1. Закалка
1. Что такое закалка?
Закалка – это процесс термической обработки стали. В этом процессе сталь нагревается до температуры выше критической температуры Ас3 (для заэвтектоидной стали) или Ас1 (для заэвтектоидной стали). Затем ее выдерживают при этой температуре в течение определенного периода времени для полной или частичной аустенизации стали, а затем быстро охлаждают до температуры ниже Ms (или выдерживают изотермически около Ms) со скоростью охлаждения, превышающей критическую скорость охлаждения, чтобы превратить ее в мартенсит ( или бейнит). Закалка также используется для обработки твердых растворов и быстрого охлаждения таких материалов, как алюминиевые сплавы, медные сплавы, титановые сплавы и закаленное стекло.
2. Цель закалки:
1) Улучшить механические свойства металлических изделий или деталей. Например, повышает твердость и износостойкость инструментов, подшипников и т. д., увеличивает предел упругости пружин, улучшает общие механические свойства деталей вала и т. д.
2) Чтобы улучшить свойства материала или химические свойства конкретных типов стали, например, улучшить коррозионную стойкость нержавеющей стали или увеличить постоянный магнетизм магнитной стали, важно тщательно выбирать закалочную среду и использовать правильный метод закалки во время процесса. процесс закалки и охлаждения. Обычно используемые методы закалки включают закалку в одной жидкости, закалку в двух жидкостях, ступенчатую закалку, изотермическую закалку и локальную закалку. Каждый метод имеет свои конкретные применения и преимущества.
3. После закалки стальные детали обладают следующими характеристиками:
- Присутствуют нестабильные структуры, такие как мартенсит, бейнит и остаточный аустенит.
- Имеется высокое внутреннее напряжение.
- Механические свойства не соответствуют требованиям. Следовательно, стальные заготовки после закалки обычно подвергаются отпуску.
2. Закалка
1. Что такое закалка?
Закалка — это процесс термообработки, который включает в себя нагрев закаленных металлических материалов или деталей до определенной температуры, поддержание температуры в течение определенного периода, а затем их охлаждение определенным образом. Отпуск проводится сразу после закалки и обычно является заключительным этапом термической обработки заготовки. Комбинированный процесс закалки и отпуска называется окончательной обработкой.
2. Основными целями закалки и отпуска являются:
- Закалка необходима для снижения внутренних напряжений и хрупкости закаленных деталей. Если не провести своевременную закалку, эти детали могут деформироваться или треснуть из-за высоких напряжений и хрупкости, вызванных закалкой.
- Закалку также можно использовать для корректировки механических свойств заготовки, таких как твердость, прочность, пластичность и ударная вязкость, для удовлетворения различных требований к производительности.
- Кроме того, отпуск помогает стабилизировать размеры заготовки, гарантируя отсутствие деформации при последующем использовании, поскольку стабилизирует металлографическую структуру.
- Закалка также может улучшить режущие свойства некоторых легированных сталей.
3. Роль закалки:
Чтобы заготовка оставалась стабильной и не претерпевала структурных преобразований в процессе использования, важно повысить стабильность конструкции. Это предполагает устранение внутренних напряжений, что, в свою очередь, способствует стабилизации геометрических размеров и повышению производительности заготовки. Кроме того, отпуск может помочь отрегулировать механические свойства стали в соответствии с конкретными требованиями использования.
Закалка имеет такой эффект, потому что при повышении температуры атомная активность увеличивается, позволяя атомам железа, углерода и других легирующих элементов в стали диффундировать быстрее. Это позволяет перегруппировать атомы, превращая нестабильную, несбалансированную структуру в стабильную, сбалансированную структуру.
При отпуске стали твердость и прочность уменьшаются, а пластичность увеличивается. Степень этих изменений механических свойств зависит от температуры отпуска, причем более высокие температуры приводят к большим изменениям. В некоторых легированных сталях с высоким содержанием легирующих элементов отпуск в определенном диапазоне температур может привести к выделению мелкодисперсных соединений металлов. Это увеличивает прочность и твердость — явление, известное как вторичное закаливание.
Требования к закалке: разныеобработанные деталитребуют отпуска при разных температурах для удовлетворения конкретных требований использования. Вот рекомендуемые температуры отпуска для разных типов заготовок:
1. Режущие инструменты, подшипники, науглероженные и закаленные детали, а также детали с поверхностной закалкой обычно подвергаются отпуску при низких температурах ниже 250°C. Этот процесс приводит к минимальному изменению твердости, уменьшению внутреннего напряжения и небольшому улучшению ударной вязкости.
2. Пружины закаливаются при средних температурах в диапазоне 350-500°C для достижения более высокой эластичности и необходимой прочности.
3. Детали из среднеуглеродистой конструкционной стали обычно подвергают отпуску при высоких температурах 500–600°C для достижения оптимального сочетания прочности и ударной вязкости.
