A felületi keményedés legintuitívabb megértése az, hogy javíthatja az anyagok felületi keménységét és javíthatja a kopásállóságot. De hatékony módja az anyagok kifáradási szilárdságának javításának is. Tudod miért? Ma megvizsgáljuk a mögöttes mechanizmust.
A fáradási repedések leggyakoribb magképződésének három fő oka van, amint az a fenti ábrán látható. Az egyik az anyag felületén kialakuló csúszási diszlokáció, a másik kettőt pedig az anyag belső hibái okozzák, mint például belső idegenanyag-zárványok, szemcsehatár hézagok (pl. zsugorodási lyukak) stb.. Ma a felületi keményedés kifáradási szilárdságra gyakorolt hatását tárgyaljuk. Feltételezve, hogy az anyagnak nincsenek hibái, a csúszási diszlokációk a figyelem középpontjában állnak.
Amikor az anyagot külső erőhatásnak teszik ki, mikroszkopikus léptékű csúszás következik be, és a csúszószalagok egymásnak csúszva extrudálást és behatolást idéznek elő. Amint az alábbi ábrán látható, ezek a csúszósávok és a szomszédos extrudálási és behatolási területek feszültségkoncentrációs pontként működnek, ahol repedések keletkeznek és fejlődnek. Mivel a nyírófeszültség a domináns, a repedések általában 45 fokos szögben jelennek meg és tágulnak ki. A belső szemcsékhez képest az alkatrészek felületén lévő szemcsék nagyobb valószínűséggel képződnek korábban hibák a környező szemcsék támasztékának hiánya miatt.
Amikor felületkeményítjük az alkatrészeket, az anyag felületének keménysége nagymértékben javul, és a keménység közvetlenül összefügg a fém szilárdságával. A keménység növekedése azt jelenti, hogy nőtt a képlékeny alakváltozásnak ellenálló képessége. A nem edzett puha anyagokhoz képest az edzett anyag viszonylag kisebb valószínűséggel okoz csúszás-elmozdulást. Ha megfigyeli a mikrofotót, azt tapasztalja, hogy alapvetően nincs nyilvánvaló extrudálás vagy behatolás az edzett felületen. Emiatt a fémfelületen nincs feszültségkoncentráció, amelyet a csúszási diszlokáció okoz, és a repedés kialakulásának lehetősége jelentősen csökken. Ez a fő oka annak, hogy a felületi keményítés javíthatja az anyag kifáradási szilárdságát. Természetesen van egy másodlagos oka is. Az oltás és a keményedés után az anyag felülete általában maradó nyomófeszültséget képezhet a felületen. Ez a nyomómaradék feszültség segít ellenállni a kifáradási repedések kialakulásának és kiterjedésének, ezáltal javítja az anyag kifáradási élettartamát. Két pontra azonban mindenkit emlékeztetni kell a végén: Először is, ha az alkatrészek szerkezeti kialakítása ésszerűtlen, vagy a kioltási folyamat szabályozása nem ésszerű, akkor az edzési folyamat során repedések vagy mikrorepedések léphetnek fel, amelyek a fáradásos meghibásodás forrásává válhatnak. Másodszor, ha az edzett részeket ki kell fejezni, ezek a folyamatok mikrorepedéseket (például csiszolási repedéseket) is okozhatnak, vagy megváltoztathatják a keménység eloszlását, csökkenthetik a maradék nyomófeszültséget, vagy akár húzófeszültséggé alakíthatják át, ami a fáradási szilárdságot befolyásoló kedvezőtlen tényezőkké válhat.(文章来源:iMechanics机械)
