Förstå tillämpningarna av härdning, härdning, normalisering och glödgning

1. Släckning

1. Vad är släckning?
Härdning är en värmebehandlingsprocess som används för stål. I denna process värms stålet till en temperatur över den kritiska temperaturen Ac3 (för hypereutektoid stål) eller Ac1 (för hypereutektoid stål). Det hålls sedan vid denna temperatur under en tid för att helt eller delvis austenitisera stålet, och kyls sedan snabbt ned till under Ms (eller hålls isotermiskt nära Ms) med en kylningshastighet som är högre än den kritiska kylningshastigheten för att omvandla det till martensit ( eller bainit). Släckning används också för behandling av fast lösning och snabb kylning av material som aluminiumlegeringar, kopparlegeringar, titanlegeringar och härdat glas.

2. Syftet med att släcka:

1) Förbättra de mekaniska egenskaperna hos metallprodukter eller delar. Till exempel förbättrar det hårdheten och slitstyrkan hos verktyg, lager etc., ökar fjädrarnas elastiska gräns, förbättrar de övergripande mekaniska egenskaperna hos axeldelar, etc.

2) För att förbättra materialet eller de kemiska egenskaperna hos specifika ståltyper, såsom att förbättra korrosionsbeständigheten hos rostfritt stål eller öka den permanenta magnetismen hos magnetiskt stål, är det viktigt att noggrant välja härdningsmediet och använda rätt härdningsmetod under släcknings- och kylningsprocess. Vanligt använda härdningsmetoder inkluderar enkelvätskesläckning, dubbelvätskesläckning, graderad härdning, isotermisk härdning och lokal härdning. Varje metod har sina specifika tillämpningar och fördelar.

3. Efter härdning uppvisar stålarbetsstycken följande egenskaper:

- Instabila strukturer som martensit, bainit och restaustenit förekommer.
– Det är hög inre stress.
– De mekaniska egenskaperna uppfyller inte kraven. Följaktligen genomgår stålarbetsstycken vanligtvis anlöpning efter härdning.

2. Temperering

1. Vad är temperering?

Anlöpning är en värmebehandlingsprocess som involverar uppvärmning av kylda metallmaterial eller delar till en specifik temperatur, upprätthållande av temperaturen under en viss period och sedan kylning av dem på ett specifikt sätt. Anlöpning utförs omedelbart efter härdning och är vanligtvis det sista steget i värmebehandlingen av arbetsstycket. Den kombinerade processen av härdning och härdning kallas den slutliga behandlingen.

2. Huvudsyftet med härdning och härdning är:
- Anlöpning är avgörande för att minska inre stress och sprödhet i kylda delar. Om de inte härdas i tid kan dessa delar deformeras eller spricka på grund av den höga belastningen och sprödheten som orsakas av härdning.
- Härdning kan också användas för att justera arbetsstyckets mekaniska egenskaper, såsom hårdhet, styrka, plasticitet och seghet, för att möta olika prestandakrav.
- Dessutom hjälper anlöpning till att stabilisera storleken på arbetsstycket genom att säkerställa att ingen deformation inträffar under efterföljande användning, eftersom det stabiliserar den metallografiska strukturen.
- Härdning kan också förbättra skärprestandan hos vissa legerade stål.

3. Tempereringens roll är:
För att säkerställa att arbetsstycket förblir stabilt och inte genomgår någon strukturell omvandling under användning är det viktigt att förbättra strukturens stabilitet. Detta innebär att inre spänningar elimineras, vilket i sin tur hjälper till att stabilisera de geometriska dimensionerna och förbättra arbetsstyckets prestanda. Dessutom kan härdning hjälpa till att justera stålets mekaniska egenskaper för att möta specifika användningskrav.

Temperering har dessa effekter eftersom när temperaturen stiger förstärks atomaktiviteten, vilket gör att atomerna av järn, kol och andra legeringselement i stål diffunderar snabbare. Detta möjliggör omarrangering av atomer, omvandlar den instabila, obalanserade strukturen till en stabil, balanserad struktur.

När stål härdat minskar hårdheten och styrkan samtidigt som plasticiteten ökar. Omfattningen av dessa förändringar i mekaniska egenskaper beror på anlöpningstemperaturen, med högre temperaturer som leder till större förändringar. I vissa legerade stål med hög halt av legeringsämnen kan anlöpning i ett visst temperaturområde leda till utfällning av fina metallföreningar. Detta ökar styrkan och hårdheten, ett fenomen som kallas sekundär härdning.

Tempereringskrav: Olikabearbetade delarkräver anlöpning vid olika temperaturer för att uppfylla specifika användningskrav. Här är de rekommenderade härdningstemperaturerna för olika typer av arbetsstycken:
1. Skärverktyg, lager, uppkolade och kylda delar och ythärdade delar härdas vanligtvis vid låga temperaturer under 250°C. Denna process resulterar i minimal förändring i hårdhet, minskad inre stress och en liten förbättring av segheten.
2. Fjädrar härdas vid medeltemperaturer från 350-500°C för att uppnå högre elasticitet och nödvändig seghet.
3. Delar tillverkade av konstruktionsstål med medelhögt kol härdas vanligtvis vid höga temperaturer på 500-600°C för att uppnå en optimal kombination av styrka och seghet.

