Ⅰ. Η βασική έννοια της θερμικής επεξεργασίας.
Α. Η βασική έννοια της θερμικής επεξεργασίας.
Τα βασικά στοιχεία και οι λειτουργίες τουκατεργασία με θερμοκρασία:
1. Θέρμανση
Ο σκοπός είναι να επιτευχθεί μια ομοιόμορφη και λεπτή δομή ωστενίτη.
2.Κράτηση
Ο στόχος είναι να διασφαλιστεί ότι το τεμάχιο εργασίας θερμαίνεται πλήρως και να αποτραπεί η αποανθράκωση και η οξείδωση.
3.Ψύξη
Ο στόχος είναι ο μετασχηματισμός του ωστενίτη σε διαφορετικές μικροδομές.
Μικροδομές μετά από θερμική επεξεργασία
Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ψύξης μετά τη θέρμανση και τη συγκράτηση, ο ωστενίτης μετασχηματίζεται σε διαφορετικές μικροδομές ανάλογα με τον ρυθμό ψύξης. Διαφορετικές μικροδομές εμφανίζουν διαφορετικές ιδιότητες.
Β. Η βασική έννοια της θερμικής επεξεργασίας.
Ταξινόμηση με βάση τις μεθόδους θέρμανσης και ψύξης, καθώς και τη μικροδομή και τις ιδιότητες του χάλυβα
1. Συμβατική θερμική επεξεργασία (συνολική θερμική επεξεργασία): Σκλήρυνση, ανόπτηση, ομαλοποίηση, απόσβεση
2. Επιφανειακή θερμική επεξεργασία: Επιφανειακή απόσβεση, Επιφανειακή απόσβεση θέρμανσης με επαγωγή, Επιφανειακή απόσβεση θέρμανσης με φλόγα, Επιφανειακή απόσβεση θέρμανσης με ηλεκτρική επαφή.
3. Χημική θερμική επεξεργασία: Ενανθράκωση, Νιτρίδωση, Ενανθράκωση.
4. Άλλες θερμικές επεξεργασίες: Θερμική επεξεργασία ελεγχόμενης ατμόσφαιρας, θερμική επεξεργασία κενού, θερμική επεξεργασία παραμόρφωσης.
Γ. Κρίσιμη θερμοκρασία χαλύβων
Η κρίσιμη θερμοκρασία μετασχηματισμού του χάλυβα αποτελεί σημαντική βάση για τον προσδιορισμό των διεργασιών θέρμανσης, συγκράτησης και ψύξης κατά τη θερμική επεξεργασία. Προσδιορίζεται από το διάγραμμα φάσεων σιδήρου-άνθρακα.
Βασικό Συμπέρασμα:Η πραγματική κρίσιμη θερμοκρασία μετασχηματισμού του χάλυβα υστερεί πάντα σε σχέση με τη θεωρητική κρίσιμη θερμοκρασία μετασχηματισμού. Αυτό σημαίνει ότι απαιτείται υπερθέρμανση κατά τη θέρμανση και υποψύξη κατά την ψύξη.
Ⅱ. Ανόπτηση και ομαλοποίηση χάλυβα
1. Ορισμός της ανόπτησης
Η ανόπτηση περιλαμβάνει τη θέρμανση του χάλυβα σε θερμοκρασία πάνω ή κάτω από το κρίσιμο σημείο Ac₁, διατηρώντας τον σε αυτή τη θερμοκρασία και στη συνέχεια την αργή ψύξη του, συνήθως εντός του κλιβάνου, για να επιτευχθεί μια δομή σχεδόν ισορροπίας.
2. Σκοπός της ανόπτησης
①Ρύθμιση σκληρότητας για κατεργασία: Επίτευξη κατεργάσιμης σκληρότητας στην περιοχή HB170~230.
②Ανακούφιση από την υπολειμματική τάση: Αποτρέπει την παραμόρφωση ή το ράγισμα κατά τη διάρκεια των επόμενων διεργασιών.
③ Βελτιστοποίηση της δομής των κόκκων: Βελτιώνει τη μικροδομή.
④Προετοιμασία για την τελική θερμική επεξεργασία: Λαμβάνεται κοκκώδης (σφαιροειδής) περλίτης για επακόλουθη σβέση και σκλήρυνση.
3. Σφαιροειδοποίηση Ανόπτησης
Προδιαγραφές διεργασίας: Η θερμοκρασία θέρμανσης είναι κοντά στο σημείο Ac₁.
Σκοπός: Η σφαιροποίηση του σεμεντίτη ή των καρβιδίων στον χάλυβα, με αποτέλεσμα τον κοκκώδη (σφαιροειδή) περλίτη.
Εφαρμοστέο εύρος: Χρησιμοποιείται για χάλυβες με ευτηκτοειδείς και υπερευτηκτοειδείς συνθέσεις.
