Intuitīvākā izpratne par virsmas sacietēšanu ir tāda, ka tā var uzlabot materiālu virsmas cietību un uzlabot nodilumizturību. Bet tas ir arī efektīvs veids, kā uzlabot materiālu noguruma izturību. Vai jūs zināt, kāpēc? Šodien mēs apskatīsim tā pamatā esošo mehānismu.
Ir trīs galvenie iemesli, kāpēc visbiežāk rodas noguruma plaisu veidošanās, kā parādīts attēlā iepriekš. Viens no tiem ir slīdēšanas izmežģījums uz materiāla virsmas, bet pārējos divus izraisa materiāla iekšējie defekti, piemēram, iekšējie svešķermeņu ieslēgumi, graudu robežu spraugas (piemēram, saraušanās caurumi) uc Šodien mēs apspriežam virsmas sacietēšanas ietekmi uz noguruma izturību. Pieņemot, ka materiālam nav defektu, uzmanības centrā ir slīdēšanas dislokācijas.
Kad materiāls tiek pakļauts ārējam spēkam, slīdēšana notiek mikroskopiskā mērogā, un slīdēšanas joslas, slīdot viena pret otru, rada ekstrūzijas un ielaušanās. Kā parādīts attēlā zemāk, šīs slīdošās joslas un blakus esošās ekstrūzijas un ielaušanās zonas darbojas kā sprieguma koncentrācijas punkti, kur rodas un attīstās plaisas. Tā kā bīdes spriegums ir dominējošais, plaisas parasti parādās un izplešas 45 grādu leņķī. Salīdzinot ar iekšējiem graudiem, detaļu virsmas graudiem ir lielāka iespēja agrāk izveidot defektus, jo trūkst apkārtējo graudu atbalsta.
Kad mēs virsmas nocietinām detaļas, materiāla virsmas cietība tiek ievērojami uzlabota, un cietība ir tieši saistīta ar metāla izturību. Cietības palielināšanās nozīmē, ka ir palielinājusies tā spēja izturēt plastisko deformāciju. Salīdzinot ar mīkstiem materiāliem, kas nav rūdīti, rūdītajam materiālam ir salīdzinoši mazāka iespēja radīt slīdēšanas dislokācijas kustību. Ja novērojat mikrofotogrāfiju, jūs atklāsiet, ka būtībā nav acīmredzamas ekstrūzijas vai ielaušanās uz sacietētās virsmas. Tāpēc nav sprieguma koncentrācijas, ko izraisa slīdēšanas dislokācija uz metāla virsmas, un ir ievērojami samazināta plaisu rašanās iespēja. Tas ir galvenais iemesls, kāpēc virsmas sacietēšana var uzlabot materiāla noguruma izturību. Protams, ir arī sekundārs iemesls. Pēc rūdīšanas un sacietēšanas materiāla virsma parasti var veidot uz virsmas atlikušo spiedes spriegumu. Šis spiedes atlikušais spriegums palīdz arī pretoties noguruma plaisu rašanās un izplešanās iespējai, tādējādi uzlabojot materiāla noguruma kalpošanas laiku. Tomēr beigās ir jāatgādina divi punkti: pirmkārt, ja detaļu konstrukcija ir nepamatota vai rūdīšanas procesa kontrole nav saprātīga, cietēšanas procesā var rasties plaisas vai mikroplaisas, kas kļūs par noguruma bojājumu avotu. Otrkārt, ja rūdītās daļas ir jāapstrādā, šie procesi var izraisīt arī mikroplaisas (piemēram, slīpēšanas plaisas) vai mainīt cietības sadalījumu, samazināt atlikušo spiedes spriegumu vai pat pārveidot to stiepes spriegumā, kas kļūs par dažiem nelabvēlīgiem faktoriem, kas ietekmē noguruma izturību.(文章来源:iMechanics机械)
