Ⅰ. Osnovni koncept toplinske obrade.
A. Osnovni koncept toplinske obrade.
Osnovni elementi i funkcijetoplotna obrada:
1.Po
Svrha je dobiti ujednačenu i finu austenitnu strukturu.
2. Vlaženje
Cilj je osigurati da se radni komad temeljito zagrijava i spriječi dekarburizacija i oksidacija.
3. Izvlačenje
Cilj je pretvoriti austenit u različite mikrostrukture.
Mikrostrukture nakon toplinske obrade
Tijekom postupka hlađenja nakon zagrijavanja i držanja, austenit se pretvara u različite mikrostrukture, ovisno o brzini hlađenja. Različite mikrostrukture pokazuju različita svojstva.
B. Osnovni koncept toplinske obrade.
Klasifikacija na temelju metoda grijanja i hlađenja, kao i mikrostrukture i svojstva čelika
1.Convencionalna toplinska obrada (ukupna toplinska obrada): temperiranje, žarenje, normaliziranje, gašenje
2. Površina toplinska obrada: površinsko gašenje, indukcijsko gašenje površina za zagrijavanje, gašenje površine zagrijavanja plamena, električno kontaktno zagrijavanje površine.
3. Shemijska toplinska obrada: karburizacija, nitriranje, karbonitring.
4. Ostali toplinski tretmani: Kontrolirana atmosfera toplinska obrada, vakuumska toplinska obrada, toplinska obrada deformacije.
C. Kritička temperatura čelika
Kritična temperatura transformacije čelika važna je osnova za određivanje procesa grijanja, zadržavanja i hlađenja tijekom toplinske obrade. Određuje se faznim dijagramom željezo-ugljik.
Ključni zaključak:Stvarna kritična temperatura transformacije čelika uvijek zaostaje za temperaturom teorijske kritičke transformacije. To znači da je tijekom zagrijavanja potrebno pregrijavanje, a tijekom hlađenja potrebno je podmuklo.
Ⅱ.
1. Definicija žarenja
Žarenje uključuje zagrijavanje čelika na temperaturu iznad ili ispod kritične točke Ac₁ držeći ga na toj temperaturi, a zatim polako hlađenje, obično unutar peći, kako bi se postigla struktura blizu ravnoteže.
2. Svrha žarenja
Osvajana tvrdoća za obradu: postizanje strojne tvrdoće u rasponu HB170 ~ 230.
②Relieve Resial Stres: sprječava deformaciju ili pucanje tijekom sljedećih procesa.
③Refina struktura zrna: poboljšava mikrostrukturu.
④PREPACIJA ZA KRAJNU toplinsku obradu: Dobiva zrnata (sferoidizirana) biser za naknadno gašenje i kaljenje.
3. Spheroidiranje žarenja
Specifikacije procesa: Temperatura zagrijavanja je blizu točke AC₁.
Svrha: sferoidizirati cementit ili karbide u čeliku, što rezultira zrnatim (sferoidiziranim) bisernom.
Primjenjivi raspon: koristi se za čelike s eutektoidnim i hipereutektoidnim sastavima.
4. Podriješenje žarenja (homogenizirajuće žarenje)
Specifikacije procesa: Temperatura zagrijavanja je malo ispod linije solvusa na faznom dijagramu.
Svrha: Ukloniti segregaciju.
① za niskougljični čelikS sadržajem ugljika manjim od 0,25%, normalizacija se preferira nad žarenjem kao pripremnom toplinskom obradom.
② Za čelik srednjeg ugljika s udjelom ugljika između 0,25% i 0,50%, bilo da se žarenje ili normalizacija može koristiti kao pripremna toplinska obrada.
Za čelik srednjeg do visokog ugljika s udjelom ugljika između 0,50% i 0,75%, preporučuje se potpuno žarenje.
④ za visokougljični čelikS sadržajem ugljika većim od 0,75%, normalizacija se prvo koristi za uklanjanje mreže Fe₃C, nakon čega slijedi sferoidiranje žarenja.