4. Ανόπτηση με διάχυση (ομογενοποιητική ανόπτηση)
Προδιαγραφές διεργασίας: Η θερμοκρασία θέρμανσης είναι ελαφρώς κάτω από τη γραμμή solvus στο διάγραμμα φάσεων.
Σκοπός: Η εξάλειψη του διαχωρισμού.
①Για χαμηλές-ανθρακούχος χάλυβαςμε περιεκτικότητα σε άνθρακα μικρότερη από 0,25%, η ομαλοποίηση προτιμάται έναντι της ανόπτησης ως προπαρασκευαστική θερμική επεξεργασία.
②Για χάλυβα μεσαίας περιεκτικότητας σε άνθρακα με περιεκτικότητα σε άνθρακα μεταξύ 0,25% και 0,50%, μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε ανόπτηση είτε ομαλοποίηση ως προπαρασκευαστική θερμική επεξεργασία.
③Για χάλυβα μεσαίας έως υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα με περιεκτικότητα σε άνθρακα μεταξύ 0,50% και 0,75%, συνιστάται πλήρης ανόπτηση.
④Για υψηλέςανθρακούχος χάλυβαςμε περιεκτικότητα σε άνθρακα μεγαλύτερη από 0,75%, η ομαλοποίηση χρησιμοποιείται πρώτα για την εξάλειψη του Fe₃C δικτύου, ακολουθούμενη από σφαιροειδή ανόπτηση.
Ⅲ. Σβήσιμο και σκλήρυνση χάλυβα
Α. Σβήσιμο
1. Ορισμός της σβέσης: Η σβέση περιλαμβάνει τη θέρμανση του χάλυβα σε μια ορισμένη θερμοκρασία πάνω από το σημείο Ac₃ ή Ac₁, τη διατήρησή του σε αυτήν τη θερμοκρασία και στη συνέχεια την ψύξη του με ρυθμό μεγαλύτερο από τον κρίσιμο ρυθμό ψύξης για να σχηματιστεί μαρτενσίτης.
2. Σκοπός της σβέσης: Ο πρωταρχικός στόχος είναι η απόκτηση μαρτενσίτη (ή μερικές φορές κατώτερου μπαινίτη) για την αύξηση της σκληρότητας και της αντοχής στη φθορά του χάλυβα. Η σβέση είναι μια από τις πιο σημαντικές διεργασίες θερμικής επεξεργασίας για τον χάλυβα.
3. Προσδιορισμός θερμοκρασιών σβέσης για διαφορετικούς τύπους χάλυβα
Υποευτηκτοειδής χάλυβας: Ac₃ + 30°C έως 50°C
Ευτηκτοειδής και υπερευτηκτοειδής χάλυβας: Ac₁ + 30°C έως 50°C
Κράμα χάλυβα: 50°C έως 100°C πάνω από την κρίσιμη θερμοκρασία
4. Χαρακτηριστικά ψύξης ενός ιδανικού μέσου απόσβεσης:
Αργή ψύξη πριν από τη θερμοκρασία "μύτης": Για επαρκή μείωση της θερμικής καταπόνησης.
Υψηλή Ψυκτική Ικανότητα Κοντά στη Θερμοκρασία "Μύτης": Για την αποφυγή σχηματισμού μη μαρτενσιτικών δομών.
Αργή ψύξη κοντά στο σημείο M₅: Για την ελαχιστοποίηση της τάσης που προκαλείται από τον μαρτενσιτικό μετασχηματισμό.
5. Μέθοδοι σβέσης και τα χαρακτηριστικά τους:
①Απλή απόσβεση: Εύκολη στη λειτουργία και κατάλληλη για μικρά, απλά διαμορφωμένα τεμάχια. Η μικροδομή που προκύπτει είναι μαρτενσίτης (M).
②Διπλή απόσβεση: Πιο σύνθετη και δύσκολο να ελεγχθεί, χρησιμοποιείται για χάλυβα υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα σύνθετου σχήματος και μεγαλύτερα τεμάχια από κράμα χάλυβα. Η μικροδομή που προκύπτει είναι μαρτενσίτης (M).
③Θερμική απόσβεση: Μια πιο σύνθετη διαδικασία, που χρησιμοποιείται για μεγάλα, σύνθετου σχήματος τεμάχια από κράμα χάλυβα. Η μικροδομή που προκύπτει είναι ο μαρτενσίτης (M).
④Ισοθερμική απόσβεση: Χρησιμοποιείται για μικρά, πολύπλοκα σχήματα τεμάχια εργασίας με υψηλές απαιτήσεις. Η προκύπτουσα μικροδομή είναι χαμηλότερο μπαινίτη (Β).
6. Παράγοντες που επηρεάζουν τη σκληρότητα
Το επίπεδο σκληρυνσιμότητας εξαρτάται από τη σταθερότητα του υπερψυγμένου ωστενίτη στον χάλυβα. Όσο υψηλότερη είναι η σταθερότητα του υπερψυγμένου ωστενίτη, τόσο καλύτερη είναι η σκληρυνσιμότητα και αντίστροφα.
