1. Hartowanie
1. Co to jest hartowanie?
Hartowanie to proces obróbki cieplnej stosowany w stali. W procesie tym stal nagrzewana jest do temperatury wyższej od temperatury krytycznej Ac3 (dla stali nadeutektoidalnej) lub Ac1 (dla stali nadeutektoidalnej). Następnie utrzymuje się ją w tej temperaturze przez pewien czas, aby całkowicie lub częściowo austenityzować stal, a następnie szybko schładza się poniżej Ms (lub utrzymuje izotermicznie w pobliżu Ms) z szybkością chłodzenia wyższą niż krytyczna szybkość chłodzenia, aby przekształcić ją w martenzyt ( lub bainitu). Hartowanie stosuje się również do obróbki roztworem stałym i szybkiego chłodzenia materiałów, takich jak stopy aluminium, stopy miedzi, stopy tytanu i szkło hartowane.
2. Cel hartowania:
1) Popraw właściwości mechaniczne produktów lub części metalowych. Na przykład zwiększa twardość i odporność na zużycie narzędzi, łożysk itp., zwiększa granicę sprężystości sprężyn, poprawia ogólne właściwości mechaniczne części wałów itp.
2) Aby poprawić właściwości materiałowe lub chemiczne określonych rodzajów stali, np. poprawić odporność na korozję stali nierdzewnej lub zwiększyć magnetyzm trwały stali magnetycznej, ważne jest, aby dokładnie wybrać media hartujące i zastosować właściwą metodę hartowania podczas proces hartowania i chłodzenia. Powszechnie stosowane metody hartowania obejmują hartowanie pojedynczą cieczą, hartowanie podwójną cieczą, hartowanie stopniowane, hartowanie izotermiczne i hartowanie lokalne. Każda metoda ma swoje specyficzne zastosowania i zalety.
3. Po hartowaniu elementy stalowe wykazują następujące właściwości:
- Występują niestabilne struktury, takie jak martenzyt, bainit i austenit szczątkowy.
- Występuje duże napięcie wewnętrzne.
- Właściwości mechaniczne nie spełniają wymagań. W związku z tym elementy stalowe zwykle poddawane są odpuszczaniu po hartowaniu.
2. Hartowanie
1. Co to jest temperowanie?
Odpuszczanie to proces obróbki cieplnej polegający na podgrzewaniu hartowanych materiałów lub części metalowych do określonej temperatury, utrzymywaniu tej temperatury przez określony czas, a następnie chłodzeniu ich w określony sposób. Odpuszczanie przeprowadza się natychmiast po hartowaniu i zazwyczaj stanowi ostatni etap obróbki cieplnej przedmiotu obrabianego. Połączony proces hartowania i odpuszczania nazywany jest obróbką końcową.
2. Głównymi celami hartowania i odpuszczania są:
- Odpuszczanie jest niezbędne, aby zmniejszyć naprężenia wewnętrzne i kruchość hartowanych części. Jeśli nie zostaną poddane hartowaniu w odpowiednim czasie, części te mogą odkształcić się lub pęknąć z powodu dużych naprężeń i kruchości spowodowanej hartowaniem.
- Odpuszczanie można również zastosować w celu dostosowania właściwości mechanicznych przedmiotu obrabianego, takich jak twardość, wytrzymałość, plastyczność i wytrzymałość, w celu spełnienia różnych wymagań eksploatacyjnych.
- Dodatkowo odpuszczanie pomaga ustabilizować wielkość przedmiotu obrabianego, zapewniając brak deformacji podczas późniejszego użytkowania, ponieważ stabilizuje strukturę metalograficzną.
- Odpuszczanie może również poprawić wydajność cięcia niektórych stali stopowych.
3. Rolą odpuszczania jest:
Aby mieć pewność, że obrabiany przedmiot pozostanie stabilny i nie ulegnie przekształceniom strukturalnym podczas użytkowania, ważne jest poprawienie stabilności konstrukcji. Wiąże się to z eliminacją naprężeń wewnętrznych, co z kolei pomaga ustabilizować wymiary geometryczne i poprawić wydajność obrabianego przedmiotu. Dodatkowo odpuszczanie może pomóc w dostosowaniu właściwości mechanicznych stali w celu spełnienia określonych wymagań użytkowania.
Odpuszczanie ma takie skutki, ponieważ gdy temperatura wzrasta, zwiększa się aktywność atomowa, umożliwiając szybszą dyfuzję atomów żelaza, węgla i innych pierwiastków stopowych w stali. Umożliwia to rearanżację atomów, przekształcając niestabilną, niezrównoważoną strukturę w stabilną, zrównoważoną strukturę.