Ⅲ.Tvezivanje i kaljenje čelika
A.svjestan
1. Definicija gašenja: Ustizanje uključuje zagrijavanje čelika na određenu temperaturu iznad AC₃ ili AC₁ točke, držeći ga na toj temperaturi, a zatim hlađenje brzinom većom od kritične brzine hlađenja kako bi se stvorio martenzit.
2. Svrha gašenja: Primarni cilj je dobiti martenzit (ili ponekad niži bainit) kako bi se povećala tvrdoća i otpornost čelika. Ustizanje je jedan od najvažnijih procesa toplinske obrade za čelik.
3. Određivanje temperature u gašenju za različite vrste čelika
Hipoeutektoidni čelik: AC₃ + 30 ° C do 50 ° C
Eutektoidni i hipererektoidni čelik: AC₁ + 30 ° C do 50 ° C
Legue čelika: 50 ° C do 100 ° C iznad kritične temperature
4. Obično karakteristike idealnog medija za gašenje:
Sporo hlađenje prije temperature "nosa": dovoljno smanjiti toplinski napon.
Visoki kapacitet hlađenja u blizini temperature "nosa": kako bi se izbjeglo stvaranje neartenzivnih struktura.
Sporo hlađenje u blizini M₅ točke: Da se minimizira stres izazvan martenzitskom transformacijom.
5. Metode za uvijanje i njihove karakteristike:
①Simple gašenje: Jednostavno za upravljanje i pogodno za male, jednostavne obrade. Rezultirajuća mikrostruktura je martenzit (M).
② DUBLE U GASHINGU: složeniji i teže za kontrolu, koje se koristi za čelične čelične i veće legure čelike. Rezultirajuća mikrostruktura je martenzit (M).
③Proken gašenje: složeniji proces, koji se koristi za velike čelične dijelove s legurom složenog oblika. Rezultirajuća mikrostruktura je martenzit (M).
④isotermalno gašenje: koristi se za male, složene radne dijelove s visokim zahtjevima. Rezultirajuća mikrostruktura je niži bainit (b).
6.Faktori koji utječu na otvrdljivost
Razina stvrdljivosti ovisi o stabilnosti super hlađenog austenita u čeliku. Što je veća stabilnost super hlađenog austenita, to je bolja otvrdnjava i obrnuto.
Čimbenici koji utječu na stabilnost super hlađenog Austenita:
Položaj C-krivulje: Ako se C-krivulja pomiče udesno, kritična brzina hlađenja za gašenje smanjuje se, poboljšavajući otvrdljivost.
Ključni zaključak:
Bilo koji faktor koji prebaci C krivulje udesno povećava očvrsljivost čelika.
Glavni faktor:
Kemijski sastav: Osim kobalta (CO), svi legirajući elementi otopljeni u austenitu povećavaju stvrdljivost.
Što je sadržaj ugljika bliži eutektoidnom sastavama u ugljičnom čeliku, to se C krivulja pomiče udesno i veća je otvrdnjava.
7. Detektiranje i prikaz stvrdljivosti
Ispitivanje stvrdljivosti u gašenju: Otvaranost se mjeri metodom testa krajnjeg broja.
Metoda ②Kritičnog promjera gašenja: Kritični promjer gašenja (D₀) predstavlja maksimalni promjer čelika koji se može u potpunosti očvrsnuti u određenom mediju za gašenje.
B.
1. Definicija kaljenja
Temperatura je postupak toplinske obrade gdje se ugašeni čelik zagrijava na temperaturu ispod A₁ točke, drži se na toj temperaturi, a zatim se ohladi na sobnoj temperaturi.
2. Svrha temperiranja
Smanjite ili uklonite zaostali stres: sprječava deformaciju ili pucanje radnog komada.
Smanjite ili uklonite zaostali austenit: stabilizira dimenzije radnog komada.
Uklonite krhkost ugašenog čelika: prilagođava mikrostrukturu i svojstva kako bi se ispunili zahtjevi obrazaca.
Važna napomena: Čelik treba odmah ublažiti nakon gašenja.
3. Procesi za upravljanje
1. Umetanje
Svrha: Da biste smanjili stres u gašenju, poboljšali žilavost obrazaca i postigli visoku tvrdoću i otpornost na habanje.
Temperatura: 150 ° C ~ 250 ° C.
