Ⅰ. Základní koncept tepelného zpracování.
A. Základní koncept tepelného zpracování.
Základní prvky a funkcetepelné zpracování:
1. Heating
Účelem je získat jednotnou a jemnou strukturu Austenitu.
2. Holding
Cílem je zajistit, aby byl obrobku důkladně zahříván a zabránit dekarburizaci a oxidaci.
3.Cooling
Cílem je transformovat austenit na různé mikrostruktury.
Mikrostruktury po tepelném zpracování
Během procesu chlazení po zahřívání a držení se austenit transformuje na různé mikrostruktury v závislosti na rychlosti chlazení. Různé mikrostruktury vykazují různé vlastnosti.
B. Základní koncept tepelného zpracování.
Klasifikace založená na metodách vytápění a chlazení, jakož i na mikrostruktuře a vlastnostech oceli
1. Konvenční tepelné zpracování (celkové tepelné zpracování): temperování, žíhání, normalizace, zhášení
2. Nurovací tepelné zpracování: zhášení povrchu, zhášení povrchu indukce, zhášení povrchu plamene, zhášení povrchu elektrického kontaktu.
3. Chemické tepelné zpracování: karburizace, nitriding, karbonitriding.
4. Další tepelné ošetření: kontrolovaná atmosféra tepelné zpracování, vakuové tepelné zpracování, deformační tepelné zpracování.
C.Critická teplota ocelí
Kritická transformační teplota oceli je důležitým základem pro stanovení procesů zahřívání, držení a chlazení během tepelného zpracování. Je určen fázovým diagramem železa.
Klíčový závěr:Skutečná kritická transformační teplota oceli vždy zaostává za teoretickou teplotou kritické transformace. To znamená, že během zahřívání je nutné přehřátí a během chlazení je nezbytné podchlazení.
Ⅱ.Annealing a normalizace oceli
1. Definice žíhání
Žíhání zahrnuje zahřívání oceli na teplotu nad nebo pod kritickým bodem, který ji drží při této teplotě, a poté ji pomalu ochladí, obvykle v peci, aby se dosáhlo struktury blízké rovnovážné.
2. účel žíhání
① Sledu tvrdosti pro obrábění: Dosažení machinační tvrdosti v rozsahu HB170 ~ 230.
②Relieve zbytkové napětí: Zabraňuje deformaci nebo praskání během následujících procesů.
„Struktura zrna Refine: Zlepšuje mikrostrukturu.
④ Preparace pro konečné tepelné zpracování: získává granulární (sféroidizovaný) perlite pro následné zhášení a temperování.
3.spheroidizující žíhání
Specifikace procesu: Teplota zahřívání je blízko bodu AC₁.
Účel: Sféroidizovat cementit nebo karbidy v oceli, což má za následek granulární (sféroidizovaný) perlite.
Použitý rozsah: Používá se pro oceli s eutektoidními a hyperetektoidními kompozicemi.
4.Diffusing žíhání (homogenizační žíhání)
Specifikace procesu: Teplota zahřívání je na fázovém diagramu mírně pod linií Solvus.
Účel: eliminovat segregaci.
① pro nízkéUhlíková ocelS obsahem uhlíku menší než 0,25%je normalizace preferována před žíháním jako přípravné tepelné zpracování.
② Pro středně uhlíkovou ocel s obsahem uhlíku mezi 0,25% a 0,50%, buď žíhání nebo normalizaci, lze použít jako přípravné tepelné zpracování.
③ Pro střední až vysokou uhlíkovou ocel s obsahem uhlíku mezi 0,50% a 0,75% se doporučuje úplné žíhání.
④ pro vysokéUhlíková ocelS obsahem uhlíku větší než 0,75%se nejprve používá normalizace k eliminaci sítě Fe₃c, následovaná sféroidizací žíhání.
Ⅲ.quenching a temperování oceli
A. Quenching
1. Definice zhášení: zhášení zahrnuje topnou ocel na určitou teplotu nad AC₃ nebo Ac₁ bodem, drží ji při této teplotě a poté ji ochladí rychlostí vyšší než kritická rychlost chlazení za vzniku martenzitu.