Kiedy stal jest odpuszczana, twardość i wytrzymałość zmniejszają się, podczas gdy plastyczność wzrasta. Zakres tych zmian właściwości mechanicznych zależy od temperatury odpuszczania, przy czym wyższe temperatury prowadzą do większych zmian. W przypadku niektórych stali stopowych o dużej zawartości pierwiastków stopowych odpuszczanie w pewnym zakresie temperatur może prowadzić do wytrącania drobnych związków metali. Zwiększa to wytrzymałość i twardość, zjawisko znane jako hartowanie wtórne.
Wymagania dotyczące odpuszczania: Różneczęści obrobionewymagają odpuszczania w różnych temperaturach, aby spełnić określone wymagania użytkowe. Oto zalecane temperatury odpuszczania dla różnych typów detali:
1. Narzędzia skrawające, łożyska, części nawęglane i hartowane oraz części hartowane powierzchniowo są zwykle odpuszczane w niskich temperaturach poniżej 250°C. Proces ten skutkuje minimalną zmianą twardości, zmniejszeniem naprężeń wewnętrznych i niewielką poprawą wytrzymałości.
2. Sprężyny są odpuszczane w średnich temperaturach w zakresie 350-500°C w celu uzyskania wyższej elastyczności i niezbędnej wytrzymałości.
3. Części wykonane ze średniowęglowej stali konstrukcyjnej są zazwyczaj odpuszczane w wysokich temperaturach 500-600°C w celu uzyskania optymalnej kombinacji wytrzymałości i udarności.
Kiedy stal jest odpuszczana w temperaturze około 300°C, może stać się bardziej krucha. Jest to zjawisko znane jako pierwszy rodzaj kruchości odpuszczania. Ogólnie rzecz biorąc, odpuszczania nie należy przeprowadzać w tym zakresie temperatur. Niektóre stale konstrukcyjne ze stopów średniowęglowych są również podatne na kruchość, jeśli są powoli schładzane do temperatury pokojowej po odpuszczaniu w wysokiej temperaturze, co jest znane jako drugi rodzaj kruchości odpuszczania. Dodanie molibdenu do stali lub chłodzenie w oleju lub wodzie podczas odpuszczania może zapobiec drugiemu rodzajowi kruchości odpuszczania. Ponowne podgrzanie drugiego rodzaju hartowanej kruchej stali do pierwotnej temperatury odpuszczania może wyeliminować tę kruchość.
W produkcji wybór temperatury odpuszczania zależy od wymagań eksploatacyjnych przedmiotu obrabianego. Odpuszczanie dzieli się na kategorie w oparciu o różne temperatury ogrzewania na odpuszczanie w niskiej temperaturze, odpuszczanie w średniej temperaturze i odpuszczanie w wysokiej temperaturze. Proces obróbki cieplnej obejmujący hartowanie, po którym następuje odpuszczanie w wysokiej temperaturze, nazywany jest odpuszczaniem, w wyniku czego uzyskuje się wysoką wytrzymałość, dobrą plastyczność i wytrzymałość.
- Odpuszczanie w niskiej temperaturze: 150-250°C, odpuszczanie M. Proces ten zmniejsza naprężenia wewnętrzne i kruchość, poprawia plastyczność i wytrzymałość, a także skutkuje wyższą twardością i odpornością na zużycie. Zwykle używa się go do wytwarzania narzędzi pomiarowych, narzędzi skrawających, łożysk tocznych itp.
- Odpuszczanie średniotemperaturowe: 350-500°C, odpuszczanie T. Ten proces odpuszczania powoduje wyższą elastyczność, pewną plastyczność i twardość. Jest powszechnie stosowany do produkcji sprężyn, matryc do kucia itp.
- Odpuszczanie w wysokiej temperaturze: 500-650°C, odpuszczanie S. Proces ten skutkuje dobrymi, kompleksowymi właściwościami mechanicznymi i jest często stosowany do produkcji kół zębatych, wałów korbowych itp.
3. Normalizacja
1. Co to jest normalizacja?
Theproces CNCnormalizowanie to obróbka cieplna stosowana w celu zwiększenia wytrzymałości stali. Element stalowy jest podgrzewany do temperatury od 30 do 50°C powyżej temperatury Ac3, utrzymywany w tej temperaturze przez pewien czas, a następnie chłodzony powietrzem na zewnątrz pieca. Normalizowanie wymaga szybszego chłodzenia niż wyżarzanie, ale wolniejszego chłodzenia niż hartowanie. Proces ten powoduje rozdrobnienie ziaren kryształów w stali, poprawę wytrzymałości, udarności (na co wskazuje wartość AKV) i zmniejszenie tendencji elementu do pękania. Normalizowanie może znacznie poprawić wszechstronne właściwości mechaniczne niskostopowych blach stalowych walcowanych na gorąco, odkuwek i odlewów ze stali niskostopowej, a także poprawić wydajność skrawania.