Izvedba: Tvrdoća: HRC 58 ~ 64. Velika otpornost na tvrdoću i habanje.
Primjene: alati, kalupi, ležajevi, karburizirani dijelovi i površinski otvrdnuti komponente.
2. Umjeravanje
Svrha: postići visoku žilavost zajedno s dovoljno snage i tvrdoće.
Temperatura: 500 ° C ~ 600 ° C.
Izvedba: Tvrdoća: HRC 25 ~ 35. Dobra ukupna mehanička svojstva.
Primjene: osovine, zupčanici, spojne šipke itd.
Toplinsko rafiniranje
Definicija: Ustizanje nakon čega slijedi visokotemperaturna kaljenja naziva se toplinskom rafiniranjem, ili jednostavno kantiranje. Čelik tretiran ovim postupkom ima izvrsne ukupne performanse i široko se koristi.
Ⅳ.Potkrivena toplinska obrada čelika
A.Potkrivanje čelika
1. Definicija otvrdnjavanja površine
Površinsko očvršćivanje je postupak toplinske obrade dizajniran za ojačanje površinskog sloja radnog dijela brzim zagrijavanjem kako bi se površinski sloj pretvorio u austenit, a zatim ga brzo hlađenje. Ovaj se postupak provodi bez promjene kemijskog sastava čelika ili jezgrene strukture materijala.
2.
Materijali koji se koriste za otvrdnjavanje površine
Tipični materijali: čelik srednjeg ugljika i čelika srednjeg ugljika.
Prethodno liječenje: Tipični postupak: Kantiranje. Ako svojstva jezgre nisu kritična, normalizacija se umjesto toga može koristiti.
Struktura nakon otvrdnice
Površinska struktura: površinski sloj obično tvori očvrsnu strukturu poput martenzita ili bainita, što pruža visoku tvrdoću i otpornost na habanje.
Struktura jezgre: Jezgra čelika općenito zadržava svoju izvornu strukturu, poput bisernog ili kaljenog stanja, ovisno o postupku pred-liječenja i svojstvima osnovnog materijala. To osigurava da jezgra održava dobru žilavost i snagu.
B. Karakteristika indukcijskog otvrdnjavanja površine
1. Visoka temperatura zagrijavanja i brzi porast temperature: Očvršćivanje površine indukcije obično uključuje visoke temperature grijanja i brzih brzina grijanja, što omogućava brzo zagrijavanje u kratkom vremenu.
2. Struktura zrna austenita u površinskom sloju: Tijekom brzog postupka zagrijavanja i naknadnog gašenja, površinski sloj tvori fino zrna austenita. Nakon gašenja, površina se prvenstveno sastoji od finog martenzita, s tvrdoćom obično 2-3 HRC veće od konvencionalnog gašenja.
3. Kvaliteta površine: Zbog kratkog vremena grijanja, površina radnog komada manje je sklona oksidaciji i dekarburizaciji, a deformacija izazvana ugasivanjem je minimizirana, osiguravajući dobru kvalitetu površine.
4. Snaga umora: Martenzitna fazna transformacija u površinskom sloju stvara pritisak na pritisak, što povećava čvrstoću umora radnog komada.
5. Učinkovitost proizvodnje: Očvršćivanje površine indukcije pogodno je za masovnu proizvodnju, nudeći visoku operativnu učinkovitost.
C. Klasifikacija kemijske toplinske obrade
Karburizacija, karburizacija, karburizacija, kromiziranje, silikonizacija, silikonizacija, silikonizacija, karbonitring, borokarburiziranje
D.GAS karbinizacija
Karburiziranje plina je postupak u kojem se obrađivač stavlja u peći za zapečaćene plinske karburizacije i zagrijava se na temperaturu koja čelik pretvara u austenit. Zatim se u peć kapne u peć ili se izravno uvodi atmosfera karburiziranja, omogućavajući atomima ugljika da se difundiraju u površinski sloj radnog komada. Ovaj postupak povećava sadržaj ugljika (WC%) na površini radnog komada.
√Carburizing Agenti:
• Ugljikovo plinovi: kao što su ugljen plin, ukapljeni naftni plin (UNP), itd.
