Čelik ultravisoke čvrstoće (UHSS) postao je promjena u raznim industrijama, od automobilske do zrakoplovne. Kao dobavljač UHSS-a, iz prve ruke sam vidio kako površinska obrada može podići performanse ovog izvanrednog materijala na potpuno novu razinu. U ovom blogu zaronit ću u to kako površinska obrada može poboljšati izvedbu čelika ultra visoke čvrstoće.
Otpornost na koroziju
Jedan od najznačajnijih izazova s čelikom ultra visoke čvrstoće je njegova osjetljivost na koroziju. S obzirom na visok sadržaj ugljika i legura, UHSS može hrđati i korodirati kada je izložen vlazi i određenim kemikalijama. Površinska obrada moćno je rješenje za ovaj problem.
Na primjer, postupci poput pocinčavanja uključuju premazivanje čelika slojem cinka. Cink djeluje kao žrtvena anoda, što znači da korodira prije čelika. Ovo ne samo da štiti temeljni UHSS od hrđe, već i značajno produljuje njegov vijek trajanja. U industrijama u kojima je čelik izložen teškim uvjetima, kao što su pomorske aplikacije, pocinčani UHSS može trajati puno dulje od neobrađenog čelika.
Drugi popularni površinski tretman za otpornost na koroziju je bojanje. Visokokvalitetni premaz boje čini fizičku barijeru između čelika i okoliša. Može se prilagoditi različitim potrebama, bilo da se radi o jednostavnom temeljnom premazu za osnovnu zaštitu ili specijaliziranoj boji koja može izdržati ekstremne temperature i izloženost kemikalijama. Tvrtke koje koriste UHSS u vanjskim konstrukcijama, poput mostova ili tornjeva, često se odlučuju za obojeni UHSS kako bi osigurale dugotrajnost.
Otpornost na trošenje
Čelik ultra visoke čvrstoće često se koristi u primjenama gdje je izložen visokoj razini trenja i habanja. Razmislite o zupčanicima u teškom vozilu ili alatima za rezanje u proizvodnom pogonu. Površinski tretmani mogu povećati otpornost UHSS-a na trošenje, čineći ga prikladnijim za ove zahtjevne primjene.
Kaljenje je dobro poznata metoda površinske obrade. Uključuje zagrijavanje čelika u prisutnosti materijala bogatog ugljikom, poput drvenog ugljena ili plina koji sadrži ugljik. Ovaj proces povećava sadržaj ugljika na površini čelika, čineći ga tvrđim i otpornijim na trošenje. Jezgra čelika ostaje relativno mekana i žilava, što pomaže u apsorbiranju udara i sprječavanju pucanja.
Nitriranje je još jedan učinkovit način poboljšanja otpornosti na habanje. Kod nitriranja, dušik se uvodi u površinu čelika pri visokim temperaturama. Dušik stvara čvrste nitridne spojeve, koji značajno povećavaju tvrdoću površine UHSS. Ovaj tretman je posebno koristan za komponente koje moraju izdržati klizni ili kotrljajući kontakt pod visokim pritiskom, poput ležajeva ili bregastih vratila.
Otpornost na umor
Kvar uslijed zamora je glavna briga u primjenama gdje je čelik ultra visoke čvrstoće podvrgnut cikličkom opterećenju. To se može dogoditi u stvarima poput krila zrakoplova ili komponenti ovjesa u automobilima. Površinski tretmani mogu igrati ključnu ulogu u poboljšanju otpornosti UHSS-a na zamor.
Peening je naširoko korišten površinski tretman za povećanje otpornosti na zamor. To uključuje bombardiranje površine čelika malim sfernim česticama, koje se nazivaju sačme. To stvara tlačna naprezanja na površini, koja se suprotstavljaju vlačnim naprezanjima koja se javljaju tijekom cikličkog opterećenja. Smanjenjem vjerojatnosti nastanka i širenja pukotina, sačmarenje može značajno produžiti vijek trajanja UHSS komponenti od zamora.
Lasershock peening je napredniji oblik peeninga. Koristi laserske impulse visoke energije za stvaranje udarnih valova na površini čelika. Ovi udarni valovi izazivaju dublja i jednoličnija tlačna naprezanja u usporedbi s tradicionalnim sačmarenjem. Ovaj tretman se često koristi u aplikacijama visokih performansi, kao što je zrakoplovstvo, gdje je pouzdanost UHSS komponenti od najveće važnosti.
Lijepljenje i prianjanje
U nekim primjenama, UHSS treba biti vezan za druge materijale, kao što su kompoziti ili polimeri. Površinski tretmani mogu poboljšati svojstva lijepljenja i prianjanja čelika, osiguravajući čvrst i pouzdan spoj.
Ohrapavljavanje površine jednostavan je, ali učinkovit način poboljšanja prianjanja. Stvaranjem hrapave površine na UHSS-u povećava se kontaktna površina između čelika i veznog materijala. To osigurava više mjesta za hvatanje ljepila, što rezultira jačom vezom. Kemijski tretmani se također mogu koristiti za modificiranje kemije površine čelika, čineći ga prijemljivijim za vezivna sredstva.
Specifične vrste čelika i površinska obrada
Pogledajmo neke specifične vrste čelika ultra visoke čvrstoće i kako im površinska obrada može koristiti.
9310 čelikje niskolegirani čelik poznat po svojoj visokoj čvrstoći i žilavosti. Obično se koristi u zrakoplovnim i automobilskim aplikacijama. Za čelik 9310, kombinacija karburizacije i nitriranja može se koristiti za poboljšanje njegove otpornosti na trošenje i zamor. Naugljičenje povećava sadržaj ugljika na površini, dok nitriranje dodatno povećava tvrdoću površine.
30CrMnSiNi2Aje legirani čelik visoke čvrstoće s dobrom zavarljivošću. U primjenama gdje je izložen koroziji, može se nanijeti premaz na bazi cinka ili sustav boja. To štiti čelik od hrđe i produljuje njegov radni vijek, posebno na otvorenom ili u moru.
Čelik 925Aje visokougljični čelik izvrsne tvrdoće. Kako bi se poboljšala njegova svojstva lijepljenja kada se koristi u kompozitnim strukturama, može se primijeniti hrapavost površine i kemijska obrada. Ovo osigurava jaku vezu između čelika 925A i kompozitnog materijala, poboljšavajući ukupnu izvedbu strukture.
Zaključak
Površinska obrada moćan je alat za poboljšanje performansi čelika ultra visoke čvrstoće. Bilo da se radi o poboljšanju otpornosti na koroziju, otpornosti na trošenje, otpornosti na zamor ili svojstava lijepljenja, postoji metoda površinske obrade koja može zadovoljiti specifične potrebe različitih primjena.
Kao dobavljač čelika ultra visoke čvrstoće, uvijek sam spreman raditi s kupcima kako bih pronašao najbolja rješenja za površinsku obradu za njihove projekte. Ako ste na tržištu za UHSS i želite saznati više o tome kako površinska obrada može koristiti vašoj aplikaciji, nemojte se ustručavati kontaktirati. Započnimo razgovor i istražimo kako možemo podići vaš projekt na višu razinu s UHSS-om visokih performansi.
Reference
-ASM priručnik svezak 5: Inženjerstvo površina. ASM International.
-Schwartz, MM (2007). Priručnik za tvrde premaze: znanost i tehnologija. McGraw - Hill Professional.
-Wilson, WRD (2005). Površinska obrada metala: procesi, izvedba i tehnologija. ASM International.