När stål härdas vid cirka 300°C kan det bli sprödare, ett fenomen som kallas den första typen av härdningssprödhet. Generellt bör anlöpning inte göras i detta temperaturintervall. Vissa medelkollegerade konstruktionsstål är också benägna att bli spröda om de långsamt kyls till rumstemperatur efter anlöpning vid hög temperatur, känd som den andra typen av sprödhet. Tillsats av molybden till stål eller kylning i olja eller vatten under anlöpning kan förhindra den andra typen av tempereringssprödhet. Återuppvärmning av den andra typen av härdat sprött stål till den ursprungliga anlöpningstemperaturen kan eliminera denna sprödhet.

I produktionen beror valet av härdningstemperatur på arbetsstyckets prestandakrav. Tempering kategoriseras baserat på de olika uppvärmningstemperaturerna i lågtemperaturtempering, medeltemperaturtempering och högtemperaturtempering. Värmebehandlingsprocessen som involverar härdning följt av högtemperaturhärdning kallas anlöpning, vilket resulterar i hög hållfasthet, god plasticitet och seghet.

- Lågtemperaturhärdning: 150-250°C, M-härdning. Denna process minskar inre spänningar och sprödhet, förbättrar plasticitet och seghet och resulterar i högre hårdhet och slitstyrka. Det används vanligtvis för att tillverka mätverktyg, skärverktyg, rullager etc.
- Medeltemperaturhärdning: 350-500°C, T-härdning. Denna härdningsprocess resulterar i högre elasticitet, viss plasticitet och hårdhet. Det används ofta för att tillverka fjädrar, smidesformar, etc.
- Högtemperaturhärdning: 500-650°C, S-härdning. Denna process resulterar i goda omfattande mekaniska egenskaper och används ofta för att tillverka växlar, vevaxlar etc.

3. Normalisering

1. Vad är normalisering?

Decnc-processenof normalizing är en värmebehandling som används för att förbättra stålets seghet. Stålkomponenten värms till en temperatur mellan 30 och 50°C över Ac3-temperaturen, hålls vid den temperaturen under en tidsperiod, och luftkyles sedan utanför ugnen. Normalisering innebär snabbare kylning än glödgning men långsammare kylning än släckning. Denna process resulterar i raffinerade kristallkorn i stålet, vilket förbättrar hållfastheten, segheten (som indikeras av AKV-värdet) och minskar komponentens tendens att spricka. Normalisering kan avsevärt förbättra de omfattande mekaniska egenskaperna hos låglegerade varmvalsade stålplåtar, låglegerade stålsmider och gjutgods, samt förbättra skärprestandan.

2. Normalisering har följande syften och användningsområden:

1. Hypereutektoid stål: Normalisering används för att eliminera överhettade grovkorniga och Widmanstatten-strukturer i gjutgods, smide och svetsningar, såväl som bandade strukturer i valsade material. Den förfinar kornen och kan användas som förvärmebehandling innan kylning.

2. Hypereutektoid stål: Normalisering kan eliminera sekundär cementit i nätverket och förfina perlit, vilket förbättrar mekaniska egenskaper och underlättar efterföljande sfäroidiserande glödgning.

3. Lågkolhaltiga, djupdragna tunna stålplåtar: Normalisering kan eliminera fri cementit vid korngränsen, vilket förbättrar djupdragningsprestanda.

4. Lågkolstål och lågkolhaltigt låglegerat stål: Normalisering kan erhålla finare, flagnande perlitstrukturer, öka hårdheten till HB140-190, undvika fenomenet "stickkniv" under skärning och förbättra bearbetbarheten. I situationer där både normalisering och glödgning kan användas för medelkolstål, är normalisering mer ekonomiskt och bekvämt.

5. Vanligt medelkolhaltigt konstruktionsstål: Normalisering kan användas istället för härdning och högtemperaturhärdning när höga mekaniska egenskaper inte krävs, vilket gör processen enkel och säkerställer stabil stålstruktur och storlek.

6. Normalisering av hög temperatur (150-200°C över Ac3): Minskar komponentsegregering av gjutgods och smide på grund av hög diffusionshastighet vid höga temperaturer. Grova korn kan förädlas genom efterföljande andra normalisering vid en lägre temperatur.

7. Låg- och medelkollegerade stål som används i ångturbiner och pannor: Normalisering används för att erhålla en bainitstruktur, följt av högtemperaturhärdning för bra krypmotstånd vid 400-550°C.

8. Förutom ståldelar och stålmaterial används normalisering också i stor utsträckning vid värmebehandling av segjärn för att erhålla en perlitmatris och förbättra styrkan hos segjärn. Normaliseringens egenskaper involverar luftkylning, så omgivningstemperaturen, staplingsmetoden, luftflödet och arbetsstyckets storlek har alla en inverkan på strukturen och prestanda efter normalisering. Den normaliserande strukturen kan också användas som en klassificeringsmetod för legerat stål. Vanligtvis kategoriseras legerat stål i perlitstål, bainitstål, martensitstål och austenitstål, beroende på strukturen som erhålls genom luftkylning efter uppvärmning av ett prov med en diameter på 25 mm till 900°C.