• Organske tekućine: poput kerozina, metanola, benzena, itd.
√Carburizing Parametri procesa:
• Temperatura karburizacije: 920 ~ 950 ° C.
• Vrijeme karburizacije: Ovisi o željenoj dubini karburiziranog sloja i temperaturi karburiziranja.
Tretman toleata nakon karburizacije
Čelik mora proći toplinsku obradu nakon karburizacije.
Postupak toplinske obrade nakon karburizacije:
√Enching + niskotemperatura
1. Ustizanje nakon prehlade + niskotemperaturu: Radni komad je prehlađen od temperature karburizacije do neposredno iznad temperature jezgre, a zatim je odmah ugašen, nakon čega slijedi niskotemperatura na 160 ~ 180 ° C.
2. Ustizanje nakon prehlade + niskotemperaturu: Nakon karburizacije, radni komad se polako ohladi na sobnu temperaturu, a zatim se zagrijava za gašenje i temperiranje niske temperature.
3. DIJELOVANJE nakon prehlade + temperiranja niske temperature: Nakon karburizacije i sporog hlađenja, radni komad prolazi dvije faze grijanja i gašenja, nakon čega slijedi niskotemperatura.
Ⅴ.kemijska toplinska obrada čelika
1. Definicija kemijske toplinske obrade
Kemijska toplinska obrada je postupak toplinske obrade u kojem se čelični radni komad postavlja u specifični aktivni medij, zagrijava se i drži na temperaturi, omogućavajući aktivnim atomima u mediju da se difundiraju u površinu radnog komada. To mijenja kemijski sastav i mikrostrukturu površine radnog komada, mijenjajući tako njegova svojstva.
2.Bazičan proces kemijske toplinske obrade
Dekompozicija: Tijekom zagrijavanja, aktivni medij raspada, oslobađajući aktivne atome.
Apsorpcija: Aktivni atomi se adsorbiraju površinom čelika i otapaju se u čvrstu otopinu čelika.
Difuzija: Aktivni atomi apsorbirani i otopljeni na površini čelika migriraju u unutrašnjost.
Vrste indukcijskog otvrdnjavanja površine
A. Grijanje indukcije visokog frekvencije
Trenutna frekvencija: 250 ~ 300 kHz.
Očvršćena dubina sloja: 0,5 ~ 2,0 mm.
Primjene: Srednji i mali modulni zupčanici i male do srednje osovine.
B. Medij-frekvencija indukcije grijanje
Trenutna frekvencija: 2500 ~ 8000 kHz.
Očvršćena dubina sloja: 2 ~ 10 mm.
Primjene: veće osovine i veliki do srednje modul zupčanike.
C. indukcijsko grijanje na frekvenciju
Trenutna frekvencija: 50 Hz.
Očvršćena dubina sloja: 10 ~ 15 mm.
Aplikacije: Radovi koji zahtijevaju vrlo dubok očvrsnut sloj.
3. Otvrdnjavanje indukcije površine
Osnovni princip otvrdnjavanja površine indukcije
Efekt kože:
Kada izmjenična struja u indukcijskoj zavojnici inducira struju na površini radnog komada, većina inducirane struje koncentrirana je u blizini površine, dok gotovo niti jedna struja ne prolazi kroz unutrašnjost obrađenog komada. Ovaj je fenomen poznat kao učinak kože.
Princip indukcijskog otvrdnjavanja površine:
Na temelju efekta kože, površina radnog dijela brzo se zagrijava na temperaturu austenitizacije (u nekoliko sekundi porasta na 800 ~ 1000 ° C), dok unutrašnjost obrazaca ostaje gotovo neogrijana. Okrenik se zatim hladi prskanjem vode, postižući površinsko otvrdnjavanje.
4. Obloge
Umetanje krhkosti u ugašenom čeliku
Umjeravanje krhkosti odnosi se na fenomen gdje se utjecaj žilavosti ugašenog čelika značajno smanjuje kada se temperira na određenim temperaturama.
Prva vrsta temperiranja krhkosti
Raspon temperature: 250 ° C do 350 ° C.