2. Účel zhášení: Primárním cílem je získat martenzitu (nebo někdy nižší bainit) ke zvýšení tvrdosti a odolnosti na opotřebení oceli. Vyhánění je jedním z nejdůležitějších procesů tepelného zpracování oceli.
3. Představující teploty zhášení pro různé typy oceli
Hypoeutektoidní ocel: AC₃ + 30 ° C až 50 ° C
Eutektoidní a hyperetektoidní ocel: AC₁ + 30 ° C až 50 ° C
Slitinová ocel: 50 ° C až 100 ° C nad kritickou teplotou
4. Klasice vysílání ideálního zhášejícího média:
Pomalé chlazení před „nosem“ teplotou: K dostatečně snížení tepelného napětí.
Vysoká chladicí kapacita poblíž teploty „nosu“: Aby se zabránilo tvorbě ne-martenzitických struktur.
Pomalé chlazení poblíž bodu M₅: minimalizovat napětí vyvolaný martenzitickou transformací.
5. Způsoby převzetí a jejich charakteristiky:
① Simple Barewing: Snadné provoz a vhodné pro malé, jednoduché obrobky. Výslednou mikrostrukturou je Martensite (M).
„Zvolávání zhášení: Složitější a obtížně ovládatelné, používané pro komplexní vysokohornokolovou ocel a větší slaborovou ocelovou obrobku. Výslednou mikrostrukturou je Martensite (M).
③Broken zhášení: Složitější proces, který se používá pro velké, komplexní obrobky z lehkých ocelí. Výslednou mikrostrukturou je Martensite (M).
④Iotermální zhášení: Používá se pro malé, komplexní obrobky s vysokými požadavky. Výslednou mikrostrukturou je nižší bainit (B).
6. -faktory ovlivňující ztvrdnost
Úroveň ztuženosti závisí na stabilitě superchladovaného austenitu v oceli. Čím vyšší je stabilita superchladovaného austenitu, tím lepší je ztvrdnost a naopak.
Faktory ovlivňující stabilitu superchladovaného austenitu:
Poloha C-křivky: Pokud se C-křivka posune doprava, klesá kritická rychlost chlazení pro zhášení, což zvyšuje ztvrdnost.
Klíčový závěr:
Jakýkoli faktor, který posune C-křivka doprava, zvyšuje ztuhnutelnost oceli.
Hlavní faktor:
Chemické složení: S výjimkou kobaltu (CO) se všechny letící prvky rozpuštěné v austenitu zvyšují ztvrdnost.
Čím blíže je obsah uhlíku ke složení eutektoidního v uhlíkové oceli, tím více se C-křivka posune doprava a čím vyšší je ztvrdnost.
7. Určení a reprezentace ztvrdlení
①end test zhlukosti: Zjistětenost se měří pomocí testovací metody koncového kvasence.
Metoda průměru kazety: Kritický průměr zhřování (D₀) představuje maximální průměr oceli, který lze plně vytvrdit v konkrétním zhášejícím médiu.
B.Tempering
1. Definice temperování
Tempování je proces tepelného zpracování, kde se uhastená ocel znovu zahřívá na teplotu pod bodem A₁, drží se při této teplotě a poté se ochladí na teplotu místnosti.
2. účel temperování
Snižte nebo eliminujte zbytkové napětí: zabraňuje deformaci nebo praskání obrobku.
Snižte nebo eliminujte zbytkový austenit: stabilizuje rozměry obrobku.
Eliminujte křehkost uhasené oceli: upravuje mikrostrukturu a vlastnosti tak, aby splňovaly požadavky obrobku.
Důležitá poznámka: Po zhášení by měla být ocel okamžitě zmírněna.
3. Temperingové procesy
1.Tow temperování
Účel: Snížení stresu zhášení, zlepšit houževnatost obrobku a dosáhnout vysoké tvrdosti a odporu opotřebení.
