ความเข้าใจอย่างเข้าใจง่ายที่สุดเกี่ยวกับการชุบแข็งพื้นผิวคือ สามารถปรับปรุงความแข็งผิวของวัสดุและเพิ่มความต้านทานการสึกหรอได้ แต่ยังเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงความแข็งแรงความล้าของวัสดุด้วย คุณรู้ไหมว่าทำไม? วันนี้เราจะมาดูกลไกเบื้องหลังเรื่องนี้กัน
มีสาเหตุหลักสามประการที่ทำให้เกิดนิวเคลียสของรอยแตกเมื่อยล้าที่พบบ่อยที่สุด ดังแสดงในรูปด้านบน ประการหนึ่งคือการเคลื่อนหลุดของพื้นผิวของวัสดุ และอีกสองประการเกิดจากข้อบกพร่องภายในของวัสดุ เช่น สิ่งแปลกปลอมภายในที่รวมอยู่ ช่องว่างขอบเขตของเกรน (เช่น รูการหดตัว) เป็นต้น วันนี้เราจะหารือถึงผลกระทบของการชุบแข็งพื้นผิวต่อความแข็งแรงเมื่อยล้า สมมติว่าวัสดุไม่มีข้อบกพร่อง ความคลาดเคลื่อนของสลิปเป็นจุดสำคัญของการพิจารณา
เมื่อวัสดุถูกแรงภายนอก การลื่นจะเกิดขึ้นในระดับจุลภาค และแถบลื่นจะทำให้เกิดการอัดขึ้นรูปและการบุกรุกโดยการเลื่อนเข้าหากัน ดังแสดงในรูปด้านล่าง แถบลื่นเหล่านี้และพื้นที่ใกล้เคียงของการอัดขึ้นรูปและการบุกรุกทำหน้าที่เป็นจุดรวมความเครียด ซึ่งเป็นจุดที่รอยแตกเกิดขึ้นและพัฒนา เนื่องจากความเค้นเฉือนมีความโดดเด่น รอยแตกจึงมักปรากฏขึ้นและขยายออกในมุม 45 องศา เมื่อเทียบกับเมล็ดภายใน เมล็ดบนพื้นผิวของชิ้นส่วนมีแนวโน้มที่จะเกิดข้อบกพร่องเร็วกว่าเนื่องจากขาดการสนับสนุนจากธัญพืชที่อยู่รอบๆ
เมื่อเราทำให้ชิ้นส่วนแข็งขึ้น ความแข็งของพื้นผิวของวัสดุจะดีขึ้นอย่างมาก และความแข็งจะเกี่ยวข้องโดยตรงกับความแข็งแรงของโลหะ ความแข็งที่เพิ่มขึ้นหมายความว่าความสามารถในการต้านทานการเสียรูปพลาสติกเพิ่มขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุอ่อนที่ยังไม่แข็งตัว วัสดุที่แข็งแล้วมีโอกาสค่อนข้างน้อยที่จะทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของสลิป หากคุณสังเกตภาพไมโครโฟโตกราฟ คุณจะพบว่าโดยพื้นฐานแล้วไม่มีการอัดขึ้นรูปหรือการบุกรุกที่ชัดเจนบนพื้นผิวที่แข็ง ดังนั้นจึงไม่มีความเข้มข้นของความเค้นที่เกิดจากการเคลื่อนตัวของสลิปบนพื้นผิวโลหะ และความเป็นไปได้ที่จะเกิดรอยแตกร้าวจะลดลงอย่างมาก นี่คือเหตุผลหลักว่าทำไมการชุบแข็งพื้นผิวจึงสามารถปรับปรุงความแข็งแรงความล้าของวัสดุได้ แน่นอนว่ายังมีเหตุผลรองอยู่ด้วย หลังจากการชุบแข็งและการแข็งตัว พื้นผิวของวัสดุมักจะก่อให้เกิดความเค้นอัดที่ตกค้างบนพื้นผิว ความเค้นตกค้างจากแรงอัดนี้ยังช่วยต้านทานการเริ่มต้นและการขยายตัวของรอยแตกร้าวจากความล้า ซึ่งจะช่วยยืดอายุความล้าของวัสดุ อย่างไรก็ตาม มีสองประเด็นที่ต้องเตือนทุกคนในตอนท้าย: ประการแรก หากการออกแบบโครงสร้างของชิ้นส่วนไม่สมเหตุสมผลหรือการควบคุมกระบวนการดับไม่สมเหตุสมผล อาจเกิดรอยแตกร้าวหรือรอยแตกขนาดเล็กได้ในระหว่างกระบวนการชุบแข็ง ซึ่งจะกลายเป็นสาเหตุของความล้มเหลวจากความล้า ประการที่สอง หากจำเป็นต้องทำให้ชิ้นส่วนชุบแข็งเสร็จสิ้น กระบวนการเหล่านี้อาจทำให้เกิดรอยแตกขนาดเล็ก (เช่น รอยแตกจากการเจียร) หรือเปลี่ยนการกระจายความแข็ง ลดความเค้นอัดที่ตกค้าง หรือแม้แต่เปลี่ยนให้เป็นความเค้นดึง ซึ่งจะกลายเป็นปัจจัยที่ไม่พึงประสงค์บางประการที่ส่งผลต่อความแข็งแรงของความเมื่อยล้า(文章来源:iMechanics机械)