Παράγοντες που επηρεάζουν τη σταθερότητα του υπερψυγμένου ωστενίτη:
Θέση της καμπύλης C: Εάν η καμπύλη C μετατοπιστεί προς τα δεξιά, ο κρίσιμος ρυθμός ψύξης για την απόσβεση μειώνεται, βελτιώνοντας την ικανότητα σκλήρυνσης.
Βασικό Συμπέρασμα:
Οποιοσδήποτε παράγοντας που μετατοπίζει την καμπύλη C προς τα δεξιά αυξάνει τη σκληρότητα του χάλυβα.
Κύριος παράγοντας:
Χημική Σύνθεση: Εκτός από το κοβάλτιο (Co), όλα τα στοιχεία κράματος που διαλύονται στον ωστενίτη αυξάνουν τη σκληρυνσιμότητα.
Όσο πιο κοντά είναι η περιεκτικότητα σε άνθρακα στη σύνθεση του ευτηκτοειδούς στον ανθρακούχο χάλυβα, τόσο περισσότερο μετατοπίζεται η καμπύλη C προς τα δεξιά και τόσο υψηλότερη είναι η σκληρυνσιμότητα.
7. Προσδιορισμός και αναπαράσταση της σκληρότητας
①Δοκιμή σκλήρυνσης στο τέλος της απόσβεσης: Η σκληρότητα μετριέται χρησιμοποιώντας τη μέθοδο δοκιμής στο τέλος της απόσβεσης.
②Μέθοδος κρίσιμης διαμέτρου σβέσης: Η κρίσιμη διάμετρος σβέσης (D₀) αντιπροσωπεύει τη μέγιστη διάμετρο του χάλυβα που μπορεί να σκληρυνθεί πλήρως σε ένα συγκεκριμένο μέσο σβέσης.
Β. Σκλήρυνση
1. Ορισμός της Σκλήρυνσης
Η σκλήρυνση είναι μια διαδικασία θερμικής επεξεργασίας όπου ο σκληρυμένος χάλυβας επαναθερμαίνεται σε θερμοκρασία κάτω από το σημείο A₁, διατηρείται σε αυτήν τη θερμοκρασία και στη συνέχεια ψύχεται σε θερμοκρασία δωματίου.
2. Σκοπός της σκλήρυνσης
Μείωση ή εξάλειψη υπολειμματικής τάσης: Αποτρέπει την παραμόρφωση ή το ράγισμα του τεμαχίου εργασίας.
Μείωση ή εξάλειψη υπολειμματικού ωστενίτη: Σταθεροποιεί τις διαστάσεις του τεμαχίου εργασίας.
Εξάλειψη της ευθραυστότητας του σκληρυμένου χάλυβα: Προσαρμόζει τη μικροδομή και τις ιδιότητες ώστε να ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις του τεμαχίου εργασίας.
Σημαντική σημείωση: Ο χάλυβας πρέπει να υποβάλλεται σε θερμική κατεργασία αμέσως μετά την σκλήρυνση.
3. Διαδικασίες σκλήρυνσης
1. Χαμηλή σκλήρυνση
Σκοπός: Για τη μείωση της τάσης απόσβεσης, τη βελτίωση της ανθεκτικότητας του τεμαχίου εργασίας και την επίτευξη υψηλής σκληρότητας και αντοχής στη φθορά.
Θερμοκρασία: 150°C ~ 250°C.
Απόδοση: Σκληρότητα: HRC 58 ~ 64. Υψηλή σκληρότητα και αντοχή στη φθορά.
Εφαρμογές: Εργαλεία, καλούπια, ρουλεμάν, ενανθράκωση εξαρτημάτων και εξαρτήματα που έχουν σκληρυνθεί επιφανειακά.
2. Υψηλή θερμοκρασία
Σκοπός: Να επιτευχθεί υψηλή σκληρότητα μαζί με επαρκή αντοχή και σκληρότητα.
Θερμοκρασία: 500°C ~ 600°C.
Απόδοση: Σκληρότητα: HRC 25 ~ 35. Καλές συνολικές μηχανικές ιδιότητες.
Εφαρμογές: Άξονες, γρανάζια, μπιέλες, κ.λπ.
Θερμική Διύλιση
Ορισμός: Η σβέση ακολουθούμενη από σκλήρυνση σε υψηλή θερμοκρασία ονομάζεται θερμική εξευγενισμός ή απλώς σκλήρυνση. Ο χάλυβας που έχει υποστεί επεξεργασία με αυτή τη διαδικασία έχει εξαιρετική συνολική απόδοση και χρησιμοποιείται ευρέως.