Teplota: 150 ° C ~ 250 ° C.
Výkon: Tvrdost: HRC 58 ~ 64. Vysoká odolnost proti tvrdosti a opotřebení.
Aplikace: Nástroje, formy, ložiska, karburizované díly a komponenty s povrchem.
2. Vysoké temperování
Účel: dosáhnout vysoké houževnatosti spolu s dostatečnou pevností a tvrdostí.
Teplota: 500 ° C ~ 600 ° C.
Výkon: Tvrdost: HRC 25 ~ 35. Dobré celkové mechanické vlastnosti.
Aplikace: hřídele, ozubené kola, spojovací tyče atd.
Tepelná rafinace
Definice: Vyhánění následované vysokoteplotním temperováním se nazývá tepelná rafinace nebo jednoduše temperování. Ocel ošetřený tímto procesem má vynikající celkový výkon a je široce používán.
Ⅳ. Surface tepelné zpracování oceli
A. A. Surface zhášení ocelí
1. Definice kalení povrchu
Povrchování povrchu je proces tepelného zpracování navržený tak, aby posílil povrchovou vrstvu obrobku rychlým zahříváním tak, aby se transformovala povrchová vrstva na austenit a poté jej rychle ochladila. Tento proces se provádí beze změny chemického složení oceli nebo jádrové struktury materiálu.
2. Materiály používané pro tvrzení povrchu a strukturu po prohřácích
Materiály používané pro kalení povrchu
Typické materiály: Střední uhlíková ocel a střední uhlíková slitina ocel.
Předběžné ošetření: Typický proces: temperování. Pokud základní vlastnosti nejsou kritické, lze místo toho normalizovat.
Struktura po Hardingu
Povrchová struktura: Povrchová vrstva obvykle tvoří tvrzenou strukturu, jako je martenzitu nebo bainit, která poskytuje vysokou odolnost proti tvrdosti a opotřebení.
Struktura jádra: Jádro oceli si obecně zachovává svou původní strukturu, jako je perlitový nebo temperovaný stav, v závislosti na procesu předběžného ošetření a vlastnostech základního materiálu. Tím je zajištěno, že jádro udržuje dobrou houževnatost a sílu.
B. Characteristika indukčního povrchového kalení
1. Vysoká teplota zahřívání a rychlé zvýšení teploty: Indukční kalení povrchu obvykle zahrnuje vysoké teploty a rychlé rychlosti zahřívání, což umožňuje rychlé zahřívání během krátké doby.
2. Konečná struktura zrna austenitu v povrchové vrstvě: Během rychlého zahřívání a následného procesu zhášení tvoří povrchová vrstva jemná austenitová zrna. Po zhášení se povrch primárně skládá z jemného martenzitu, s tvrdostí obvykle o 2-3 hodiny vyšší než konvenční zhášení.
3. Dobrá kvalita povrchu: Vzhledem k krátké době vytápění je povrch obrobku méně náchylný k oxidaci a dekarburizaci a deformace vyvolaná zhášením je minimalizována, což zajišťuje dobrou kvalitu povrchu.
4. Síla vysoké únavy: Transformace martenzitické fáze v povrchové vrstvě vytváří tlakové napětí, což zvyšuje únavovou sílu obrobku.
5. Vysoce produkční účinnost: Indukční tvrzení povrchu je vhodné pro hromadnou výrobu a nabízí vysokou provozní účinnost.
C. Klasifikace chemického tepelného zpracování
Karburizace, karburizace, karburizace, chromizace, silikonizace, silikonizace, silikonizace, karbonitriding, borokarburizace
D.Gas carburing
Plynové karburizace je proces, ve kterém je obrobku umístěno v peci s uzavřenou plynovou pecí a zahřívá se na teplotu, která transformuje ocel na austenity. Poté je do pece kapající karburizační činidlo, nebo je přímo zavedena karburizační atmosféra, což umožňuje atomům uhlíku difrektovat do povrchové vrstvy obrobku. Tento proces zvyšuje obsah uhlíku (WC%) na povrchu obrobku.
