Η πιο διαισθητική κατανόηση της επιφανειακής σκλήρυνσης είναι ότι μπορεί να βελτιώσει την επιφανειακή σκληρότητα των υλικών και να ενισχύσει την αντοχή στη φθορά. Αλλά είναι επίσης ένας αποτελεσματικός τρόπος για τη βελτίωση της αντοχής σε κόπωση των υλικών. Ξέρετε γιατί; Σήμερα θα ρίξουμε μια ματιά στον μηχανισμό πίσω από αυτό.
Υπάρχουν τρεις κύριοι λόγοι για την πιο κοινή πυρήνωση ρωγμών κόπωσης, όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήμα. Το ένα είναι η εξάρθρωση ολίσθησης στην επιφάνεια του υλικού και τα άλλα δύο προκαλούνται από εσωτερικά ελαττώματα του υλικού, όπως εγκλείσματα εσωτερικών ξένων υλών, κενά στα όρια των κόκκων (όπως οπές συρρίκνωσης) κ.λπ. Σήμερα συζητάμε την επίδραση της επιφανειακής σκλήρυνσης στην αντοχή στην κόπωση. Υποθέτοντας ότι το υλικό δεν έχει ελαττώματα, οι εξαρθρώσεις ολίσθησης είναι το επίκεντρο της εξέτασης.
Όταν το υλικό υπόκειται σε εξωτερική δύναμη, εμφανίζεται ολίσθηση σε μικροσκοπική κλίμακα και οι λωρίδες ολίσθησης προκαλούν εξώθηση και διείσδυση ολισθαίνοντας μεταξύ τους. Όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, αυτές οι ζώνες ολίσθησης και οι παρακείμενες περιοχές εξώθησης και διείσδυσης λειτουργούν ως σημεία συγκέντρωσης τάσεων, όπου δημιουργούνται και αναπτύσσονται ρωγμές. Επειδή η διατμητική τάση είναι κυρίαρχη, συνήθως εμφανίζονται ρωγμές και διαστέλλονται σε γωνία 45 μοιρών. Σε σύγκριση με τους εσωτερικούς κόκκους, οι κόκκοι στην επιφάνεια των τμημάτων είναι πιο πιθανό να σχηματίσουν ελαττώματα νωρίτερα λόγω της έλλειψης στήριξης από τους γύρω κόκκους.
Όταν επιφανειακά σκληρύνουμε τα μέρη, η σκληρότητα της επιφάνειας του υλικού βελτιώνεται σημαντικά και η σκληρότητα σχετίζεται άμεσα με την αντοχή του μετάλλου. Η αύξηση της σκληρότητας σημαίνει ότι έχει αυξηθεί η ικανότητά του να αντιστέκεται στην πλαστική παραμόρφωση. Σε σύγκριση με μαλακά υλικά που δεν έχουν σκληρυνθεί, το σκληρυμένο υλικό είναι σχετικά λιγότερο πιθανό να προκαλέσει κίνηση εξάρθρωσης ολίσθησης. Εάν παρατηρήσετε τη μικροφωτογραφία, θα διαπιστώσετε ότι ουσιαστικά δεν υπάρχει εμφανής εξώθηση ή εισβολή στη σκληρυμένη επιφάνεια. Επομένως, δεν υπάρχει συγκέντρωση τάσης που προκαλείται από εξάρθρωση ολίσθησης στη μεταλλική επιφάνεια και η πιθανότητα έναρξης ρωγμών μειώνεται σημαντικά. Αυτός είναι ο κύριος λόγος για τον οποίο η επιφανειακή σκλήρυνση μπορεί να βελτιώσει την αντοχή του υλικού σε κόπωση. Υπάρχει βέβαια και ένας δευτερεύων λόγος. Μετά το σβήσιμο και τη σκλήρυνση, η επιφάνεια του υλικού μπορεί συνήθως να σχηματίσει υπολειπόμενη θλιπτική τάση στην επιφάνεια. Αυτή η υπολειμματική τάση συμπίεσης βοηθά επίσης στην αντίσταση στην έναρξη και διαστολή των ρωγμών κόπωσης, βελτιώνοντας έτσι τη διάρκεια ζωής του υλικού σε κόπωση. Ωστόσο, υπάρχουν δύο σημεία που πρέπει να υπενθυμίσουμε σε όλους στο τέλος: Πρώτον, εάν ο δομικός σχεδιασμός των εξαρτημάτων είναι παράλογος ή ο έλεγχος της διαδικασίας σβέσης είναι παράλογος, ενδέχεται να προκύψουν ρωγμές ή μικρορωγμές κατά τη διαδικασία σκλήρυνσης, γεγονός που θα γίνει η πηγή αστοχίας κόπωσης. Δεύτερον, εάν τα σκληρυμένα μέρη πρέπει να τελειώσουν, αυτές οι διεργασίες μπορεί επίσης να προκαλέσουν μικρορωγμές (όπως ρωγμές λείανσης) ή να αλλάξουν την κατανομή σκληρότητας, να μειώσουν την υπολειπόμενη θλιπτική τάση ή ακόμη και να τη μετατρέψουν σε εφελκυστική τάση, κάτι που θα γίνει ορισμένοι δυσμενείς παράγοντες που επηρεάζουν την αντοχή στην κόπωση.(文章来源:iMechanics机械)