2. Normalizacja ma następujące cele i zastosowania:
1. Stal nadeutektoidalna: Normalizowanie służy do eliminacji przegrzanych struktur gruboziarnistych i Widmanstattena w odlewach, odkuwkach i konstrukcjach spawanych, a także struktur pasmowych w materiałach walcowanych. Uszlachetnia ziarna i może być stosowany jako obróbka wstępna przed hartowaniem.
2. Stal nadeutektoidalna: Normalizowanie może wyeliminować wtórny cementyt sieciowy i udoskonalić perlit, poprawiając właściwości mechaniczne i ułatwiając późniejsze wyżarzanie sferoidyzujące.
3. Niskowęglowe, głęboko tłoczone cienkie blachy stalowe: Normalizowanie może wyeliminować wolny cementyt na granicy ziaren, poprawiając wydajność głębokiego tłoczenia.
4. Stal niskowęglowa i niskowęglowa stal niskostopowa: Normalizowanie pozwala uzyskać drobniejsze, łuszczące się struktury perlitu, zwiększając twardość do HB140-190, unikając zjawiska „przyklejania się noża” podczas cięcia i poprawiając skrawalność. W sytuacjach, gdy w przypadku stali średniowęglowej można zastosować zarówno normalizację, jak i wyżarzanie, normalizowanie jest bardziej ekonomiczne i wygodne.
5. Zwykła średniowęglowa stal konstrukcyjna: Normalizowanie można stosować zamiast hartowania i odpuszczania w wysokiej temperaturze, gdy nie są wymagane wysokie właściwości mechaniczne, co upraszcza proces i zapewnia stabilną strukturę i rozmiar stali.
6. Normalizacja w wysokiej temperaturze (150-200°C powyżej Ac3): Zmniejszenie segregacji składników odlewów i odkuwek na skutek dużej szybkości dyfuzji w wysokich temperaturach. Grube ziarna można rozdrobnić poprzez późniejszą drugą normalizację w niższej temperaturze.
7. Stale stopowe nisko- i średniowęglowe stosowane w turbinach parowych i kotłach: Normalizowanie stosuje się w celu uzyskania struktury bainitu, a następnie odpuszczanie w wysokiej temperaturze w celu uzyskania dobrej odporności na pełzanie w temperaturze 400-550°C.
8. Oprócz części stalowych i materiałów stalowych normalizowanie jest również szeroko stosowane w obróbce cieplnej żeliwa sferoidalnego w celu uzyskania osnowy perlitowej i poprawy wytrzymałości żeliwa sferoidalnego. Charakterystyka normalizacji obejmuje chłodzenie powietrzem, więc temperatura otoczenia, metoda układania, przepływ powietrza i rozmiar przedmiotu obrabianego mają wpływ na strukturę i wydajność po normalizacji. Strukturę normalizującą można również zastosować jako metodę klasyfikacji stali stopowych. Zwykle stal stopową dzieli się na stal perlitową, stal bainitową, stal martenzytyczną i stal austenityczną, w zależności od struktury uzyskanej przez chłodzenie powietrzem po podgrzaniu próbki o średnicy 25 mm do 900°C.
4. Wyżarzanie
1. Co to jest wyżarzanie?
Wyżarzanie to proces obróbki cieplnej metalu. Polega na powolnym nagrzewaniu metalu do określonej temperatury, utrzymywaniu go w tej temperaturze przez określony czas, a następnie chłodzeniu z odpowiednią szybkością. Wyżarzanie można podzielić na wyżarzanie całkowite, wyżarzanie niepełne i wyżarzanie odprężające. Właściwości mechaniczne materiałów wyżarzonych można ocenić za pomocą prób rozciągania lub testów twardości. Wiele stali dostarcza się w stanie wyżarzonym. Twardość stali można ocenić za pomocą twardościomierza Rockwella, który mierzy twardość HRB. W przypadku cieńszych blach stalowych, taśm stalowych i cienkościennych rur stalowych do pomiaru twardości HRT można zastosować powierzchniowy tester twardości Rockwella.
2. Celem wyżarzania jest:
- Poprawić lub wyeliminować różne defekty strukturalne i naprężenia szczątkowe powodowane przez stal w procesach odlewania, kucia, walcowania i spawania, aby zapobiec deformacjom i pękaniu staliczęści odlewane ciśnieniowo.
