For å få metallarbeidsstykket til å ha den nødvendige arbeidsytelsen, er varmebehandlingsprosessen ofte avgjørende. Varmebehandlingsprosessen inkluderer generelt tre prosesser med oppvarming, varmekonservering og kjøling. På grunn av forskjellige prosesser er det delt inn i bråkjøling, temperering, normalisering og gløding. Kan du se forskjellen?
01
Hva er quenching?
Bråkjølingen av stål er å varme opp stålet til en temperatur over den kritiske temperaturen Ac3 (hypoeutectoid stål) eller Ac1 (hypereutektoid stål), holde det varmt i en periode for å gjøre det helt eller delvis austenitisert, og deretter avkjøle det med en kjølehastighet større enn den kritiske kjølehastigheten. En varmebehandlingsprosess for rask og rask avkjøling under Ms (eller isotermisk nær Ms) for martensitt (eller bainitt) transformasjon. Vanligvis kalles den faste løsningsbehandlingen av aluminiumslegering, kobberlegering, titanlegering, herdet glass og andre materialer eller varmebehandlingsprosessen med rask kjøleprosess quenching.
Hensikten med å slukke:
1) Forbedre de mekaniske egenskapene til metallprodukter eller deler. For eksempel: forbedre hardheten og slitestyrken til verktøy, lagre, etc., øke elastisiteten til fjærer, forbedre de omfattende mekaniske egenskapene til akseldeler, etc.
2) Forbedre materialegenskapene eller de kjemiske egenskapene til enkelte spesialstål. Slik som å forbedre korrosjonsmotstanden til rustfritt stål, øke den permanente magnetismen til magnetisk stål, etc.
Ved bråkjøling og kjøling kreves det i tillegg til rimelig utvalg av bråkjøling også korrekte bråkjølingsmetoder. De ofte brukte bråkjølingsmetodene inkluderer hovedsakelig enkelt-væske quenching, dobbel-væske quenching, gradert quenching, isotermisk quenching og delvis quenching.
Stålarbeidsstykker har følgende egenskaper etter bråkjøling:
① Ubalanserte (det vil si ustabile) strukturer som martensitt, bainitt og tilbakeholdt austenitt oppnås.
② Det er et stort indre stress.
③ De mekaniske egenskapene kan ikke oppfylle kravene. Derfor må stålarbeidsstykker generelt herdes etter bråkjøling.
02
Hva er temperering?
Tempering er en varmebehandlingsprosess som varmer opp bråkjølte metallprodukter eller deler til en viss temperatur, og deretter avkjøler dem på en bestemt måte etter å ha holdt dem i en viss tidsperiode. Tempering er en operasjon som utføres umiddelbart etter bråkjøling, og er vanligvis den siste varmebehandlingen av arbeidsstykket. En prosess, så den felles prosessen med bråkjøling og temperering kalles sluttbehandling.
Hovedformålet med quenching og temperering er å:
1) Reduser indre stress og reduser sprøhet. Bråkjølte deler har stor belastning og sprøhet. Hvis de ikke tempereres i tide, vil de ofte deformeres eller til og med sprekke.
2) Juster de mekaniske egenskapene til arbeidsstykket. Etter bråkjøling har arbeidsstykket høy hardhet og høy sprøhet. For å møte de forskjellige ytelseskravene til ulike arbeidsstykker, kan den justeres etter herding, hardhet, styrke, plastisitet og seighet.
3) Stabil arbeidsstykkestørrelse. Den metallografiske strukturen kan stabiliseres ved herding for å sikre at ingen deformasjon vil oppstå under fremtidig bruk.
4) Forbedre kutteytelsen til enkelte legeringsstål.
Rollen til temperering er å:
① Forbedre stabiliteten til strukturen, slik at arbeidsstykket ikke lenger vil gjennomgå vevstransformasjon under bruk, slik at den geometriske størrelsen og ytelsen til arbeidsstykket forblir stabil.
② Eliminer indre spenninger for å forbedre ytelsen til arbeidsstykket og stabilisere de geometriske dimensjonene til arbeidsstykket.
③ Juster de mekaniske egenskapene til stål for å møte kravene til bruk.
Grunnen til at temperering har disse effektene er at når temperaturen stiger, øker aktiviteten til atomene, og atomene til jern, karbon og andre legeringselementer i stål kan diffundere raskt for å realisere omorganiseringen av atomer, og dermed gjøre dem ustabile. Den ubalanserte organisasjonen forvandles gradvis til en stabil balansert organisasjon. Avlastningen av indre spenninger er også relatert til reduksjonen i metallstyrke når temperaturen øker. Generelt, når stål er herdet, reduseres hardheten og styrken, og plastisiteten øker. Jo høyere tempereringstemperatur, desto større endring i disse mekaniske egenskapene. Noen legeringsstål med høyt innhold av legeringselementer vil felle ut noen finkornede metallforbindelser når de herdes i et visst temperaturområde, noe som vil øke styrken og hardheten. Dette fenomenet kalles sekundær herding.