√Carburiding Agents:
• Plyny bohaté na uhlík: jako je uhelný plyn, zkapalněný ropný plyn (LPG) atd.
• Organické kapaliny: jako je petrolej, methanol, benzen atd.
√Carburiding procesní parametry:
• Teplota karburizace: 920 ~ 950 ° C.
• Doba karburizace: Závisí na požadované hloubce karburizované vrstvy a karburizační teplotě.
E. Ošetření po karburizaci
Po karburizaci musí ocel podstoupit tepelné zpracování.
Proces tepelného zpracování po karburizaci:
√ Quinging + nízkoteplotní temperování
1. Průběžné zhášení po předchlazení + temperování s nízkou teplotou: obrobku je předem chlazeno z karburizační teploty k těsně nad teplotou jádra a poté okamžitě uhasil, následuje temperování s nízkou teplotou při 160 ~ 180 ° C.
2. Slepí zhášení po předchlazení + nízkoteplotní temperování: Po karburizaci se obrobku pomalu ochladí na teplotu místnosti a poté se znovu zahřívá na zhášení a temperování s nízkou teplotou.
3. Zdvoření zhášení po předchlazení + temperování s nízkou teplotou: Po karburizaci a pomalém chlazení podstoupí obrobku dvě fáze vytápění a zhášení, následované nízkoteplotním temperováním.
Ⅴ.chemické tepelné zpracování ocelí
1. Definice chemického tepelného zpracování
Chemické tepelné zpracování je proces tepelného zpracování, ve kterém je ocelový obrobku umístěn do specifického aktivního média, zahřívá se a drží se při teplotě, což umožňuje aktivní atomy v médiu, aby se rozplynuly do povrchu obrobku. To mění chemické složení a mikrostrukturu povrchu obrobku, čímž se mění jeho vlastnosti.
2. Bázický proces chemického tepelného zpracování
Rozklad: Během zahřívání se aktivní médium rozkládá a uvolňuje aktivní atomy.
Absorpce: Aktivní atomy jsou adsorbovány povrchem oceli a rozpustí se do pevného roztoku oceli.
Difúze: Aktivní atomy absorbované a rozpuštěné na povrchu oceli migrují do interiéru.
Typy indukčního povrchového kalení
A. HIGH-frekvenční indukční zahřívání
Aktuální frekvence: 250 ~ 300 kHz.
Hloubka ztuhnuté vrstvy: 0,5 ~ 2,0 mm.
Aplikace: Střední a malé ozubené kola modulu a malé až střední hřídele.
B.Medium-frekvenční indukční vytápění
Aktuální frekvence: 2500 ~ 8000 kHz.
Hloubka ztuhnuté vrstvy: 2 ~ 10 mm.
Aplikace: Větší hřídele a velké až střední modulové kola.
C.Power-Frekvenční indukční vytápění
Aktuální frekvence: 50 Hz.
Hloubka ztuhnuté vrstvy: 10 ~ 15 mm.
Aplikace: Obrobky vyžadující velmi hlubokou tvrdou vrstvu.
3. indukční kalení povrchu
Základní princip indukčního tvrzení povrchu
Efekt kůže:
Když střídavý proud v indukční cívce indukuje proud na povrchu obrobku, většina indukovaného proudu je koncentrována poblíž povrchu, zatímco téměř žádný proud neprochází vnitřkem obrobku. Tento jev je známý jako kožní efekt.
Princip indukčního povrchu:
Na základě kožního efektu je povrch obrobku rychle zahříván na austenitizační teplotu (za několik sekund stoupá na 800 ~ 1000 ° C), zatímco vnitřní obrobku zůstává téměř nevyhřívalé. Obrobku se poté ochladí stříkáním vody a dosahuje kalení povrchu.
4.TEMPER BRITTLEMITY
Temperování křehkosti v uhasené oceli
Tvrdící křehkost se týká jevu, kde nárazová houževnatost uhasaté oceli výrazně klesá, když je při určitých teplotách zmírněna.
