Mikä on hiilen rakenteellisen terästen karkaiseminen?
Hiilirakenteellisen teräksen karkaaminen sisältää sammutun teräksen uudelleen lämmittämisen AC1: n alapuolella olevaan lämpötilaan (tyypillisesti 150 - 650 astetta, välttäen sammutetun martensiitin kriittisen hajoamisvyöhykkeen), pitäen sitä tietyn ajanjakson ajan ja jäähdytä sitten hitaasti hitaasti. Sen ydintoiminto on korjata sammuttamisen jälkeiset suorituskykyvauriot ja "mukauttaa" teräksen mekaaniset ominaisuudet vaatimusten mukaisesti saavuttaen lopulta voimakkuuden, kovuuden, sitkeyden ja sitkeyden tasapainon. Tämä voidaan luokitella seuraaviin viiteen avaintoimintoon:
1. Sisäisten rasitusten sammuttaminen halkeamisen tai muodonmuutoksen estämiseksi osiin
Nopea jäähdytysprosessi sammutuksen aikana voi aiheuttaa voimakkaita sisäisiä jännityksiä teräksessä. Tämä johtuu pääasiassa kahdesta lähteestä:
Tektoninen stressi: Kun austeniitti muuttuu nopeasti martensiitiksi, sen tilavuus kasvaa (martensiitti on suurempi kuin austeniitti tilavuuden mukaan). Osan eri osien epätasaiset jäähdytysnopeudet (kuten paksun - seinämän osien pinta ja ydin tai kompleksin - muotoiset osat) ja urien jäähdytys- ja urat aiheuttavat asynkronisia mikrostruktuurimuutoksia ja aiheuttavat sisäisiä stressiä.
Lämpörasitus: Nopean jäähdytyksen aikana osan pinnan ja ytimen välinen lämpötilaero on merkittävä, aiheuttaen pinnan kutistumisen nopeammin kuin ydin, mikä johtaa vetolujuuteen ja puristusjännityksiin.
Jos näitä sisäisiä jännityksiä ei eliminoida, parhaimmillaan ne voivat aiheuttaa osan muodonmuutoksen varastoinnin tai käsittelyn aikana (kuten akselien taivuttaminen tai levyjen vääntyminen) tai pahimmassa tapauksessa aiheuttavat suoraan halkeilua (etenkin korkeassa - hiilirakenteellinen teräs tai suuret - risti - osat). Karkaisun aikana atomit saavat energiaa lämmityksen aikana, mikä voi lievittää hilan vääristymiä diffuusion ja dislokaation liikkeen kautta, vapauttaen asteittain sisäistä stressiä.
Esimerkiksi sammutuksen jälkeen 45 teräksen sisäinen jännitys voi saavuttaa satoja MPA: ta. Matalan - lämpötilan karkaisun jälkeen 200 asteessa tämä stressi voidaan lievittää 50%- 60%. Korkean lämpötilan karkaisun jälkeen 500 asteessa stressin helpotusaste voi saavuttaa yli 80%, mikä estää pohjimmiltaan komponenttien vikaantumista.
2. Vähennä haurautta ja paranna Steelin sitkeyttä ja plastisuutta
Vaikka sammutetulla hiilirakenteellisella teräksellä on erittäin suuri kovuus ja lujuus, sen martensiitti rakenne on "ylikyllästetty kiinteä liuos", mikä johtaa vakavaan hilan vääristymiseen ja erittäin korkeaan dislokaatiotiheyteen. Tämä johtaa erittäin huonoon sitkeyteen ja alhaiseen plastisuuteen. (Esimerkiksi sammutuksen 45 teräksen absorboima iskuenergia on vain 5-10J, joten se on alttiita hauraen murtumaan taivutettuna ja kykenemättä kestämään iskukuormia.) Tämä tekee siitä käytännössä sopimatonta suoraa käyttöä valmiina osina. Yksi karkaisun ydintoiminnoista on haurauden vähentäminen. Lämmityksen aikana, ylikyllästetyt hiilisakat martensiitista (muodostuvat karbidit, kuten sementti), lievittäen vähitellen martensiitin hilan vääristymiä ja vähentämällä dislokaatioliikkeenkestävyyttä, mikä parantaa merkittävästi sitkeyttä ja taipuisuutta.
Esimerkiksi 45 teräksellä on noin 8J: n vaikutuksen energian imeytyminen sammutuksen jälkeen (nimeämätön). Tämä energia nousee arvoon 15 - 20J matalan - lämpötilan karkaisun jälkeen 200 asteessa (silti jonkin verran hauras, mutta riittävä alhaiselle - iskusovelluksille). Korkean lämpötilan karkaisun jälkeen 550 asteessa, iskunergian imeytyminen saavuttaa yli 50J (parantaa merkittävästi sitkeyttä ja antaa sen kestämään kohtalaisia iskuja).
Korkeille - hiilirakenteellisille teräksille (kuten 65 terästä) plastisuuden parannus karkaisun jälkeen on vielä selvempi, ja pidennys nousee 1%-2%: sta sen jälkeen, kun se on sammunut 10%-15%: iin, estäen osia murtumasta helposti ulkoisten voimien kohteena oleville.