Herdingskrav: Arbeidsstykker med forskjellig bruk bør herdes ved forskjellige temperaturer for å oppfylle kravene i bruk.
① Kutteverktøy, lagre, karburerte og bråkjølte deler, og overflatebråkjølte deler herdes vanligvis ved en temperatur under 250 grader. Etter lavtemperaturtempering endres ikke hardheten mye, den indre spenningen reduseres, og seigheten forbedres litt.
② Fjæren er herdet ved middels temperatur ved 350-500 grader for å oppnå høy elastisitet og nødvendig seighet.
③ Deler laget av konstruksjonsstål av middels karbon er vanligvis herdet ved en høy temperatur på 500-600 grader C for å oppnå en god kombinasjon av styrke og seighet.
Når stål herdes ved rundt 300 grader, øker ofte sprøheten. Dette fenomenet kalles den første typen temperamentsprøhet. Generelt bør det ikke tempereres i dette temperaturområdet. Noen konstruksjonsstål av middels karbonlegering er også utsatt for å bli sprø hvis de sakte avkjøles til romtemperatur etter anløping ved høy temperatur. Dette fenomenet kalles den andre typen temperamentssprøhet. Tilsetning av molybden til stålet, eller avkjøling i olje eller vann under herding, kan forhindre den andre typen tempereringssprøhet. Denne sprøheten kan elimineres ved å varme opp den andre typen herdet sprøtt stål til den opprinnelige tempereringstemperaturen.
I produksjonen er det ofte basert på kravene til arbeidsstykkets ytelse. I henhold til forskjellige oppvarmingstemperaturer er temperering delt inn i lavtemperaturtempering, middels temperaturtempering og høytemperaturtempering. Varmebehandlingsprosessen som kombinerer quenching og påfølgende høytemperaturtempering kalles quenching og tempering, det vil si at den har god plastisitet og seighet samtidig som den har høy styrke.
1) Temperering ved lav temperatur: 150-250 grad , M ganger, reduser indre stress og sprøhet, forbedrer plastisk seighet, har høyere hardhet og slitestyrke. Brukes til å lage måleverktøy, kniver og rullelager, etc.
2) Tempering ved middels temperatur: 350-500 grad, T-tid, med høy elastisitet, viss plastisitet og hardhet. Brukes til å lage fjærer, smidde matriser, etc.
3) Tempering ved høy temperatur: 500-650 grad , S-tempering, med gode omfattende mekaniske egenskaper. Brukes til å lage gir, veivaksler, etc.
03
Hva er normalisering?
Normalisering er en varmebehandling som forbedrer stålets seighet. Etter at stålelementet er oppvarmet til 30-50 grad over Ac3-temperaturen, holdes det i en periode og deretter luftkjølt. Hovedtrekket er at kjølehastigheten er raskere enn gløding og lavere enn bråkjøling. Under normalisering kan krystallkornene av stål raffineres i en litt raskere avkjøling, kan ikke bare oppnå tilfredsstillende styrke, men kan også forbedre seigheten (AKV-verdi) betydelig, redusere komponentenes sprekkdannelsestendens. Etter at noen lavlegerte varmvalsede stålplater, lavlegert stålsmiing og støpegods er normalisert, kan de omfattende mekaniske egenskapene til materialet forbedres betydelig, og kutteytelsen er også forbedret.
Normalisering har følgende formål og bruksområder:
① For hypoeutectoid stål brukes normalisering for å eliminere den overopphetede grovkornede strukturen og Widmanstatten-strukturen til støpegods, smiing og sveising, og den båndede strukturen i valsede materialer; raffinere korn; og kan brukes som forvarmebehandling før bråkjøling.
② For hypereutektoid stål kan normalisering eliminere retikulær sekundær sementitt og raffinere perlitt, som ikke bare forbedrer mekaniske egenskaper, men også letter etterfølgende sfæroidiserende utglødning.
③ For lavkarbon dyptrekkende tynne stålplater, kan normalisering eliminere fri sementitt ved korngrensene for å forbedre deres dyptrekkingsegenskaper.
④ For lavkarbonstål og lavkarbon lavlegert stål, bruk normalisering for å oppnå mer finflakete perlittstruktur, øke hardheten til HB140-190, unngå fenomenet "stikkkniv" under kutting, og forbedre bearbeidbarhet . For middels karbonstål, når både normalisering og gløding kan brukes, er det mer økonomisk og praktisk å bruke normalisering.
⑤ For vanlig konstruksjonsstål med middels karbon kan normalisering brukes i stedet for bråkjøling og høytemperaturtempering når de mekaniske egenskapene ikke er høye, noe som ikke bare er lett å betjene, men også stabiliserer strukturen og størrelsen på stålet.
⑥ Normalisering ved høy temperatur (150-200 grad over Ac3) kan redusere sammensetningssegregeringen av støpegods og smiing på grunn av den høye diffusjonshastigheten ved høy temperatur. Grove korn etter normalisering ved høy temperatur kan foredles ved etterfølgende normalisering ved en andre lavere temperatur.