První typ temperování křehkosti
Teplotní rozmezí: 250 ° C až 350 ° C.
Charakteristiky: Pokud je uhastená ocel zmírněna v tomto teplotním rozsahu, je velmi pravděpodobné, že se tento typ temperamentní křehkosti, který nelze vyloučit.
Roztok: V tomto teplotním rozsahu se vyhněte temperování zchlazené oceli.
První typ temperování křehkosti je také známý jako nízkoteplotní temperamentní křehkost nebo nevratnou temperamentní křehkost.
Ⅵ.Tempering
1. Tempering je konečný proces tepelného zpracování, který následuje po zhášení.
Proč potřebují oceňování ocenění?
Mikrostruktura po zhášení: Po zhášení se mikrostruktura oceli obvykle skládá z martenzitu a zbytkového austenitu. Obě jsou metastabilní fáze a za určitých podmínek se transformují.
Vlastnosti Martensite: Martensite je charakterizován vysokou tvrdostí, ale také vysokou křehkostí (zejména u martenzitu podobného jehly s vysokým obsahem uhlíku), který nesplňuje požadavky na výkon pro mnoho aplikací.
Charakteristiky martenzitické transformace: K transformaci na martensite dochází velmi rychle. Po zhášení má obrobku zbytková vnitřní napětí, která může vést k deformaci nebo praskání.
Závěr: Obrobku nelze použít přímo po zhášení! K snížení vnitřního stresu a zlepšení houževnatosti obrobku je nezbytné temperování, takže je vhodné pro použití.
2. Difference mezi kapacitou tvrditelnosti a kapacií:
Ztvrdnost:
Ztvrdnutí odkazuje na schopnost oceli dosáhnout určité hloubky kalení (hloubka tvrzené vrstvy) po zhášení. Závisí to na složení a struktuře oceli, zejména na jeho legovacích prvcích a typu oceli. Ztvrdnutí je měřítkem toho, jak dobře může ocel během jeho tloušťky během procesu zhášení.
Tvrdost (kapacita ztuhnutí):
Tvrdost nebo kapacita kalení se týká maximální tvrdosti, kterou lze dosáhnout v oceli po zhášení. Je z velké části ovlivněn obsahem uhlíku v oceli. Vyšší obsah uhlíku obecně vede k vyšší potenciální tvrdosti, ale to může být omezeno prvky při lezení oceli a účinností procesu zhášení.
3.Hardenability oceli
√ KONCEPTED TURNEBALITY
Ztvrdnutí odkazuje na schopnost oceli dosáhnout určité hloubky martenzitického kalení po zhášení z austenitizační teploty. Zjednodušeně řečeno, je to schopnost oceli vytvářet martenzitu během zhášení.
Měření ztvrdlení
Velikost ztuženosti je označena hloubkou tvrzené vrstvy získané za určených podmínek po zhášení.
Hloubka ztuhnuté vrstvy: Toto je hloubka od povrchu obrobku po oblast, kde je struktura napůl martenzitou.
Běžné zhášení média:
•Voda
Charakteristiky: ekonomické se silnou schopností chlazení, ale má vysokou rychlost chlazení v blízkosti bodu varu, což může vést k nadměrnému chlazení.
Aplikace: Obvykle se používá pro uhlíkové oceli.
Slabá voda: Roztok soli nebo alkalií ve vodě, která má vyšší chladicí kapacitu při vysokých teplotách ve srovnání s vodou, což je vhodné pro uhlíkové oceli.
•Olej
Charakteristiky: Poskytuje pomalejší rychlost chlazení při nízkých teplotách (v blízkosti bodu varu), což účinně snižuje tendenci deformace a praskání, ale má nižší schopnost chlazení při vysokých teplotách.
Aplikace: Vhodné pro slitiny oceli.
Typy: Zahrnuje zhášení oleje, strojového oleje a nafty.
Doba vytápění
Doba zahřívání sestává jak z rychlosti topení (doba potřebná k dosažení požadované teploty), tak doby držení (čas udržovaný při cílové teplotě).