Когда сталь закаливают при температуре около 300°C, она может стать более хрупкой — явление, известное как первый тип отпускной хрупкости. Как правило, отпуск не следует проводить в этом температурном диапазоне. Некоторые конструкционные стали из среднеуглеродистых сплавов также склонны к хрупкости, если их медленно охлаждать до комнатной температуры после высокотемпературного отпуска, известного как второй тип отпускной хрупкости. Добавление молибдена в сталь или охлаждение в масле или воде во время отпуска может предотвратить второй тип отпускной хрупкости. Повторный нагрев закаленной хрупкой стали второго типа до исходной температуры отпуска может устранить эту хрупкость.
На производстве выбор температуры отпуска зависит от требований к эксплуатации заготовки. В зависимости от температуры нагрева закалку подразделяют на низкотемпературный отпуск, среднетемпературный отпуск и высокотемпературный отпуск. Процесс термообработки, включающий закалку с последующим высокотемпературным отпуском, называется отпуском, в результате которого достигается высокая прочность, хорошая пластичность и ударная вязкость.
- Низкотемпературный отпуск: 150-250°С, отпуск М. Этот процесс снижает внутренние напряжения и хрупкость, улучшает пластичность и ударную вязкость, приводит к повышению твердости и износостойкости. Обычно его используют для изготовления измерительных инструментов, режущих инструментов, подшипников качения и т. д.
- Среднетемпературный отпуск: 350-500°С, Т отпуска. Этот процесс отпуска приводит к повышению эластичности, определенной пластичности и твердости. Его обычно используют для изготовления пружин, ковочных штампов и т. д.
- Высокотемпературный отпуск: 500-650°С, отпуск S. Этот процесс приводит к получению хороших комплексных механических свойств и часто используется для изготовления шестерен, коленчатых валов и т. д.
3. Нормализация
1. Что такое нормализация?
процесс ЧПУНормализация – это термическая обработка, используемая для повышения ударной вязкости стали. Стальной компонент нагревается до температуры на 30–50°C выше температуры Ac3, выдерживается при этой температуре в течение определенного периода времени, а затем охлаждается на воздухе вне печи. Нормализация предполагает более быстрое охлаждение, чем отжиг, но более медленное, чем закалка. Этот процесс приводит к измельчению кристаллических зерен в стали, повышению прочности и ударной вязкости (на что указывает значение AKV) и снижению склонности детали к растрескиванию. Нормализация может значительно улучшить комплексные механические свойства низколегированных горячекатаных стальных листов, поковок и отливок из низколегированной стали, а также улучшить характеристики резки.
2. Нормализация имеет следующие цели и применения:
1. Заэвтектоидная сталь. Нормализацию применяют для устранения перегретых крупнозернистых и видманштетовых структур в отливках, поковках и сварных изделиях, а также полосчатых структур в прокатных материалах. Он измельчает зерна и может использоваться в качестве предварительной термообработки перед закалкой.
2. Заэвтектоидная сталь. Нормализация позволяет устранить сетку вторичного цементита и очистить перлит, улучшая механические свойства и облегчая последующий сфероидизирующий отжиг.
3. Низкоуглеродистые тонкие стальные пластины глубокой вытяжки. Нормализация позволяет удалить свободный цементит на границах зерен, улучшая характеристики глубокой вытяжки.
4. Низкоуглеродистая сталь и низкоуглеродистая низколегированная сталь: нормализация позволяет получить более тонкую чешуйчатую перлитную структуру, повысить твердость до HB140-190, избежать явления «прилипания ножа» во время резки и улучшить обрабатываемость. В ситуациях, когда для среднеуглеродистой стали можно использовать как нормализацию, так и отжиг, нормализация является более экономичной и удобной.
5. Обычная среднеуглеродистая конструкционная сталь: нормализацию можно использовать вместо закалки и высокотемпературного отпуска, когда не требуются высокие механические свойства, что упрощает процесс и обеспечивает стабильную структуру и размер стали.
6. Высокотемпературная нормализация (на 150-200°C выше Ac3): Уменьшение сегрегации компонентов отливок и поковок за счет высокой скорости диффузии при высоких температурах. Крупные зерна можно измельчить путем последующей второй нормализации при более низкой температуре.
7. Низко- и среднеуглеродистые легированные стали, применяемые в паровых турбинах и котлах: Нормализацию применяют для получения бейнитной структуры с последующим высокотемпературным отпуском для хорошего сопротивления ползучести при 400-550°С.
8. Помимо стальных деталей и стальных материалов, нормализация также широко применяется при термической обработке ковкого чугуна для получения перлитной матрицы и повышения прочности ковкого чугуна. Характеристики нормализации включают воздушное охлаждение, поэтому температура окружающей среды, метод укладки, воздушный поток и размер заготовки оказывают влияние на структуру и производительность после нормализации. Нормализующую структуру также можно использовать в качестве метода классификации легированной стали. Обычно легированную сталь подразделяют на перлитную, бейнитную, мартенситную и аустенитную в зависимости от структуры, полученной при охлаждении на воздухе после нагрева образца диаметром 25 мм до 900°С.
