La comprensió més intuïtiva de l'enduriment superficial és que pot millorar la duresa superficial dels materials i millorar la resistència al desgast. Però també és una manera eficaç de millorar la resistència a la fatiga dels materials. Saps per què? Avui farem una ullada al mecanisme que hi ha darrere d'això.
Hi ha tres motius principals per a la nucleació més comuna d'esquerdes de fatiga, tal com es mostra a la figura anterior. Una és la dislocació de lliscament a la superfície del material, i les altres dues són causades per defectes interns del material, com ara inclusions internes de matèria estranya, buits de límit de gra (com forats de contracció), etc. Avui parlem de l'efecte de l'enduriment de la superfície sobre la resistència a la fatiga. Suposant que el material no té defectes, les dislocacions de lliscament són el focus de consideració.
Quan el material està sotmès a força externa, el lliscament es produeix a escala microscòpica i les bandes de lliscament produeixen extrusió i intrusió lliscant-se unes contra les altres. Com es mostra a la figura següent, aquestes bandes de lliscament i les zones adjacents d'extrusió i intrusió actuen com a punts de concentració d'esforços, on s'originen i es desenvolupen esquerdes. Com que la tensió de cisalla és dominant, les esquerdes solen aparèixer i s'expandeixen en un angle de 45 graus. En comparació amb els grans interns, els grans de la superfície de les peces tenen més probabilitats de formar defectes abans a causa de la manca de suport dels grans circumdants.
Quan endurim les peces a la superfície, la duresa de la superfície del material es millora molt i la duresa està directament relacionada amb la força del metall. L'augment de la duresa fa que la seva capacitat de resistir la deformació plàstica ha augmentat. En comparació amb els materials tous que no s'han endurit, el material endurit és relativament menys probable que produeixi moviment de dislocació de lliscament. Si observeu la microfotografia, trobareu que bàsicament no hi ha cap extrusió o intrusió evident a la superfície endurida. Per tant, no hi ha concentració d'estrès causada per la dislocació de lliscament a la superfície metàl·lica, i la possibilitat d'iniciació d'esquerdes es redueix molt. Aquesta és la raó principal per la qual l'enduriment superficial pot millorar la resistència a la fatiga del material. Per descomptat, també hi ha una raó secundària. Després de l'enduriment i l'enduriment, la superfície del material normalment pot formar una tensió de compressió residual a la superfície. Aquesta tensió residual de compressió també ajuda a resistir l'inici i l'expansió de les esquerdes de fatiga, millorant així la vida útil del material per fatiga. Tot i això, al final hi ha dos punts per recordar a tothom: en primer lloc, si el disseny estructural de les peces no és raonable o el control del procés d'apagat no és raonable, es poden produir esquerdes o microesquerdes durant el procés d'enduriment, que es convertiran en la font de fallada per fatiga. En segon lloc, si s'han d'acabar les peces endurides, aquests processos també poden provocar microesquerdes (com ara esquerdes de mòlta) o canviar la distribució de la duresa, reduir l'esforç de compressió residual o fins i tot transformar-lo en esforç de tracció, que es convertirà en alguns factors desfavorables que afecten la resistència a la fatiga.(文章来源:iMechanics机械)
