήκης και η επιφανειακή σκλήρυνση. Η κύρια διαφορά μεταξύ της σκλήρυνσης θήκης και της επιφανειακής σκλήρυνσης είναι ότι η σκλήρυνση της θήκης αυξάνει τη σκληρότητα της επιφάνειας του μετάλλου με την έγχυση στοιχείων στην επιφάνεια των υλικών, σχηματίζοντας ένα λεπτό στρώμα σκληρότερου κράματος, ενώ η επιφανειακή σκλήρυνση αυξάνει τη σκληρότητα της επιφάνειας ενώ ο πυρήνας παραμένει σχετικά μαλακό.
Αναφορά:
1. «Επιφανειακή σκλήρυνση». Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, inc., 1 Νοεμβρίου 2016, Διαθέσιμο εδώ.
2. Himanshu Verma, «Διαδικασίες θερμικής επεξεργασίας». LinkedIn SlideShare, 4 Μαΐου 2017, Διαθέσιμο εδώ.
3. “Case Hardening of Mild Steel”, TechnologyStudent, Διαθέσιμο εδώ.
Εικόνα Ευγενική προσφορά:
1. “Blacksmith working” Από τον Jeff Kubina από την Κολούμπια του Μέριλαντ – [1] (CC BY-SA 2.0) μέσω Commons Wikimedia
2. "Flame hardened sprocket" By Zaereth – Δικό έργο (CC BY-SA 4.0) μέσω Commons Wikimedia