Ⅳ.Επιφανειακή θερμική επεξεργασία χάλυβα
Α. Επιφανειακή απόσβεση χαλύβων
1. Ορισμός της επιφανειακής σκλήρυνσης
Η επιφανειακή σκλήρυνση είναι μια διαδικασία θερμικής επεξεργασίας που έχει σχεδιαστεί για να ενισχύει το επιφανειακό στρώμα ενός τεμαχίου εργασίας, θερμαίνοντάς το γρήγορα για να μετατραπεί το επιφανειακό στρώμα σε ωστενίτη και στη συνέχεια ψύχοντάς το γρήγορα. Αυτή η διαδικασία πραγματοποιείται χωρίς να μεταβάλλεται η χημική σύνθεση του χάλυβα ή η δομή του πυρήνα του υλικού.
2. Υλικά που χρησιμοποιούνται για επιφανειακή σκλήρυνση και δομή μετά τη σκλήρυνση
Υλικά που χρησιμοποιούνται για σκλήρυνση επιφανειών
Τυπικά υλικά: Χάλυβας μεσαίου άνθρακα και χάλυβας μεσαίου άνθρακα.
Προεπεξεργασία: Τυπική διαδικασία: Σκλήρυνση. Εάν οι ιδιότητες του πυρήνα δεν είναι κρίσιμες, μπορεί να χρησιμοποιηθεί κανονικοποίηση.
Δομή μετά τη σκλήρυνση
Δομή Επιφάνειας: Το επιφανειακό στρώμα σχηματίζει συνήθως μια σκληρυμένη δομή όπως μαρτενσίτης ή μπαϊνίτης, η οποία παρέχει υψηλή σκληρότητα και αντοχή στη φθορά.
Δομή πυρήνα: Ο πυρήνας του χάλυβα διατηρεί γενικά την αρχική του δομή, όπως περλίτη ή σκληρυμένη κατάσταση, ανάλογα με τη διαδικασία προεπεξεργασίας και τις ιδιότητες του βασικού υλικού. Αυτό διασφαλίζει ότι ο πυρήνας διατηρεί καλή σκληρότητα και αντοχή.
Β. Χαρακτηριστικά της επαγωγικής επιφανειακής σκλήρυνσης
1. Υψηλή θερμοκρασία θέρμανσης και ταχεία άνοδος θερμοκρασίας: Η επαγωγική σκλήρυνση επιφάνειας συνήθως περιλαμβάνει υψηλές θερμοκρασίες θέρμανσης και γρήγορους ρυθμούς θέρμανσης, επιτρέποντας γρήγορη θέρμανση σε σύντομο χρονικό διάστημα.
2. Δομή Λεπτών Κόκκων Ωστενίτη στο Επιφανειακό Στρώμα: Κατά τη διάρκεια της ταχείας θέρμανσης και της επακόλουθης διαδικασίας σβέσης, το επιφανειακό στρώμα σχηματίζει λεπτούς κόκκους ωστενίτη. Μετά την σβέση, η επιφάνεια αποτελείται κυρίως από λεπτό μαρτενσίτη, με σκληρότητα συνήθως 2-3 HRC υψηλότερη από τη συμβατική σβέση.
3. Καλή ποιότητα επιφάνειας: Λόγω του σύντομου χρόνου θέρμανσης, η επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας είναι λιγότερο επιρρεπής στην οξείδωση και την αποανθράκωση και η παραμόρφωση που προκαλείται από την απόσβεση ελαχιστοποιείται, εξασφαλίζοντας καλή ποιότητα επιφάνειας.
4. Υψηλή αντοχή σε κόπωση: Ο μαρτενσιτικός μετασχηματισμός φάσης στο επιφανειακό στρώμα δημιουργεί θλιπτική τάση, η οποία αυξάνει την αντοχή σε κόπωση του τεμαχίου εργασίας.
5. Υψηλή απόδοση παραγωγής: Η επαγωγική σκλήρυνση επιφάνειας είναι κατάλληλη για μαζική παραγωγή, προσφέροντας υψηλή λειτουργική απόδοση.
Γ. Ταξινόμηση της χημικής θερμικής επεξεργασίας
Ενανθράκωση, Ενανθράκωση, Ενανθράκωση, Χρωμίωση, Πυριτικοποίηση, Πυριτικοποίηση, Πυριτικοποίηση, Ενανθράκωση, Ενανθράκωση, Βορενανθράκωση
D.Gas Carburizing
Η ενανθράκωση με αέριο είναι μια διαδικασία κατά την οποία ένα τεμάχιο εργασίας τοποθετείται σε έναν σφραγισμένο κλίβανο ενανθράκωσης με αέριο και θερμαίνεται σε θερμοκρασία που μετατρέπει τον χάλυβα σε ωστενίτη. Στη συνέχεια, ένας παράγοντας ενανθράκωσης εισάγεται στάγδην στον κλίβανο ή εισάγεται απευθείας μια ατμόσφαιρα ενανθράκωσης, επιτρέποντας στα άτομα άνθρακα να διαχυθούν στο επιφανειακό στρώμα του τεμαχίου εργασίας. Αυτή η διαδικασία αυξάνει την περιεκτικότητα σε άνθρακα (wc%) στην επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας.
