En les aplicacions de producció i enginyeria industrial, és crucial millorar la duresa de la superfície del material, satisfent les necessitats bàsiques com la resistència al desgast, la resistència a la fatiga, la resistència a la corrosió i la resistència a l'oxidació a alta temperatura. Aquest article resumeix quatre mètodes principals per ajudar els lectors a obtenir una visió general clara per a una selecció precisa a la pràctica.
I. Tecnologia d'extinció de superfícies
L'enduriment superficial és un mètode bàsic per a l'enduriment de la superfície mitjançant un escalfament i un refredament ràpids, amb processos comuns que inclouen l'enduriment per inducció, l'enduriment a la flama i l'enduriment per làser o feix d'electrons. Aquestes tecnologies indueixen la transformació de fase superficial per formar fases endurides sense alterar la composició química, i requereixen que els materials tinguin un cert contingut de carboni i una bona tempabilitat.
L'enduriment per inducció col·loca la peça en una bobina de corrent altern, utilitzant corrents de Foucault superficials per a un escalfament ràpid i, a continuació, refredant-se mitjançant esprai d'aigua o refredament automàtic. Ofereix un escalfament ràpid, una alta eficiència, una deformació mínima, una automatització fàcil i un control precís de la profunditat de la capa endurida mitjançant l'ajust de freqüència.
L'enduriment a la flama utilitza flama d'alta temperatura per escalfar la superfície de la peça a la temperatura d'extinció, seguida d'un refredament per aigua immediata. Compta amb equips senzills, baix cost i flexibilitat, però pateix un mal control de la temperatura i la profunditat de la capa, propens a sobreescalfament i una qualitat del producte inconsistent.
L'enduriment del làser o del feix d'electrons escaneja la superfície amb feixos d'alta densitat d'energia, escalfant la capa ràpidament i confiant en la conductivitat tèrmica de la peça per a l'autorefrigeració. Ofereix una densitat d'energia ultra alta, una deformació mínima i un processament precís d'àrees locals complexes, produint una capa de gran duresa i gran, adequada per a requisits estrictes de deformació.
II. Tecnologia de tractament tèrmic químic
El tractament tèrmic químic escalfa les peces en un medi actiu per infiltrar elements com el carboni, el nitrogen i el bor a la superfície, modificant la seva composició química i la seva microestructura per obtenir un rendiment superior. Els processos principals inclouen la cementació, la nitruració, la carbonitruració, la boronització i el recobriment de difusió metàl·lica.
La carburació tracta l'acer baix en carboni en un medi ric en carboni a alta temperatura, formant una capa superficial d'alt carboni. El tremp posterior i el tremp a baixa temperatura produeixen una capa endurida profundament amb una gran duresa i resistència al desgast, alhora que es manté la duresa del nucli.
La nitruració s'aplica a l'acer aliat que conté elements específics, escalfant-se en un medi de nitruració a baixa temperatura per formar nitrurs d'alta duresa. Ofereix una temperatura baixa, una deformació mínima, una gran duresa superficial i una excel·lent resistència al desgast, la fatiga i la corrosió, però té una capa poc profunda i un cicle de processament llarg.
La carbonitruració s'infiltra tant en carboni com en nitrogen a una temperatura entre la cementació i la nitruració. Combina els seus avantatges: un processament més ràpid, una petita deformació i una millor resistència al desgast i resistència a la fatiga.
El recobriment de boro i difusió metàl·lica formen capes compostes extremadament dures a la superfície, dotant els materials d'una excel·lent resistència al desgast abrasiu i un rendiment anti-gris.
III. Tecnologies de recobriment i deposició de superfícies
Aquestes tecnologies enforteixen les peces aplicant un recobriment o un revestiment resistent al desgast d'alta duresa i diferent del substrat. Els mètodes principals inclouen la deposició física de vapor (PVD), la deposició de vapor químic (CVD), la polvorització tèrmica, la galvanoplastia i la galvanoplastia.
El PVD vaporitza els materials de recobriment mitjançant mitjans físics al buit, dipositant pel·lícules primes a la superfície. Funciona a baixes temperatures, provocant una deformació mínima, amb una gran duresa del recobriment, un aspecte regular i una bona unió al substrat.
CVD forma pel·lícules sòlides mitjançant reaccions en fase gasosa a altes temperatures. Produeix recobriments densos i uniformes amb una forta adhesió al substrat, adequats per a peces de forma complexa, però les altes temperatures poden provocar deformacions i suavització del nucli.
La polvorització tèrmica ruixa materials fosos o semifosos a la superfície mitjançant un flux d'aire d'alta velocitat. Admet una àmplia gamma de materials i recobriments gruixuts, però té una resistència d'unió més baixa que PVD i CVD i una porositat potencial.
La galvanoplastia utilitza electròlisi, mentre que la galvanoplastia es basa en reaccions químiques per dipositar recobriments metàl·lics o d'aliatge. El cromat dur ofereix una excel·lent resistència al desgast i el niquelat sense electros té un gruix uniforme amb una duresa tractable tèrmicament.
IV. Tecnologia de reforç de la deformació superficial
Aquest mètode utilitza mitjans mecànics per induir la deformació plàstica a la superfície de la peça, formant una capa endurida per treball i una tensió de compressió residual per millorar la resistència a la fatiga i la resistència a la corrosió per estrès. Els processos clau inclouen el granallat i el rodatge o l'enfortiment per extrusió.
El Shot Peening ruixa projectils d'alta velocitat a la superfície de la peça, induint una deformació plàstica i un esforç de compressió residual. Millora significativament la resistència a la fatiga amb un funcionament senzill i baix cost, gaudint d'una àmplia aplicació.
L'enfortiment de laminació o extrusió aplica pressió mitjançant rodets o boles dures a la superfície de la peça, induint deformació plàstica i esforç de compressió. No només augmenta la resistència a la fatiga, sinó que també redueix la rugositat de la superfície, adequada per enfortir àrees específiques.
La comprensió d'aquestes tecnologies bàsiques permet la selecció específica de la solució d'enduriment superficial òptima per a les demandes específiques d'aplicació.