- Zmiękcz przedmiot do cięcia.
- Udoskonal ziarna i popraw strukturę, aby poprawić właściwości mechaniczne przedmiotu obrabianego.
- Przygotowanie konstrukcji do końcowej obróbki cieplnej (hartowanie i odpuszczanie).
3. Typowe procesy wyżarzania to:
① Całkowite wyżarzanie.
Aby poprawić właściwości mechaniczne stali średnio- i niskowęglowej po odlewaniu, kuciu i spawaniu, konieczne jest udoskonalenie grubej przegrzanej struktury. Proces polega na nagrzaniu przedmiotu obrabianego do temperatury o 30-50℃ powyżej temperatury, w której cały ferryt przekształca się w austenit, utrzymaniu tej temperatury przez pewien czas, a następnie stopniowym chłodzeniu przedmiotu w piecu. Gdy obrabiany przedmiot ostygnie, austenit ponownie ulegnie przemianie, w wyniku czego stalowa konstrukcja stanie się delikatniejsza.
② Wyżarzanie sferoidyzujące.
Aby zmniejszyć wysoką twardość stali narzędziowej i stali łożyskowej po kuciu, należy podgrzać przedmiot obrabiany do temperatury o 20-40 ℃ powyżej punktu, w którym stal zaczyna tworzyć austenit, utrzymywać go w cieple, a następnie powoli ochładzać. W miarę ochładzania się przedmiotu, lamelarny cementyt w perlicie przyjmuje kształt kulisty, co zmniejsza twardość stali.
③ Wyżarzanie izotermiczne.
Proces ten stosowany jest w celu zmniejszenia wysokiej twardości niektórych stali konstrukcyjnych stopowych o dużej zawartości niklu i chromu do obróbki skrawaniem. Zazwyczaj stal jest szybko schładzana do najbardziej niestabilnej temperatury austenitu, a następnie utrzymywana w ciepłej temperaturze przez określony czas. Powoduje to, że austenit przekształca się w troostyt lub sorbit, co powoduje zmniejszenie twardości.
④ Wyżarzanie rekrystalizacyjne.
Proces ten ma na celu zmniejszenie twardnienia drutów metalowych i cienkich blach, powstającego podczas ciągnienia na zimno i walcowania na zimno. Metal jest podgrzewany do temperatury, która jest zwykle o 50–150 ℃ niższa od punktu, w którym stal zaczyna tworzyć austenit. Pozwala to na eliminację efektów utwardzania i zmiękcza metal.
⑤ Wyżarzanie grafityzacyjne.
W celu przekształcenia żeliwa o dużej zawartości cementytu w żeliwo podatne na kowalność i dobrą plastyczność, proces polega na podgrzaniu odlewu do temperatury około 950°C, utrzymaniu tej temperatury przez określony czas, a następnie odpowiednim schłodzeniu w celu rozbicia cementytu i wytwarzać kłaczkowaty grafit.
⑥ Wyżarzanie dyfuzyjne.
Proces ten ma na celu wyrównanie składu chemicznego odlewów stopowych i poprawę ich parametrów użytkowych. Metoda polega na podgrzaniu odlewu do najwyższej możliwej temperatury bez topienia, utrzymaniu tej temperatury przez dłuższy czas, a następnie powolnym jego schładzaniu. Pozwala to różnym pierwiastkom stopu na dyfuzję i równomierne rozmieszczenie.
⑦ Wyżarzanie odprężające.
Proces ten stosowany jest w celu zmniejszenia naprężeń wewnętrznych w odlewach stalowych i częściach spawanych. W przypadku wyrobów stalowych, które zaczynają tworzyć austenit po nagrzaniu w temperaturze 100-200℃ poniżej, należy je utrzymywać w cieple, a następnie schładzać na powietrzu w celu wyeliminowania naprężeń wewnętrznych.
Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej lub zadać pytanie, skontaktuj się z namiinfo@anebon.com.
Zaletami Anebon są niższe opłaty, dynamiczny zespół dochodowy, wyspecjalizowana kontrola jakości, solidne fabryki, usługi najwyższej jakościusługi obróbki aluminiumIobróbka cnc toczenie częściwykonywanie usług. Anebon postawił sobie za cel ciągłe innowacje systemowe, innowacje w zakresie zarządzania, elitarne innowacje i innowacje sektorowe, w pełni wykorzystywać ogólne zalety i stale wprowadzać ulepszenia, aby wspierać doskonałe.
Czas publikacji: 14 sierpnia 2024 r