√Παράγοντες ενανθράκωσης:
• Αέρια πλούσια σε άνθρακα: Όπως το αέριο άνθρακα, το υγραέριο (LPG) κ.λπ.
•Οργανικά Υγρά: Όπως κηροζίνη, μεθανόλη, βενζόλιο κ.λπ.
√Παράμετροι διεργασίας ενανθράκωσης:
• Θερμοκρασία ενανθράκωσης: 920~950°C.
•Χρόνος ενανθράκωσης: Εξαρτάται από το επιθυμητό βάθος του στρώματος ενανθράκωσης και τη θερμοκρασία ενανθράκωσης.
Ε. Θερμική επεξεργασία μετά την ενανθράκωση
Ο χάλυβας πρέπει να υποβληθεί σε θερμική επεξεργασία μετά την ενανθράκωση.
Διαδικασία θερμικής επεξεργασίας μετά την ενανθράκωση:
√Σβήσιμο + Σκλήρυνση σε χαμηλή θερμοκρασία
1. Άμεση σβέση μετά από προψύξη + σκλήρυνση σε χαμηλή θερμοκρασία: Το τεμάχιο εργασίας προψύχεται από τη θερμοκρασία ενανθράκωσης σε λίγο πάνω από τη θερμοκρασία Ar₁ του πυρήνα και στη συνέχεια σβήνεται αμέσως, ακολουθούμενη από σκλήρυνση σε χαμηλή θερμοκρασία στους 160~180°C.
2. Απλή απόσβεση μετά από προψύξη + σκλήρυνση σε χαμηλή θερμοκρασία: Μετά την ενανθράκωση, το τεμάχιο εργασίας ψύχεται αργά σε θερμοκρασία δωματίου και στη συνέχεια θερμαίνεται ξανά για απόσβεση και σκλήρυνση σε χαμηλή θερμοκρασία.
3. Διπλή σβέση μετά από προψύξη + σκλήρυνση σε χαμηλή θερμοκρασία: Μετά την ενανθράκωση και την αργή ψύξη, το τεμάχιο εργασίας υφίσταται δύο στάδια θέρμανσης και σβέσης, ακολουθούμενα από σκλήρυνση σε χαμηλή θερμοκρασία.
Ⅴ. Χημική θερμική επεξεργασία χαλύβων
1. Ορισμός της χημικής θερμικής επεξεργασίας
Η χημική θερμική επεξεργασία είναι μια διαδικασία θερμικής επεξεργασίας κατά την οποία ένα χαλύβδινο τεμάχιο τοποθετείται σε ένα συγκεκριμένο ενεργό μέσο, θερμαίνεται και διατηρείται σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία, επιτρέποντας στα ενεργά άτομα του μέσου να διαχέονται στην επιφάνεια του τεμαχίου. Αυτό αλλάζει τη χημική σύνθεση και τη μικροδομή της επιφάνειας του τεμαχίου, μεταβάλλοντας έτσι τις ιδιότητές του.
2. Βασική διαδικασία χημικής θερμικής επεξεργασίας
Αποσύνθεση: Κατά τη θέρμανση, το ενεργό μέσο αποσυντίθεται, απελευθερώνοντας ενεργά άτομα.
Απορρόφηση: Τα ενεργά άτομα προσροφώνται από την επιφάνεια του χάλυβα και διαλύονται στο στερεό διάλυμα του χάλυβα.
Διάχυση: Τα ενεργά άτομα που απορροφώνται και διαλύονται στην επιφάνεια του χάλυβα μεταναστεύουν στο εσωτερικό.
Τύποι επαγωγικής σκλήρυνσης επιφάνειας
α. Θέρμανση υψηλής συχνότητας με επαγωγή
Συχνότητα ρεύματος: 250~300 kHz.
Βάθος σκληρυμένης στρώσης: 0,5~2,0 mm.
Εφαρμογές: Μεσαία και μικρά γρανάζια μονάδων και άξονες μικρού έως μεσαίου μεγέθους.
β. Θέρμανση με επαγωγή μέσης συχνότητας
Συχνότητα ρεύματος: 2500~8000 kHz.
Βάθος Στρώματος Σκληρυμένου: 2~10 mm.
Εφαρμογές: Μεγαλύτεροι άξονες και γρανάζια μεγάλων έως μεσαίων μονάδων.
γ. Θέρμανση με επαγωγή ισχύος συχνότητας
Συχνότητα ρεύματος: 50 Hz.
Βάθος σκληρυμένης στρώσης: 10~15 mm.
Εφαρμογές: Τεμάχια εργασίας που απαιτούν πολύ βαθιά σκληρυμένη στρώση.
