Cea mai intuitivă înțelegere a întăririi suprafeței este că poate îmbunătăți duritatea suprafeței materialelor și poate spori rezistența la uzură. Dar este și o modalitate eficientă de a îmbunătăți rezistența la oboseală a materialelor. Știi de ce? Astăzi vom arunca o privire asupra mecanismului din spatele acestui lucru.
Există trei motive principale pentru cea mai comună nucleare a fisurilor de oboseală, așa cum se arată în figura de mai sus. Una este dislocarea de alunecare pe suprafața materialului, iar celelalte două sunt cauzate de defecte interne ale materialului, cum ar fi incluziuni interne de materii străine, goluri la granulație (cum ar fi găurile de contracție), etc. Astăzi discutăm despre efectul întăririi suprafeței asupra rezistenței la oboseală. Presupunând că materialul nu are defecte, dislocațiile de alunecare sunt în centrul atenției.
Când materialul este supus unei forțe externe, alunecarea are loc la o scară microscopică, iar benzile de alunecare produc extrudare și intruziune prin alunecare unele împotriva altora. Așa cum se arată în figura de mai jos, aceste benzi de alunecare și zonele adiacente de extrudare și intruziune acționează ca puncte de concentrare a tensiunii, unde se formează și se dezvoltă fisurile. Deoarece tensiunea de forfecare este dominantă, fisurile apar de obicei și se extind la un unghi de 45 de grade. În comparație cu boabele interne, boabele de pe suprafața pieselor sunt mai susceptibile de a forma defecte mai devreme din cauza lipsei de sprijin din partea boabelor din jur.
Când întărim la suprafață piesele, duritatea suprafeței materialului este mult îmbunătățită, iar duritatea este direct legată de rezistența metalului. Creșterea durității înseamnă că capacitatea sa de a rezista la deformarea plastică a crescut. În comparație cu materialele moi care nu au fost întărite, este relativ mai puțin probabil ca materialul întărit să producă o mișcare de dislocare de alunecare. Dacă observați microfotografia, veți descoperi că practic nu există nicio extrudare sau intruziune evidentă pe suprafața întărită. Prin urmare, nu există o concentrație de stres cauzată de dislocarea alunecării pe suprafața metalului, iar posibilitatea de inițiere a fisurii este mult redusă. Acesta este motivul principal pentru care întărirea suprafeței poate îmbunătăți rezistența la oboseală a materialului. Desigur, există și un motiv secundar. După călire și întărire, suprafața materialului poate forma de obicei tensiuni de compresiune reziduale pe suprafață. Această tensiune reziduală la compresiune ajută, de asemenea, la rezistența la inițierea și extinderea fisurilor de oboseală, îmbunătățind astfel durata de viață a materialului la oboseală. Cu toate acestea, există două puncte de reamintit tuturor la sfârșit: În primul rând, dacă proiectarea structurală a pieselor este nerezonabilă sau controlul procesului de călire este nerezonabil, pot apărea fisuri sau microfisuri în timpul procesului de întărire, care va deveni sursa defecțiunii prin oboseală. În al doilea rând, dacă piesele întărite trebuie să fie finisate, aceste procese pot provoca, de asemenea, microfisuri (cum ar fi fisurile de șlefuire) sau pot modifica distribuția durității, pot reduce tensiunea de compresiune reziduală sau chiar o pot transforma în efort de tracțiune, care va deveni niște factori nefavorabili care afectează rezistența la oboseală.(文章来源:iMechanics机械)
