Čelik ultra visoke čvrstoće (UHSS) postao je prekretnica u raznim industrijama, od automobilske do svemirske. Kao dobavljač UHSS-a, iz prve ruke sam vidio kako površinska obrada može podići performanse ovog izuzetnog materijala na potpuno novi nivo. U ovom blogu ću uroniti u to kako površinska obrada može poboljšati performanse 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 legure, UHSS može zarđati i korodirati kada je izložen vlazi i određenim hemikalijama. Površinska obrada je snažno rješenje za ovaj problem.
Na primjer, procesi poput pocinčavanja uključuju premazivanje čelika slojem cinka. Cink djeluje kao žrtvena anoda, što znači da korodira prije čelika. Ovo ne samo da štiti osnovni UHSS od hrđe, već i značajno produžava njegov životni vijek. U industrijama u kojima je čelik izložen teškim okruženjima, kao što su aplikacije u moru, pocinčani UHSS može trajati mnogo duže od neobrađenog čelika.
Još jedna popularna površinska obrada za otpornost na koroziju je farbanje. Visokokvalitetni premaz boje stvara fizičku barijeru između čelika i okoline. 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 izlaganje kemikalijama. Kompanije koje koriste UHSS u vanjskim strukturama, poput mostova ili tornjeva, često se odlučuju za obojeni UHSS kako bi osigurale dugoročnu trajnost.
Otpornost na habanje
Čelik ultra visoke čvrstoće se često koristi u aplikacijama gdje ima visok nivo trenja i habanja. Razmislite o zupčanicima u teškom vozilu ili o reznim alatima u proizvodnom pogonu. Površinski tretmani mogu povećati otpornost UHSS na habanje, čineći ga pogodnijim za ove zahtjevne primjene.
Očvršćavanje kućišta je dobro poznata metoda površinske obrade. To uključuje zagrijavanje čelika u prisustvu materijala bogatog ugljikom, kao što je drveni ugljen ili plin koji sadrži ugljik. Ovaj proces povećava sadržaj ugljika na površini čelika, čineći ga tvrđim i otpornijim na habanje. Jezgra čelika ostaje relativno meka i čvrsta, što pomaže da se apsorbira udar i spriječi pucanje.
Nitriranje je još jedan efikasan način za poboljšanje otpornosti na habanje. Kod nitriranja, dušik se unosi u površinu čelika na visokim temperaturama. Azot formira čvrsta nitridna jedinjenja, koja značajno povećavaju površinsku tvrdoću UHSS. Ovaj tretman je posebno koristan za komponente koje treba da izdrže klizni ili kotrljajući kontakt pod visokim pritiskom, kao što su ležajevi ili bregaste osovine.
Otpornost na umor
Otkazivanje zbog zamora je glavna briga u aplikacijama gdje je čelik ultra visoke čvrstoće podvrgnut cikličkom opterećenju. To se može dogoditi u stvarima kao što su krila aviona ili komponente ovjesa u automobilima. Površinski tretmani mogu igrati ključnu ulogu u poboljšanju otpornosti UHSS na zamor.
Sačmarenje je široko korištena površinska obrada za povećanje otpornosti na zamor. To uključuje bombardiranje površine čelika malim sfernim česticama, koje se nazivaju sačmi. To stvara tlačna naprezanja na površini, koja suzbijaju vlačna naprezanja koja nastaju tijekom cikličkog opterećenja. Smanjenjem vjerovatnoće nastanka i širenja pukotina, mlaziranje može značajno povećati vijek trajanja UHSS komponenti.
Lasersko šok peening je napredniji oblik peeninga. Koristi laserske impulse visoke energije za stvaranje udarnih valova na površini čelika. Ovi udarni valovi induciraju dublje i ujednačenije tlačne napone u usporedbi s tradicionalnim sačmarenjem. Ovaj tretman se često koristi u aplikacijama visokih performansi, kao što je vazduhoplovstvo, gde je pouzdanost UHSS komponenti od najveće važnosti.
Lepljenje i adhezija
U nekim primenama, UHSS treba da bude vezan za druge materijale, kao što su kompoziti ili polimeri. Površinski tretmani mogu poboljšati svojstva vezivanja i prianjanja čelika, osiguravajući jak i pouzdan spoj.
Ohrapavost površine je jednostavan, ali efikasan način za poboljšanje vezivanja. Stvaranjem hrapave površine na UHSS-u povećava se kontaktna površina između čelika i veznog materijala. Ovo obezbeđuje više mesta na kojima se lepak može uhvatiti, što rezultira jačom vezom. Hemijski tretmani se također mogu koristiti za modificiranje površinske kemije čelika, čineći ga osjetljivijim na vezivna sredstva.
Specifične klase čelika i površinska obrada
Pogledajmo neke specifične razrede 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 svemirskim i automobilskim aplikacijama. Za čelik 9310, kombinacija karburizacije i nitriranja može se koristiti za poboljšanje njegove otpornosti na habanje i zamor. Karburizacija povećava sadržaj ugljika na površini, dok nitriranje dodatno povećava tvrdoću površine.
30CrMnSiNi2Aje legirani čelik visoke čvrstoće sa dobrom zavarljivošću. U aplikacijama gdje je izložen koroziji, može se primijeniti premaz na bazi cinka ili sistem boje. Ovo štiti čelik od rđe i produžava njegov vijek trajanja, posebno na otvorenom ili u moru.
925A čelikje visokougljični čelik odlične tvrdoće. Da bi se poboljšala svojstva vezivanja kada se koristi u kompozitnim strukturama, može se koristiti hrapavost površine i hemijska obrada. Ovo osigurava snažnu vezu između čelika 925A i kompozitnog materijala, poboljšavajući ukupne performanse strukture.
Zaključak
Površinska obrada je moćan alat za poboljšanje performansi čelika ultra visoke čvrstoće. Bilo da se radi o povećanju otpornosti na koroziju, otpornosti na habanje, otpornosti na zamor ili svojstva vezivanja, postoji metoda površinske obrade koja može zadovoljiti specifične potrebe različitih aplikacija.
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, ne ustručavajte se kontaktirati. Hajde da započnemo razgovor i istražimo kako možemo da podignemo vaš projekat na viši nivo uz UHSS visokih performansi.
Reference
-ASM priručnik, svezak 5: Površinsko inženjerstvo. ASM International.
-Schwartz, MM (2007). Handbook of Hardcoatings: Science and Technology. McGraw - Hill Professional.
-Wilson, WRD (2005). Površinska obrada metala: procesi, performanse i tehnologija. ASM International.