3. Επαγωγική Σκλήρυνση Επιφάνειας
Βασική αρχή της επαγωγικής σκλήρυνσης επιφάνειας
Επίδραση στο δέρμα:
Όταν το εναλλασσόμενο ρεύμα στο επαγωγικό πηνίο προκαλεί ρεύμα στην επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας, το μεγαλύτερο μέρος του επαγόμενου ρεύματος συγκεντρώνεται κοντά στην επιφάνεια, ενώ σχεδόν καθόλου ρεύμα δεν διέρχεται από το εσωτερικό του τεμαχίου εργασίας. Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως φαινόμενο δέρματος.
Αρχή της επαγωγικής σκλήρυνσης επιφάνειας:
Με βάση το φαινόμενο του δέρματος, η επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας θερμαίνεται ταχέως στη θερμοκρασία ωστενιτικής δράσης (η οποία ανεβαίνει στους 800~1000°C σε λίγα δευτερόλεπτα), ενώ το εσωτερικό του τεμαχίου εργασίας παραμένει σχεδόν μη θερμαινόμενο. Στη συνέχεια, το τεμάχιο εργασίας ψύχεται με ψεκασμό νερού, επιτυγχάνοντας επιφανειακή σκλήρυνση.
4. Ευθραυστότητα λόγω ιδιοσυγκρασίας
Σκλήρυνση της ευθραυστότητας σε σβησμένο χάλυβα
Η ευθραυστότητα σκλήρυνσης αναφέρεται στο φαινόμενο όπου η αντοχή σε κρούση του σκληρυμένου χάλυβα μειώνεται σημαντικά όταν σκληρύνεται σε ορισμένες θερμοκρασίες.
Πρώτος τύπος μετριασμού της ευθραυστότητας
Εύρος θερμοκρασίας: 250°C έως 350°C.
Χαρακτηριστικά: Εάν ο χάλυβας που έχει υποστεί σκλήρυνση σκληρυνθεί εντός αυτού του εύρους θερμοκρασίας, είναι πολύ πιθανό να αναπτύξει αυτό το είδος ευθραυστότητας σκλήρυνσης, η οποία δεν μπορεί να εξαλειφθεί.
Λύση: Αποφύγετε την επεξεργασία σκληρυμένου χάλυβα εντός αυτού του εύρους θερμοκρασιών.
Ο πρώτος τύπος ευθραυστότητας λόγω σκλήρυνσης είναι επίσης γνωστός ως ευθραυστότητα λόγω σκλήρυνσης σε χαμηλή θερμοκρασία ή μη αναστρέψιμη ευθραυστότητα λόγω σκλήρυνσης.
Ⅵ. Σκλήρυνση
1. Η σκλήρυνση είναι μια τελική διαδικασία θερμικής επεξεργασίας που ακολουθεί την απόσβεση.
Γιατί οι χάλυβες που έχουν υποστεί σκλήρυνση χρειάζονται σκλήρυνση;
Μικροδομή μετά την απόσβεση: Μετά την απόσβεση, η μικροδομή του χάλυβα αποτελείται συνήθως από μαρτενσίτη και υπολειμματικό ωστενίτη. Και οι δύο είναι μετασταθείς φάσεις και θα μετασχηματιστούν υπό ορισμένες συνθήκες.
Ιδιότητες του Μαρτενσίτη: Ο μαρτενσίτης χαρακτηρίζεται από υψηλή σκληρότητα αλλά και υψηλή ευθραυστότητα (ειδικά στον μαρτενσίτη με υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα, που μοιάζει με βελόνα), η οποία δεν πληροί τις απαιτήσεις απόδοσης για πολλές εφαρμογές.
Χαρακτηριστικά του Μαρτενσιτικού Μετασχηματισμού: Ο μετασχηματισμός σε μαρτενσίτη συμβαίνει πολύ γρήγορα. Μετά την απόσβεση, το τεμάχιο εργασίας έχει υπολειμματικές εσωτερικές τάσεις που μπορούν να οδηγήσουν σε παραμόρφωση ή ρωγμές.
Συμπέρασμα: Το τεμάχιο εργασίας δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί αμέσως μετά την απόσβεση! Η σκλήρυνση είναι απαραίτητη για τη μείωση των εσωτερικών τάσεων και τη βελτίωση της ανθεκτικότητας του τεμαχίου εργασίας, καθιστώντας το κατάλληλο για χρήση.
2.Διαφορά μεταξύ σκληρυνσιμότητας και ικανότητας σκλήρυνσης:
Σκληρότητα:
Η σκληρότητα αναφέρεται στην ικανότητα του χάλυβα να επιτυγχάνει ένα ορισμένο βάθος σκλήρυνσης (το βάθος του σκληρυμένου στρώματος) μετά την απόσβεση. Εξαρτάται από τη σύνθεση και τη δομή του χάλυβα, ιδιαίτερα από τα στοιχεία κράματός του και τον τύπο του χάλυβα. Η σκληρότητα είναι ένα μέτρο του πόσο καλά μπορεί να σκληρύνει ο χάλυβας σε όλο το πάχος του κατά τη διάρκεια της διαδικασίας απόσβεσης.
