الفهم الأكثر بديهية لتصلب السطح هو أنه يمكن أن يحسن صلابة سطح المواد ويعزز مقاومة التآكل. ولكنها أيضًا طريقة فعالة لتحسين قوة الكلال للمواد. هل تعرف لماذا؟ واليوم سنلقي نظرة على الآلية الكامنة وراء ذلك.
هناك ثلاثة أسباب رئيسية للتنوي الأكثر شيوعًا لشقوق التعب، كما هو موضح في الشكل أعلاه. الأول هو الخلع الانزلاقي على سطح المادة، والاثنان الآخران ناتجان عن عيوب داخلية للمادة، مثل شوائب المواد الغريبة الداخلية، والفجوات الحدودية للحبيبات (مثل فتحات الانكماش)، وما إلى ذلك. اليوم نناقش تأثير تصلب السطح على قوة الكلال. على افتراض أن المادة لا تحتوي على عيوب، فإن خلع الانزلاق هو محور الاهتمام.
عندما تتعرض المادة لقوة خارجية، يحدث الانزلاق على نطاق مجهري، وتنتج أشرطة الانزلاق قذفًا وتسللًا عن طريق الانزلاق ضد بعضها البعض. كما هو موضح في الشكل أدناه، تعمل هذه الأشرطة المنزلقة والمناطق المجاورة للبثق والتسلل كنقاط تركيز الإجهاد، حيث تنشأ الشقوق وتتطور. نظرًا لأن إجهاد القص هو السائد، فعادةً ما تظهر الشقوق وتتوسع بزاوية 45 درجة. بالمقارنة مع الحبوب الداخلية، تكون الحبوب الموجودة على سطح الأجزاء أكثر عرضة لتكوين عيوب في وقت مبكر بسبب نقص الدعم من الحبوب المحيطة.
عندما نقوم بتصلب الأجزاء، تتحسن صلابة سطح المادة بشكل كبير، وترتبط الصلابة بشكل مباشر بقوة المعدن. الزيادة في الصلابة تعني زيادة قدرتها على مقاومة التشوه البلاستيكي. بالمقارنة مع المواد اللينة التي لم يتم تصلبها، فإن المادة المتصلبة تكون أقل احتمالا نسبيا لإنتاج حركة خلع الانزلاق. إذا لاحظت الصورة المجهرية، فستجد أنه لا يوجد في الأساس أي بثق أو تطفل واضح على السطح المتصلب. لذلك، لا يوجد تركيز إجهاد ناتج عن خلع الانزلاق على السطح المعدني، وتقل احتمالية بدء التشقق إلى حد كبير. هذا هو السبب الرئيسي وراء قدرة تصلب السطح على تحسين قوة الكلال للمادة. وبطبيعة الحال، هناك أيضا سبب ثانوي. بعد التبريد والتصلب، يمكن لسطح المادة عادةً أن يشكل ضغطًا ضاغطًا متبقيًا على السطح. يساعد هذا الضغط المتبقي أيضًا على مقاومة بدء وتوسع شقوق الكلال، وبالتالي تحسين عمر الكلال للمادة. ومع ذلك، هناك نقطتان لتذكير الجميع في النهاية: أولاً، إذا كان التصميم الهيكلي للأجزاء غير معقول أو كان التحكم في عملية التبريد غير معقول، فقد تحدث تشققات أو شقوق صغيرة أثناء عملية التصلب، والتي ستصبح مصدر فشل الكلال. ثانيًا، إذا كانت الأجزاء المتصلبة بحاجة إلى الانتهاء، فقد تتسبب هذه العمليات أيضًا في حدوث شقوق صغيرة (مثل شقوق الطحن) أو تغيير توزيع الصلابة، أو تقليل إجهاد الضغط المتبقي أو حتى تحويله إلى إجهاد شد، والذي سيصبح بعض العوامل غير المواتية التي تؤثر على قوة الكلال.(النسخة الأصلية: iMechanics机械)