Karakteristike: Ako se ugašeni čelik utisne unutar ovog temperaturnog raspona, vrlo je vjerojatno da će razviti ovu vrstu temperirajuće krhkosti, što se ne može eliminirati.
Otopina: Izbjegavajte ugašeni čelični čelik unutar ovog temperaturnog raspona.
Prva vrsta krhkosti ublažavanja također je poznata kao niskotemperaturna krhkost ili nepovratna krhkost.
Ⅵ.
1.Potpisna je konačni postupak toplinske obrade koji slijedi gašenje.
Zašto ugašeni čelici trebaju kajanje?
Mikrostruktura nakon gašenja: nakon gašenja, mikrostruktura čelika obično se sastoji od martenzita i zaostalog austenita. Obje su metastabilne faze i transformirat će se pod određenim uvjetima.
Svojstva martenzita: Martenzit karakterizira visoka tvrdoća, ali i velika krhkost (posebno u martenzitu poput visokog ugljika), što ne ispunjava zahtjeve za izvedbu za mnoge aplikacije.
Karakteristike martenzitske transformacije: Transformacija u martenzit događa se vrlo brzo. Nakon gašenja, radni komad ima zaostale unutarnje naprezanja koja mogu dovesti do deformacije ili pucanja.
Zaključak: Radni komad se ne može koristiti neposredno nakon gašenja! Temperatura je potrebno za smanjenje unutarnjih naprezanja i poboljšanje žilavosti radnog komada, što ga čini prikladnim za upotrebu.
2. Razlika između učvršćivanja i očvršćivanja:
Otvrdljivost:
Otvaranost se odnosi na sposobnost čelika da postigne određenu dubinu stvrdnjavanja (dubina očvrsnog sloja) nakon gašenja. Ovisi o sastavu i strukturi čelika, posebno njegovim legirajućim elementima i vrsti čelika. Otvaranost je mjera koliko se čelik može očvrsnuti tijekom njegove debljine tijekom postupka gašenja.
Tvrdoća (kapacitet otvrdnjavanja):
Tvrdoća ili kapacitet otvrdnjavanja odnosi se na maksimalnu tvrdoću koja se može postići u čeliku nakon gašenja. Na to u velikoj mjeri utječe sadržaj ugljika u čeliku. Veći sadržaj ugljika općenito dovodi do veće potencijalne tvrdoće, ali to se može ograničiti legirajućim elementima čelika i učinkovitošću procesa gašenja.
3.Hardenabilnost čelika
√ Koncept stvrdljivosti
Otvaranost se odnosi na sposobnost čelika da postigne određenu dubinu martenzitskog stvrdnjavanja nakon ugašenja od temperature austenitizacije. Jednostavnije, to je sposobnost čelika da formira martenzit tijekom gašenja.
Mjerenje stvrdljivosti
Veličina stvrdljivosti označena je dubinom očvrsnog sloja dobivenog u navedenim uvjetima nakon gašenja.
Očvršćena dubina sloja: Ovo je dubina od površine obrada u regiju u kojoj je struktura pola martenzita.
Uobičajeni mediji za gašenje:
•Voda
Karakteristike: ekonomična s jakom mogućnošću hlađenja, ali ima visoku brzinu hlađenja u blizini točke ključanja, što može dovesti do prekomjernog hlađenja.
Primjena: obično se koristi za ugljikove čelika.
Slana voda: otopina soli ili alkalije u vodi koja ima veći kapacitet hlađenja na visokim temperaturama u usporedbi s vodom, što je čini pogodnim za ugljične čelike.
•Ulje
Karakteristike: pruža sporiju brzinu hlađenja pri niskim temperaturama (u blizini točke ključanja), što učinkovito smanjuje tendenciju deformacije i pucanja, ali ima nižu sposobnost hlađenja na visokim temperaturama.
Primjena: Pogodno za legure čelika.
Vrste: Uključuje gašenje ulja, strojnog ulja i dizelskog goriva.
Vrijeme grijanja
Vrijeme grijanja sastoji se od brzine grijanja (vrijeme potrebno za postizanje željene temperature) i vremena zadržavanja (vrijeme održavano na ciljnoj temperaturi).
