Ⅰ.Grunnhugmyndin um hitameðferð.
A. Grunnhugmyndin um hitameðferð.
Grunnþættir og hlutverkhitameðferð:
1. Upphitun
Tilgangurinn er að fá samræmda og fína austenítbyggingu.
2.Heldur
Markmiðið er að tryggja að vinnustykkið sé vel hitað og koma í veg fyrir afkolun og oxun.
3.Kæling
Markmiðið er að umbreyta austeníti í mismunandi örbyggingar.
Örbyggingar eftir hitameðferð
Á meðan á kælingu stendur eftir hitun og hald, umbreytist austenítið í mismunandi örbyggingar eftir kælihraða. Mismunandi örbyggingar sýna mismunandi eiginleika.
B. Grunnhugmyndin um hitameðferð.
Flokkun byggt á upphitunar- og kæliaðferðum, svo og örbyggingu og eiginleikum stáls
1. Hefðbundin hitameðferð (heildarhitameðferð): Hitun, glæðing, eðlileg, slökknun
2.Yfirborðshitameðferð: Yfirborðsslökkun, Innleiðsluhitun yfirborðsslökkun, logahitun yfirborðsslökkun, rafsnertihitun yfirborðsslökkun.
3.Efnahitameðferð: Kolsýring, nítrun, kolsýring.
4.Önnur hitameðferð: Hitameðferð með stjórnað andrúmslofti, lofttæmihitameðferð, aflögunarhitameðferð.
C.Critical Temperature of Steels
Mikilvægur umbreytingarhiti stáls er mikilvægur grunnur til að ákvarða hitunar-, hald- og kælingarferla meðan á hitameðferð stendur. Það er ákvarðað af járn-kolefni fasa skýringarmyndinni.
Helstu niðurstöður:Raunverulegur mikilvægur umbreytingarhitastig stáls er alltaf á eftir fræðilegu mikilvægu umbreytingarhitastigi. Þetta þýðir að ofhitnun er nauðsynleg við hitun og undirkæling er nauðsynleg við kælingu.
Ⅱ. Glæðing og eðlileg stál
1. Skilgreining á glæðingu
Glæðing felur í sér að hita stál í hitastig yfir eða undir mikilvæga punktinum Ac₁ sem heldur því við það hitastig og kælir það síðan hægt, venjulega innan ofnsins, til að ná uppbyggingu nálægt jafnvægi.
2. Tilgangur glæðingar
① Stilla hörku fyrir vinnslu: Náðu vinnanlega hörku á bilinu HB170 ~ 230.
②Látaðu afgangsstreitu: Kemur í veg fyrir aflögun eða sprungur við síðari ferli.
③Betrumbæta kornbyggingu: Bætir örbygginguna.
④ Undirbúningur fyrir lokahitameðferð: Fær kornótt (kúlulaga) perlít til að slökkva og herða í kjölfarið.
3.Spheroidizing glæðing
Ferlislýsingar: Hitastigið er nálægt Ac₁ punktinum.
Tilgangur: Að kúlulaga sementið eða karbíð í stálinu, sem leiðir til kornótts (kúlulaga) perlíts.
Gildandi svið: Notað fyrir stál með eutectoid og hypereutectoid samsetningu.
4. Dreifandi glæðing (homogenizing annealing)
Aðferðarupplýsingar: Hitastigið er örlítið undir lausnarlínunni á fasamyndinni.
Tilgangur: Að útrýma aðskilnaði.
①Fyrir lág-kolefnisstálmeð kolefnisinnihald minna en 0,25%, eðlilegt er æskilegt fram yfir glæðingu sem undirbúningshitameðferð.
②Fyrir meðalkolefnisstál með kolefnisinnihald á milli 0,25% og 0,50%, er annaðhvort hægt að nota glæðingu eða eðlilega sem undirbúningshitameðferð.
③Fyrir meðal- til hákolefnisstál með kolefnisinnihald á milli 0,50% og 0,75%, er mælt með fullri glæðingu.