Σκληρότητα (ικανότητα σκλήρυνσης):
Η σκληρότητα ή η ικανότητα σκλήρυνσης αναφέρεται στη μέγιστη σκληρότητα που μπορεί να επιτευχθεί στον χάλυβα μετά την απόσβεση. Επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από την περιεκτικότητα του χάλυβα σε άνθρακα. Η υψηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα οδηγεί γενικά σε υψηλότερη πιθανή σκληρότητα, αλλά αυτό μπορεί να περιοριστεί από τα στοιχεία κράματος του χάλυβα και την αποτελεσματικότητα της διαδικασίας απόσβεσης.
3. Σκληρότητα του χάλυβα
√Έννοια της Σκληρυνσιμότητας
Η σκληρότητα αναφέρεται στην ικανότητα του χάλυβα να επιτυγχάνει ένα ορισμένο βάθος μαρτενσιτικής σκλήρυνσης μετά την απόσβεση από τη θερμοκρασία ωστενιτοποίησης. Με απλά λόγια, είναι η ικανότητα του χάλυβα να σχηματίζει μαρτενσίτη κατά την απόσβεση.
Μέτρηση της σκληρότητας
Το μέγεθος της σκληρυνσιμότητας υποδεικνύεται από το βάθος του σκληρυμένου στρώματος που λαμβάνεται υπό καθορισμένες συνθήκες μετά την απόσβεση.
Βάθος Σκληρυμένης Στρώσης: Αυτό είναι το βάθος από την επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας έως την περιοχή όπου η δομή είναι κατά το ήμισυ μαρτενσίτης.
Συνήθη μέσα σβέσης:
•Νερό
Χαρακτηριστικά: Οικονομικό με ισχυρή ψυκτική ικανότητα, αλλά έχει υψηλό ρυθμό ψύξης κοντά στο σημείο βρασμού, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε υπερβολική ψύξη.
Εφαρμογή: Συνήθως χρησιμοποιείται για χάλυβες άνθρακα.
Αλμυρό νερό: Διάλυμα αλατιού ή αλκαλίου σε νερό, το οποίο έχει μεγαλύτερη ψυκτική ικανότητα σε υψηλές θερμοκρασίες σε σύγκριση με το νερό, καθιστώντας το κατάλληλο για ανθρακούχους χάλυβες.
•Ελαιο
Χαρακτηριστικά: Παρέχει βραδύτερο ρυθμό ψύξης σε χαμηλές θερμοκρασίες (κοντά στο σημείο βρασμού), γεγονός που μειώνει αποτελεσματικά την τάση για παραμόρφωση και ρωγμές, αλλά έχει χαμηλότερη ικανότητα ψύξης σε υψηλές θερμοκρασίες.
Εφαρμογή: Κατάλληλο για κράματα χάλυβα.
Τύποι: Περιλαμβάνει λάδι σβέσης, λάδι μηχανής και καύσιμο ντίζελ.
Χρόνος θέρμανσης
Ο χρόνος θέρμανσης αποτελείται τόσο από τον ρυθμό θέρμανσης (χρόνο που απαιτείται για την επίτευξη της επιθυμητής θερμοκρασίας) όσο και από τον χρόνο διατήρησης (χρόνος που διατηρείται στη θερμοκρασία-στόχο).
Αρχές για τον προσδιορισμό του χρόνου θέρμανσης: Εξασφαλίστε ομοιόμορφη κατανομή θερμοκρασίας σε όλο το τεμάχιο εργασίας, τόσο εσωτερικά όσο και εξωτερικά.
Βεβαιωθείτε για πλήρη ωστενιτοποίηση και ότι ο σχηματιζόμενος ωστενίτης είναι ομοιόμορφος και λεπτός.
Βάση για τον Προσδιορισμό του Χρόνου Θέρμανσης: Συνήθως εκτιμάται χρησιμοποιώντας εμπειρικούς τύπους ή προσδιορίζεται μέσω πειραματισμού.
Μέσα απόσβεσης
Δύο βασικές πτυχές:
α. Ρυθμός ψύξης: Ένας υψηλότερος ρυθμός ψύξης προάγει τον σχηματισμό μαρτενσίτη.
β. Υπολειμματική τάση: Ένας υψηλότερος ρυθμός ψύξης αυξάνει την υπολειμματική τάση, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε μεγαλύτερη τάση για παραμόρφωση και ρωγμές στο τεμάχιο εργασίας.
Ⅶ. Κανονικοποίηση
1. Ορισμός της Κανονικοποίησης
Η κανονικοποίηση είναι μια διαδικασία θερμικής επεξεργασίας κατά την οποία ο χάλυβας θερμαίνεται σε θερμοκρασία 30°C έως 50°C πάνω από τη θερμοκρασία Ac3, διατηρείται σε αυτή τη θερμοκρασία και στη συνέχεια ψύχεται στον αέρα για να επιτευχθεί μια μικροδομή κοντά στην κατάσταση ισορροπίας. Σε σύγκριση με την ανόπτηση, η κανονικοποίηση έχει ταχύτερο ρυθμό ψύξης, με αποτέλεσμα μια λεπτότερη δομή περλίτη (P) και υψηλότερη αντοχή και σκληρότητα.