Načela za određivanje vremena grijanja: Osigurajte jednoliku raspodjelu temperature u cijelom obrađenju, unutar i izvana.
Osigurajte potpunu austenitizaciju i da li je formiran austenit ujednačen i u redu.
Osnova za određivanje vremena grijanja: obično se procjenjuje korištenjem empirijskih formula ili određeno eksperimentiranjem.
Ustizanje medija
Dva ključna aspekta:
A. Obiteljska stopa: Veća stopa hlađenja promiče stvaranje martenzita.
B.Residualni stres: veća brzina hlađenja povećava zaostali stres, što može dovesti do veće sklonosti deformacijama i pucanju u radnom komadu.
Ⅶ.normaliziranje
1. Definicija normalizacije
Normalizacija je postupak toplinskog obrade u kojem se čelik zagrijava na temperaturu od 30 ° C do 50 ° C iznad temperature AC3, drži se na toj temperaturi, a zatim hladno hladno da bi se dobila mikrostruktura u blizini ravnotežnog stanja. U usporedbi s žarenjama, normalizacija ima bržu brzinu hlađenja, što rezultira finom bisernom strukturom (P) i većom čvrstoćom i tvrdoćom.
2. Svrha normalizacije
Svrha normalizacije je slična onoj žarenja.
3. Primjene normalizacije
• Uklonite umreženi sekundarni cementit.
• Služiti kao konačna toplinska obrada za dijelove s nižim zahtjevima.
• djeluju kao pripremna toplinska obrada za nisko i srednje ugljikove strukturni čelik za poboljšanje strojnosti.
4. Tipovi žarenja
Prva vrsta žarenja:
Svrha i funkcija: Cilj nije inducirati transformaciju faze, već prelazak čelika iz neuravnoteženog stanja u uravnoteženo stanje.
Vrste:
• Difuzijsko žarenje: ima za cilj homogenizirati sastav uklanjanjem segregacije.
• žarenje rekristalizacije: obnavlja duktilnost uklanjanjem učinaka stvrdnjavanja rada.
• Osporavanje stresa: smanjuje unutarnje naprezanja bez promjene mikrostrukture.
Druga vrsta žarenja:
Svrha i funkcija: Cilj je promijeniti mikrostrukturu i svojstva, postizanje mikrostrukture dominirane bisernom. Ova vrsta također osigurava da distribucija i morfologija bisernih, ferita i karbida ispunjavaju specifične zahtjeve.
Vrste:
• Potpuno žarenje: zagrijava čelik iznad temperature AC3, a zatim ga polako hladi kako bi se stvorila ujednačena biserna konstrukcija.
• Nepotpuno žarenje: zagrijava čelik između temperature AC1 i AC3 kako bi se djelomično transformirao konstrukcija.
• Izotermalno žarenje: zagrijava čelik do iznad AC3, nakon čega slijedi brzo hlađenje do izotermalne temperature i držanja za postizanje željene strukture.
• Sferoidiranje žarenja: proizvodi strukturu sferoidnog karbida, poboljšavajući stroj i žilavost.
Ⅷ.1.definicija toplinske obrade
Toplinska obrada odnosi se na postupak u kojem se metal zagrijava, drži na određenoj temperaturi, a zatim se ohladi dok je u čvrstom stanju da promijeni svoju unutarnju strukturu i mikrostrukturu, postižući tako željena svojstva.
2. Karakteristika toplinske obrade
Toplinska obrada ne mijenja oblik obradnog dijela; Umjesto toga, on mijenja unutarnju strukturu i mikrostrukturu čelika, što zauzvrat mijenja svojstva čelika.
3. Uključite toplinsku obradu
Svrha toplinske obrade je poboljšati mehanička ili preravna svojstva čelika (ili radnog dijela), u potpunosti iskoristiti potencijal čelika, poboljšati kvalitetu radnog dijela i proširiti svoj radni vijek.
4. KLJUČNI ZAKLJUČAK
Hoće li se svojstva materijala mogu poboljšati toplinskim obradom kritički ovisi o tome postoje li promjene u njegovoj mikrostrukturi i strukturi tijekom procesa grijanja i hlađenja.
Post Vrijeme: kolovoz-19-2024