⑦ For noen lav- og middels karbonlegerte stål som brukes i dampturbiner og kjeler, brukes normalisering ofte for å oppnå bainittstruktur, og deretter herdet ved høy temperatur. Den har god krypemotstand når den brukes ved 400-550 grader.
⑧ I tillegg til ståldeler og stålprodukter, er normalisering også mye brukt i varmebehandling av duktilt jern for å oppnå en perlittmatrise og forbedre styrken til duktilt jern.
Siden normalisering er preget av luftkjøling, har omgivelsestemperaturen, stablemetoden, luftstrømmen og arbeidsstykkestørrelsen innvirkning på strukturen og ytelsen etter normalisering. Den normaliserte strukturen kan også brukes som en klassifiseringsmetode for legert stål. Generelt er legert stål delt inn i perlittstål, bainittstål, martensittisk stål og austenittisk stål i henhold til mikrostrukturen oppnådd ved å varme opp en prøve med en diameter på 25 mm til 900 grader og luftkjøling.
04
Hva er gløding?
Gløding er en metallvarmebehandlingsprosess der metallet sakte varmes opp til en viss temperatur, holdes i tilstrekkelig tid og deretter avkjøles med passende hastighet. Glødevarmebehandling er delt inn i fullstendig gløding, ufullstendig gløding og avspenningsgløding. De mekaniske egenskapene til glødede materialer kan påvises ved strekktest eller hardhetstest. Mange stålprodukter leveres i tilstanden av gløding og varmebehandling. Rockwell hardhetstester kan brukes til å teste hardheten til stål. For tynnere stålplater, stålstrimler og tynnveggede stålrør, kan overflate Rockwell hardhetstestere brukes til å teste HRT-hardhet. .
Hensikten med utglødning er å:
① Forbedre eller eliminere ulike strukturelle defekter og restspenninger forårsaket av stålstøping, smiing, valsing og sveising, og forhindre deformasjon og sprekkdannelse av arbeidsstykker.
② Myk opp arbeidsstykket for skjæring.
③ Foredling av kornene og forbedring av strukturen for å forbedre de mekaniske egenskapene til arbeidsstykket.
④ Gjør organisatoriske forberedelser for den endelige varmebehandlingen (quenching, temperering).
Vanlig brukte utglødningsprosesser er:
① Fullt utglødd. Den brukes til å foredle den grove overopphetede strukturen med dårlige mekaniske egenskaper etter støping, smiing og sveising av middels og lavkarbonstål. Varm opp arbeidsstykket til 30-50 grad over temperaturen der ferritt er fullstendig omdannet til austenitt, hold det varmt i en periode, og avkjøl deretter sakte med ovnen. Under kjøleprosessen vil austenitten transformeres igjen for å gjøre stålkonstruksjonen tynnere.
② Sfæroidiserende utglødning. Den brukes til å redusere den høye hardheten til verktøystål og lagerstål etter smiing. Arbeidsstykket varmes opp til 20-40 grad over temperaturen der stålet begynner å danne austenitt, og avkjøles deretter sakte etter varmekonservering. Under kjøleprosessen blir den lamellære sementitten i perlitten sfærisk, og reduserer dermed hardheten.
③ Isotermisk utglødning. Det brukes til å redusere den høye hardheten til noen legerte strukturelle stål med høyt nikkel- og krominnhold for skjæring. Vanligvis blir den først avkjølt til den mest ustabile temperaturen av austenitt med en raskere hastighet, og austenitten omdannes til troostitt eller sorbitt i en passende tid, og hardheten kan reduseres.
④ Rekrystalliseringsgløding. Den brukes til å eliminere herdingsfenomenet (økning i hardhet og reduksjon i plastisitet) av metalltråd og tynnplate i prosessen med kaldtrekking og kaldvalsing. Oppvarmingstemperaturen er vanligvis 50-150 grader under temperaturen der stålet begynner å danne austenitt. Bare på denne måten kan den arbeidsherdende effekten elimineres og metallet mykgjøres.
⑤ Grafitiseringsgløding. Det brukes til å gjøre støpejern som inneholder en stor mengde sementitt til formbart støpejern med god plastisitet. Prosessoperasjonen er å varme opp støpegodset til ca. 950 grader, holde det varmt i en viss tidsperiode og deretter avkjøle det ordentlig for å bryte ned sementitten for å danne en gruppe flokkulent grafitt.
⑥ Diffusjonsgløding. Den brukes til å homogenisere den kjemiske sammensetningen av legeringsstøpegods og forbedre ytelsen. Metoden er å varme opp støpegodset til høyest mulig temperatur uten å smelte, og holde det varmt lenge, for så å avkjøles sakte etter at diffusjonen av ulike elementer i legeringen har en tendens til å bli jevnt fordelt.
⑦ Avspenningsgløding. Brukes for å eliminere den indre spenningen til stålstøpegods og sveiser. For jern- og stålprodukter oppvarmet til 100-200 grad under temperaturen der austenitt begynner å dannes, kan avkjøling i luft etter varmekonservering eliminere indre stress