Principy pro stanovení doby zahřívání: Zajistěte jednotné rozdělení teploty v celém obrobku, uvnitř i vně.
Zajistěte úplnou austenitizaci a že vytvořený austenit je jednotný a jemný.
Základ pro stanovení doby zahřívání: Obvykle se odhaduje pomocí empirických vzorců nebo stanoveno experimentováním.
Zhášení média
Dva klíčové aspekty:
A.Cooling Míra: Vyšší míra chlazení podporuje tvorbu martenzitu.
B.Residuální napětí: Vyšší rychlost chlazení zvyšuje zbytkové napětí, což může vést k větší tendenci deformace a praskání v obrobku.
Ⅶ.normalizace
1. Definice normalizace
Normalizace je proces tepelného zpracování, při kterém je ocel zahříván na teplotu 30 ° C až 50 ° C nad teplotou AC3, držený při této teplotě, a poté vzduchem chlazený, aby se získala mikrostruktura v blízkosti rovnovážného stavu. Ve srovnání s žíháním má normalizace rychlejší rychlost chlazení, což má za následek jemnější perelitovou strukturu (P) a vyšší sílu a tvrdost.
2. účel normalizace
Účel normalizace je podobný účelu žíhání.
3.. Aplikace normalizace
• Eliminujte síťový sekundární cementit.
• Slouží jako konečné tepelné ošetření pro díly s nižšími požadavky.
• Působí jako přípravné tepelné zpracování pro nízkou a středně uhlíkovou konstrukční ocel, aby se zlepšila obrobnost.
4. Typy žíhání
První typ žíhání:
Účel a funkce: Cílem není vyvolat fázovou transformaci, ale přejít ocel z nevyváženého stavu na vyvážený stav.
Typy:
• Difúzní žíhání: Cílem je homogenizovat složení odstraněním segregace.
• Rekrystalizační žíhání: Obnovuje tažnost odstraněním účinků tvrzení práce.
• žíhání úlevy na stresu: Snižuje vnitřní napětí bez změny mikrostruktury.
Druhý typ žíhání:
Účel a funkce: Cílem je změnit mikrostrukturu a vlastnosti a dosáhnout mikrostruktury ovládané perlitem. Tento typ také zajišťuje, že distribuce a morfologie perlitu, feritu a karbidů splňuje specifické požadavky.
Typy:
• Úplné žíhání: Zahřeje ocel nad teplotou AC3 a poté ji pomalu ochladí, aby vytvořila rovnoměrnou peretovou strukturu.
• Neúplné žíhání: zahřívá ocel mezi teplotami AC1 a AC3, aby částečně transformovala strukturu.
• Izotermální žíhání: zahřívá ocel nad AC3, následuje rychlé chlazení na izotermickou teplotu a držení k dosažení požadované struktury.
• Spheroidising žíhání: produkuje strukturu sféroidního karbidu, zlepšuje obrobnost a houževnatost.
Ⅷ.1.Definice tepelného zpracování
Tepelné zpracování se týká procesu, ve kterém je kov zahříván, držen při specifické teplotě, a poté se ochladí, zatímco v pevném stavu změní jeho vnitřní strukturu a mikrostrukturu, čímž se dosáhne požadovaných vlastností.
2. Charakteristika tepelného zpracování
Tepelné zpracování nemění tvar obrobku; Místo toho mění vnitřní strukturu a mikrostrukturu oceli, která zase mění vlastnosti oceli.
3. Průběžné tepelné zpracování
Účelem tepelného zpracování je zlepšit mechanické nebo zpracovatelské vlastnosti oceli (nebo obrobků), plně využívat potenciál oceli, zvýšit kvalitu obrobku a prodloužit jeho životnost.
4. KEY KONCRESION
To, zda lze vlastnosti materiálu zlepšit tepelným zpracováním, kriticky závisí na tom, zda existují změny v jeho mikrostruktuře a struktuře během procesu zahřívání a chlazení.
Čas příspěvku: srpen-19-2024