4. Glödgning

1. Vad är glödgning?
Glödgning är en värmebehandlingsprocess för metall. Det innebär att långsamt värma metallen till en specifik temperatur, hålla den vid den temperaturen under en viss tid och sedan kyla den i lämplig takt. Glödgning kan kategoriseras i fullständig glödgning, ofullständig glödgning och avspänningsglödgning. De mekaniska egenskaperna hos glödgade material kan bedömas genom dragprov eller hårdhetstest. Många stål levereras i glödgat tillstånd. Stålhårdhet kan utvärderas med hjälp av en Rockwell-hårdhetstestare, som mäter HRB-hårdhet. För tunnare stålplåtar, stålband och tunnväggiga stålrör kan en Rockwell hårdhetstestare användas för att mäta HRT-hårdhet.

2. Syftet med glödgning är:
- Förbättra eller eliminera olika strukturella defekter och restspänningar orsakade av stål i gjutnings-, smides-, valsnings- och svetsprocesser för att förhindra deformation och sprickbildning avpressgjutningsdelar.
- Mjuka upp arbetsstycket för skärning.
- Förfina kornen och förbättra strukturen för att förbättra arbetsstyckets mekaniska egenskaper.
- Förbered strukturen för den slutliga värmebehandlingen (härdning och härdning).

3. Vanliga glödgningsprocesser är:
① Fullständig glödgning.
För att förbättra de mekaniska egenskaperna hos medel- och lågkolstål efter gjutning, smide och svetsning är det nödvändigt att förfina den grova överhettade strukturen. Processen går ut på att värma upp arbetsstycket till en temperatur 30-50 ℃ över den punkt där all ferrit omvandlas till austenit, bibehålla denna temperatur under en tid och sedan gradvis kyla ner arbetsstycket i en ugn. När arbetsstycket svalnar kommer austeniten att förvandlas igen, vilket resulterar i en finare stålkonstruktion.

② Sfäroidiserande glödgning.
För att minska den höga hårdheten hos verktygsstål och lagerstål efter smide, måste du värma arbetsstycket till en temperatur som är 20-40 ℃ över den punkt där stål börjar bilda austenit, hålla det varmt och sedan kyla det långsamt. När arbetsstycket svalnar övergår den lamellära cementiten i perliten till en sfärisk form, vilket minskar stålets hårdhet.

③ Isotermisk glödgning.
Denna process används för att minska den höga hårdheten hos vissa legerade konstruktionsstål med hög nickel- och kromhalt för skärande bearbetning. Typiskt kyls stålet snabbt till den mest instabila austenittemperaturen och hålls sedan vid en varm temperatur under en viss tidsperiod. Detta gör att austeniten omvandlas till troostit eller sorbit, vilket resulterar i en minskning av hårdheten.

④ Omkristallisationsglödgning.
Processen används för att minska härdningen av metalltrådar och tunna plåtar som uppstår vid kalldragning och kallvalsning. Metallen värms upp till en temperatur som i allmänhet är 50-150 ℃ under den punkt där stål börjar bilda austenit. Detta möjliggör eliminering av arbetshärdande effekter och mjukar upp metallen.

⑤ Grafitiseringsglödgning.
För att omvandla gjutjärn med hög cementithalt till smidesbart gjutjärn med god plasticitet, går processen ut på att värma upp gjutgodset till cirka 950°C, bibehålla denna temperatur under en viss period och sedan kyla det på lämpligt sätt för att bryta ner cementiten och generera flockig grafit.

⑥ Diffusionsglödgning.
Processen används för att jämna ut den kemiska sammansättningen av legeringsgjutgods och förbättra deras prestanda. Metoden går ut på att värma upp gjutgodset till högsta möjliga temperatur utan att smälta, bibehålla denna temperatur under en längre tid och sedan långsamt kyla ned det. Detta gör att de olika elementen i legeringen kan diffundera och bli jämnt fördelade.

⑦ Avspänningsglödgning.
Denna process används för att minska den inre spänningen i stålgjutgods och svetsade delar. För stålprodukter som börjar bilda austenit efter uppvärmning vid en temperatur 100-200 ℃ under, bör de hållas varma och sedan kylas i luften för att eliminera den inre spänningen.

Om du vill veta mer eller fråga är du välkommen att kontaktainfo@anebon.com.

Fördelarna med Anebon är lägre avgifter, dynamiskt inkomstteam, specialiserad kvalitetskontroll, robusta fabriker, premiumkvalitetstjänster föraluminiumbearbetningstjänstochcnc-bearbetning av svarvdelargöra tjänst. Anebon satte ett mål på pågående systeminnovation, ledningsinnovation, elitinnovation och sektorinnovation, ger fullt ut spel för de övergripande fördelarna och gör ständigt förbättringar för att stödja excellent.