1.6.1.1. Nguyên lý
Kim loại gia công ở thể rắn, sau khi gia công không những thay đổi về hình dáng, kích thước mà còn thayđổi cả cơ, lý, hóa tính của kim loại như kim loại mịn chặt hơn, hạt đồng đều, khử các khuyết tật (rỗ khí, rỗ co …) do đúc gây nên, nâng cao cơ tính và tuổi bền chi tiết…
Nếu bằng phương pháp cơ khí làm biến dạng được bề mặt của thép đến chiều sâu nhất định, thì lớp này do mạng tinh thể bị xô lệch sẽ bị biến cứng (độ cứng và độ bền tăng lên). Như vậy, chi tiết có độ cứng bề mặt cao, còn trong lõi vẫn giữ được độ dẻo dai tốt.
Biến cứng bề mặt có đặc điểm sau.
- Lớp bề mặt có độ cứng cao do đó chống mài mòn tốt hơn.
- Tạo nên lớp ứng suất nén dư ở lớp bề mặt do vậy làm tăng giới hạn mỏi.
- Khi biến dạng như vậy làm mất đi khá nhiều tật hỏng ở bề mặt như vết khía, rỗ, do vậy làm giảm nguồn gốc sinh ra các vết nứt mỏi.
- Dưới tác dụng của ứng suất khi biến dạng, trong thép tôi có chuyển biến γ dư thành M, do vậy làm tăng tính chống mài mòn của bề mặt thép tôi. Biến cứng bề mặt được áp dụng không nhữngcho thépủ mà cả cho thép tôi.
a. Phun bi
Phun bắn những viên bi cứng làm bằng thép lò xo hay gang trắng với kích thước (0,5–1,5 mm) lên bề mặtchi tiết. Tốc độ của bi đạt đến 50 –100m/s bằng máy ly tâm quay nhanh sự va đập do phun bắn các viên bi lên bề mặt có tác dụng tạo ra trên bề mặt chi tiết vô cố các vết lõm nhỏ. Chiều sâu lớp biến cứng bề mặt đạt đến 0,7mm.
Đặc điểm của phun bi là đạt độ biến dạng dẻo đồng đều, chất lượng cao, thiết bị đơn giản dễ điều chỉnh, không tạo được lớp hóa bền chiều dài lớn.
b.Lăn ép
Lăn bằng con lăn hay bằng bi với áp lực lớn nhờ lò xo hay máy nén thủy lực. Chiều sâu lớp biến cứng có thể đạt tới 15mm. Thường áp dụng cho các chi tiết lớn như cổ trục toa xe lửa, cổ trục khuỷu.
c.Đập
Đập là hình thức biến dạng bề mặt bằng va đập tạo nên bởi các dụng cụ va đập, gá lắp va đập bằng lò xo và được thực hiện trên máy công cụ. Lớp biến cứng có thể sâu tới 35mm, vì vậy thường dùng dập trong chế tạo để hóa bền các chi tiết lớp của thiết bị rèn ép và máy nén thủy lực.[18]