4. Отжиг
1. Что такое отжиг?
Отжиг – это процесс термической обработки металла. Он включает в себя медленный нагрев металла до определенной температуры, поддержание его при этой температуре в течение определенного времени, а затем охлаждение с соответствующей скоростью. Отжиг можно разделить на полный отжиг, неполный отжиг и отжиг для снятия напряжений. Механические свойства отожженных материалов можно оценить с помощью испытаний на растяжение или твердость. Многие стали поставляются в отожженном состоянии. Твердость стали можно оценить с помощью твердомера Роквелла, который измеряет твердость HRB. Для более тонких стальных пластин, стальных полос и тонкостенных стальных труб для измерения твердости HRT можно использовать поверхностный твердомер Роквелла.
2. Целью отжига является:
- Улучшить или устранить различные структурные дефекты и остаточные напряжения, вызванные сталью в процессах литья, ковки, прокатки и сварки, чтобы предотвратить деформацию и растрескивание стали.детали для литья под давлением.
- Смягчите заготовку для резки.
- Уточните зерно и улучшите структуру для улучшения механических свойств заготовки.
- Подготовить конструкцию к окончательной термообработке (закалке и отпуску).
3. Обычными процессами отжига являются:
① Полный отжиг.
Для улучшения механических свойств средне- и низкоуглеродистой стали после литья, ковки и сварки необходимо измельчение грубой перегретой структуры. Процесс включает нагрев заготовки до температуры на 30-50 ℃ выше точки, при которой весь феррит превращается в аустенит, поддержание этой температуры в течение определенного периода времени, а затем постепенное охлаждение заготовки в печи. По мере остывания заготовки аустенит снова преобразуется, в результате чего структура стали становится более тонкой.
② Сфероидизирующий отжиг.
Чтобы снизить высокую твердость инструментальной и подшипниковой стали после ковки, необходимо нагреть заготовку до температуры, на 20-40℃ выше точки, при которой сталь начинает образовывать аустенит, поддерживать ее в тепле, а затем медленно охлаждать. По мере остывания заготовки пластинчатый цементит в перлите принимает сферическую форму, что снижает твердость стали.
③ Изотермический отжиг.
Этот процесс используется для снижения высокой твердости некоторых легированных конструкционных сталей с высоким содержанием никеля и хрома для обработки резанием. Обычно сталь быстро охлаждают до самой нестабильной температуры аустенита, а затем выдерживают при высокой температуре в течение определенного периода времени. Это приводит к превращению аустенита в троостит или сорбит, что приводит к снижению твердости.
④ Рекристаллизационный отжиг.
Этот процесс используется для уменьшения упрочнения металлических проволок и тонких пластин, возникающего при холодном волочении и холодной прокатке. Металл нагревается до температуры, которая обычно на 50–150 ℃ ниже точки, при которой сталь начинает образовывать аустенит. Это позволяет устранить эффекты наклепа и размягчить металл.
⑤ Графитизационный отжиг.
Чтобы превратить чугун с высоким содержанием цементита в ковочный чугун с хорошей пластичностью, процесс включает нагрев отливки примерно до 950°C, поддержание этой температуры в течение определенного периода времени, а затем соответствующее охлаждение для разрушения цементита и генерировать хлопьевидный графит.
⑥ Диффузионный отжиг.
Этот процесс используется для выравнивания химического состава отливок из сплава и повышения их эксплуатационных характеристик. Метод заключается в нагреве отливки до максимально возможной температуры без плавления, поддержании этой температуры в течение длительного периода, а затем медленном ее охлаждении. Это позволяет различным элементам сплава диффундировать и равномерно распределяться.
⑦ Отжиг для снятия напряжений.
Этот процесс используется для снижения внутренних напряжений в стальных отливках и сварных деталях. Стальные изделия, начинающие образовывать аустенит после нагрева при температуре ниже 100-200℃, следует выдерживать в тепле, а затем охлаждать на воздухе с целью устранения внутренних напряжений.
Если вы хотите узнать больше или запрос, пожалуйста, свяжитесь с намиinfo@anebon.com.
Преимуществами Anebon являются низкие расходы, динамичная команда по доходам, специализированный контроль качества, надежные фабрики, услуги премиум-качества дляуслуги по механической обработке алюминияиобработка токарных деталей с ЧПУделая сервис. Anebon поставил перед собой цель: «Постоянные системные инновации, управленческие инновации, элитные инновации и отраслевые инновации», полностью использовать общие преимущества и постоянно вносить улучшения для поддержки превосходного качества.
Время публикации: 14 августа 2024 г.