3. Kovuuden ja voiman säätäminen erilaisten sovellusvaatimusten täyttämiseksi
Sammutuksen jälkeen teräs saavuttaa huipun kovuuden ja lujuuden (esim. 45 teräksestä saavuttaa HRC55-60: n kovuuden ja yli 1000 MPa: n vetolujuuden sammutuksen jälkeen). Kaikki sovellukset eivät kuitenkaan vaadi äärimmäistä kovuutta. Eri osien suorituskykyvaatimukset vaihtelevat suuresti (esim. Työkalut vaativat suurta kovuutta, akselit vaativat lujuuden ja sitkeyden tasapainon ja liittimet vaativat plastisuutta). Karkaisu mahdollistaa kovuuden ja lujuuden tarkan säätämisen säätelemällä lämmityslämpötilaa:
Matala - Lämpötilan karkaisu (150 - 250 astetta): Vain pieni määrä hienoja karbidien saostumia, säilyttäen martensiittimuoto ja minimointi kovuuden ja voimakkuuden menetyksestä (45 teräs saavuttaa HRC50-55: n kovuuden ja yli 900 MPA: n kiristimen lujuuden). Tätä käytetään ensisijaisesti sovelluksissa, jotka vaativat sekä korkeaa kovuutta että tietyn kovuuden (esim. Leikkaustyökaluja ja kulutuskesistenttiä).
Medium - Lämpötilan karkaisu (350 - 500 astetta): Martensiitti hajoaa merkittävästi karkaistuksi troostiitiksi (hienorakeinen sementiitti + ferriitti), mikä vähentää kovuutta 100%: iin. HRC 35-45: ssä lujuus pysyy 700-800 MPa: lla, kun taas joustavuus paranee merkittävästi (elastinen raja saavuttaa 300-400 MPa). Se sopii jousille ja joustaville komponenteille (kuten autojen iskunvaimennin jouset ja työstötyökalut).
Korkea - Lämpötilan karkaisu (500 - 650 astetta): Martensiitti hajoaa kokonaan "karkaistuksi troostiitiksi" (karkea - rakeinen sementti + ferriitti), vähentäen edelleen kovuutta HRC 25-35: een. Vahvuus ylläpidetään 600-800 MPa: lla, ja sitkeys ja taipuisuus paranevat merkittävästi. Se sopii ydinosiin, jotka vaativat lujuuden ja sitkeyden tasapainon (kuten akselit, kytkentävarret ja vaihteet) . 4. stabiloivat mikrorakenteen ja mitat pitkän aikavälin osan tarkkuuden ja luotettavuuden varmistamiseksi.
Sammutti martensiitti on - tasapainorakenne, ja sillä on silti taipumus hajottaa spontaanisti huoneenlämpötilassa (hiili hitaasti saostuu, siirtämällä rakennetta vähitellen kohti tasapainoa). Tämä "ikääntymisvaikutus" voi johtaa seuraaviin pitkän - termin käyttö tai tallennustila:
Mikrorakenteen epävakaus: Martensiitti hajoaa hitaasti helmi- tai sementiitiksi, mikä johtaa ominaisuuksien asteittaiseen laskuun (kuten kovuus ja joustavuus);
Mittavapauden epävakaus: Mikrorakenteen muunnokseen liittyy tilavuusmuutoksia, mikä johtaa pieniin, mutta pysyviin poikkeamiin osittain (esim. Mitantarkkuushäviö tarkkuuslaakereissa ja mittaustyökaluissa).
Karkaisu kiihdyttää martensiitin hajoamista ja karbidisademäärää "aktiivisen lämmityksen" kautta, jolloin rakenne pääsee aikaisemmin suhteellisen stabiiliin tilaan (esim. Karkaistu bainiitti, joka on muodostettu korkean - lämpötilan karkaisun jälkeen, ei melkein ole enää mikrorakenteellista muunnosta huoneenlämpötilassa). Tämä johtaa:
Mikrorakenteen lukitseminen: suorituskyvyn vaihtelun estäminen seuraavan käytön aikana;
Mitan kiinnittäminen: "ikääntymisen muodonmuutoksen" riskin poistaminen, varmistamalla tarkkuusosien (kuten työstötyökalujen karan ja tarkkuuspultit) pitkän - termin mittatarkkuus . 5. helpottaa seuraavaa käsittelyä (parantaa konettavuutta))
Sammutun teräksen kovuus on erittäin korkea (esim. 45 teräs saavuttaa HRC 55-60: n sammutuksen jälkeen). Suorat leikkausoperaatiot (kuten kääntäminen ja jyrsintä) kohtaavat kaksi pääasiallista kysymystä:
Nopea työkalujen kuluminen: korkea - kovuusteräksistä nopeasti kuluu korkea - nopeusteräs- tai karbidin leikkaustyökaluja, mikä johtaa korkeisiin koneistuskustannuksiin;
Matala koneistustarkkuus: Liiallinen kovuus voi helposti johtaa haketuihin ja chatter -merkinnöihin osan leikkauksen aikana, mikä vaikeuttaa pinnan karheuden ylläpitämistä (esim. RA -arvo saavuttaa alle 3,2 μm).
Sammutun teräksen karkaaminen keskipitkällä - korkea lämpötila voi vähentää kovuutta HRC 25 - 40: ksi ("helppo - to-cut" -alue).
Tässä vaiheessa teräksen mikrorakenne on karkaistu troostiittia tai karkaistu troostiitti, mikä johtaa kohtalaiseen kovuuteen. Työkaluvoimat jakautuvat tasaisesti leikkaamisen aikana, mikä johtaa hitaaseen kulumiseen.
Lisääntynyt plastisuus helpottaa sirujen rikkoutumista (estämällä työkalujen käärimistä), mikä parantaa merkittävästi pintapinnan laatua (RA -arvot voidaan vähentää alle 1,6 μm: iin), tasoittaen tietä seuraavaa tarkkuuskoneista (esim. Viimeistelyvaihteet ja akselit).