Дисперсионное твердение стали

Одним из главных требований к металлу считается стойкость. Представьте себе сталь, неподвластную износу, шестерни, которые могут совершить неограниченное количество вращений, инструменты, чья режущая кромка остается острой очень долго. Секрет их надежности может скрываться в наночастицах, которые дарит материалу дисперсионное твердение. Познакомимся с этой технологией подробнее и узнаем, как она работает.

дисперсионное твердение стали повышает прочность материала на структурном уровне

Этот способ обработки, который в обиходе также называют дисперсным твердением, основан на насыщении поверхности металла наночастицами (дисперсными фазами) другого вещества. Их размер составляет от 1 до 100 нм, что позволяет им проникать в структуру металла и взаимодействовать с его атомами. Внедренные в структуру металла, эти микроскопические помощники минимизируют дефекты кристаллической решетки.

Для "подпитки" применяют частицы разных веществ. Их выбор зависит от желаемых характеристик. На повышение твердости поверхности работают:

• карбиды титана, вольфрама, хрома, бора;
• нитриды титана, хрома, бора;
• оксиды алюминия, хрома, циркония;
• бориды титана и хрома.

Для улучшения износостойкости технология дисионного твердения может использовать графит (он снижает износ в условиях сухого трения), дисульфид молибдена (обладает антифрикционными свойствами) и полимеры: фторопласт, полиамид. Улучшить свойства режущего инструмента помогает алмаз, повысить электропроводность - серебро. Свинец выполняет функцию радиационного щита.

В результате обработки наночастицы создают дополнительные препятствия для движения дислокаций, что увеличивает сопротивление металла деформации. Они препятствуют образованию и развитию микротрещин, могут пассивировать поверхность металла, защищая его от коррозии, а также играют роль смазки, снижая трение двух металлических поверхностей. Благодаря комплексному улучшению характеристик металла срок службы изделий после дисперсионного твердения стали значительно увеличивается.

дисперсионное твердение стали улучшает ее механические свойства

Одно из главных достоинств метода - универсальность: его используют для широкого спектра металлов и сплавов. Он считается и очень эффективным, так как намного улучшает их механические свойства. Технология относительно недорога по сравнению с другими методами поверхностной обработки. Большой плюс и в том, что она не оказывает негативного воздействия на окружающую среду.

Однако у дисперсионного твердения есть и недостатки. Наночастицы проникают вглубь металла на ограниченную глубину: в несколько микрон. Обработка может изменить цвет поверхности, а иногда и сделать ее более хрупкой. К возможным побочным эффектам относятся:

• деформация: при неправильной обработке возможно коробление материала;
• образование трещин: при слишком высокой температуре могут образоваться микротрещины;
• снижение ударной вязкости (в некоторых случаях).

Поэтому перед применением метода необходимо провести испытания, чтобы определить его влияние на конкретный металл или сплав. Работы должен проводить только квалифицированный персонал и только на сертифицированном оборудовании.

Ведущую роль в процессе дисперсного твердения играют установки для нанесения покрытия. Они могут быть вакуумными или химическими. Вакуумные используют технологии ионно-плазменного или магнетронного напыления. Первые формируют "оболочки" из тугоплавких металлов, керамики и композитов. Вторые работают с более широким спектром материалов, включая металлы, сплавы, керамику и полимеры.

Применяют в этом процессе и метод осаждения: электрохимического или химического. Первое подходит для нанесения покрытий из металлов и сплавов. Второе, из газовой фазы, может создавать покрытия на основе керамики.

Закрепить достигнутое помогают установки для термообработки:

• муфельные печи - выполняют отжиг и закалку деталей,
• вакуумные печи - реализуют те же процессы в вакуумной среде,
• индукционные нагреватели - используются для быстрого нагрева.

Оценить результат технологии дисперсионного твердения можно при помощи оптических или электронных микроскопов, твердомеров и других приборов. Они "экзаменуют" покрытие на толщину, адгезию, коррозионную стойкость.

Возможности процесса и перспективы для металлоизделий оценили ведущие отрасли промышленности. В машиностроении к нему обращаются для упрочения шестерен, валов, коленвалов, корпусов подшипников. В станкостроении - для производства станин станков, режущего инструмента, шпинделей. В металлургии таким способом покрывают прокатные валки, литейные формы, фильеры.

промышленное оборудование для дисперсионного твердения стали

Для строительной отрасли дисперсионное твердение стали помогает повысить прочность и коррозионную стойкость арматуры, металлоконструкций, крепежа. В транспорте защищенные таким образом элементы работают практически в любой технике: от автомобилей (детали двигателей, трансмиссии, ходовой части) до судов (гребные винты, валы).

В целом сфера применения технологии ограничена только размерами деталей. А использовать ее можно на изделиях любого назначения: от запорной арматуры до ортопедических протезов.

Несмотря на превосходный результат, дисперсионное твердение относится к одной из самых сложных технологий. Чтобы покрытие "легло" на металл безупречно, нужно учесть множество факторов. Все они хорошо известны специалистам наших предприятий. В их производственном багаже сотни успешно реализованных проектов.

Вашу задачу будут решать лучшие из лучших: опытные инженеры, технологи и производственники. Все предприятия имеют не только современное техническое оснащение, но и собственные лабораторные комплексы. На любые виды работ предоставляется стопроцентная гарантия качества. Вас, безусловно, порадуют и очень доступные цены на такую редкую услугу. Обращайтесь!