2. Σκοπός της κανονικοποίησης
Ο σκοπός της ομαλοποίησης είναι παρόμοιος με αυτόν της ανόπτησης.
3. Εφαρμογές της Κανονικοποίησης
•Αφαίρεση του δικτυωμένου δευτερογενούς σεμεντίτη.
•Χρησιμεύουν ως τελική θερμική επεξεργασία για εξαρτήματα με χαμηλότερες απαιτήσεις.
•Λειτουργεί ως προπαρασκευαστική θερμική επεξεργασία για δομικό χάλυβα χαμηλής και μεσαίας περιεκτικότητας σε άνθρακα για τη βελτίωση της μηχανικής κατεργασίας.
4. Τύποι ανόπτησης
Πρώτος τύπος ανόπτησης:
Σκοπός και Λειτουργία: Ο στόχος δεν είναι η πρόκληση μετασχηματισμού φάσης, αλλά η μετάβαση του χάλυβα από μια μη ισορροπημένη κατάσταση σε μια ισορροπημένη κατάσταση.
Τύποι:
•Ανόπτηση με διάχυση: Στοχεύει στην ομογενοποίηση της σύνθεσης εξαλείφοντας τον διαχωρισμό.
•Ανόπτηση με ανακρυστάλλωση: Αποκαθιστά την ολκιμότητα εξαλείφοντας τις επιπτώσεις της σκλήρυνσης λόγω κατεργασίας.
•Ανόπτηση Ανακούφισης Τάσεων: Μειώνει τις εσωτερικές τάσεις χωρίς να μεταβάλλει τη μικροδομή.
Δεύτερος τύπος ανόπτησης:
Σκοπός και Λειτουργία: Στοχεύει στην αλλαγή της μικροδομής και των ιδιοτήτων, επιτυγχάνοντας μια μικροδομή που κυριαρχείται από περλίτη. Αυτός ο τύπος διασφαλίζει επίσης ότι η κατανομή και η μορφολογία του περλίτη, του φερρίτη και των καρβιδίων πληρούν συγκεκριμένες απαιτήσεις.
Τύποι:
•Πλήρης ανόπτηση: Θερμαίνει τον χάλυβα πάνω από τη θερμοκρασία Ac3 και στη συνέχεια τον ψύχει αργά για να παράγει μια ομοιόμορφη δομή περλίτη.
•Ατελής ανόπτηση: Θερμαίνει τον χάλυβα μεταξύ των θερμοκρασιών Ac1 και Ac3 για να μετασχηματίσει μερικώς τη δομή.
•Ισοθερμική ανόπτηση: Θερμαίνει τον χάλυβα σε θερμοκρασία πάνω από Ac3, ακολουθούμενη από ταχεία ψύξη σε ισόθερμη θερμοκρασία και διατήρηση για την επίτευξη της επιθυμητής δομής.
• Σφαιροειδής ανόπτηση: Παράγει μια σφαιροειδή δομή καρβιδίου, βελτιώνοντας την κατεργασιμότητα και την ανθεκτικότητα.
Ⅷ.1. Ορισμός της θερμικής επεξεργασίας
Η θερμική επεξεργασία αναφέρεται σε μια διαδικασία κατά την οποία το μέταλλο θερμαίνεται, διατηρείται σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία και στη συνέχεια ψύχεται ενώ βρίσκεται σε στερεά κατάσταση για να αλλάξει η εσωτερική του δομή και η μικροδομή του, επιτυγχάνοντας έτσι τις επιθυμητές ιδιότητες.
2. Χαρακτηριστικά της θερμικής επεξεργασίας
Η θερμική επεξεργασία δεν αλλάζει το σχήμα του τεμαχίου εργασίας, αλλά την εσωτερική δομή και τη μικροδομή του χάλυβα, γεγονός που με τη σειρά του αλλάζει τις ιδιότητες του χάλυβα.
3. Σκοπός της θερμικής επεξεργασίας
Ο σκοπός της θερμικής επεξεργασίας είναι η βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων ή των ιδιοτήτων επεξεργασίας του χάλυβα (ή των τεμαχίων), η πλήρης αξιοποίηση των δυνατοτήτων του χάλυβα, η βελτίωση της ποιότητας του τεμαχίου και η παράταση της διάρκειας ζωής του.
4. Βασικό Συμπέρασμα
Το κατά πόσον οι ιδιότητες ενός υλικού μπορούν να βελτιωθούν μέσω θερμικής επεξεργασίας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το κατά πόσον υπάρχουν αλλαγές στη μικροδομή και τη δομή του κατά τη διάρκεια της διαδικασίας θέρμανσης και ψύξης.
Ώρα δημοσίευσης: 19 Αυγούστου 2024