④Fyrir há-kolefnisstálmeð meira kolefnisinnihald en 0,75%, er eðlileg fyrst notuð til að útrýma netkerfi Fe₃C, fylgt eftir með kúluglæðingu.
Ⅲ.Slökkun og temprun á stáli
A.Quenching
1. Skilgreining á slökkvi: Slökkun felur í sér að hita stál í ákveðið hitastig yfir Ac₃ eða Ac₁ punkti, halda því við það hitastig og síðan kæla það á hraða sem er meiri en mikilvægur kælihraði til að mynda martensít.
2. Tilgangur slökunar: Aðalmarkmiðið er að fá martensít (eða stundum lægra bainít) til að auka hörku og slitþol stálsins. Slökkun er eitt mikilvægasta hitameðhöndlunarferlið fyrir stál.
3.Ákvörðun slökkvihitastigs fyrir mismunandi gerðir af stáli
Hypoeutectoid Stál: Ac₃ + 30°C til 50°C
Eutectoid og Hypereutectoid stál: Ac₁ + 30°C til 50°C
Stálblendi: 50°C til 100°C yfir mikilvægu hitastigi
4. Kælingareiginleikar tilvalins slökkvimiðils:
Hæg kæling fyrir „nef“ hitastig: Til að draga nægilega úr hitauppstreymi.
Mikil kæligeta nálægt "nef" hitastigi: Til að forðast myndun ómartensitic mannvirkja.
Hæg kæling nálægt M₅ punkti: Til að lágmarka streitu sem stafar af martensitic umbreytingu.
5. Slökkviaðferðir og eiginleikar þeirra:
①Einföld slökkvibúnaður: Auðvelt í notkun og hentugur fyrir lítil, einföld löguð vinnustykki. Örbyggingin sem myndast er martensít (M).
②Double quenching: Flóknari og erfiðara að stjórna, notað fyrir flókið lagað kolefnisstál og stærri vinnustykki úr álstáli. Örbyggingin sem myndast er martensít (M).
③ Broken quenching: Flóknara ferli, notað fyrir stór, flókin álstál vinnustykki. Örbyggingin sem myndast er martensít (M).
④Isothermal quenching: Notað fyrir lítil, flókin vinnustykki með miklar kröfur. Örbyggingin sem myndast er lægra bainít (B).
6.Þættir sem hafa áhrif á herðleika
Styrkleiki fer eftir stöðugleika ofurkælda austenítsins í stáli. Því meiri sem stöðugleiki ofurkælda austenítsins er, því betri herðni og öfugt.
Þættir sem hafa áhrif á stöðugleika ofurkælds austeníts:
Staðsetning C-ferilsins: Ef C-ferillinn færist til hægri minnkar mikilvægur kælihraði fyrir slökkvun, sem bætir herðleikann.
Helstu niðurstöður:
Sérhver þáttur sem færir C-ferilinn til hægri eykur herðni stálsins.
Aðalþáttur:
Efnasamsetning: Fyrir utan kóbalt (Co), auka öll málmblöndurefni sem eru leyst upp í austeníti herðni.
Því nær sem kolefnisinnihaldið er samsetningu eutectoids í kolefnisstáli, því meira færist C-ferillinn til hægri og því meiri herðni.
7.Ákvörðun og framsetning hersluhæfni
①End Quench Hardenability Test: Hardenability er mæld með end-quench prófunaraðferðinni.
②Aðferð við mikilvæga slökkviþvermál: Mikilvæga slökkviþvermálið (D₀) táknar hámarksþvermál stáls sem hægt er að herða að fullu í ákveðnum slökkvimiðli.
B. Hitun
1. Skilgreining á Tempering
Hitun er hitameðhöndlunarferli þar sem slökkt stál er endurhitað að hitastigi undir A₁ punktinum, haldið við það hitastig og síðan kælt niður í stofuhita.
2. Tilgangur temprun
Draga úr eða útrýma afgangsstreitu: Kemur í veg fyrir aflögun eða sprungur á vinnustykkinu.
Minnka eða útrýma leifar af austeníti: Stöðugir mál vinnustykkisins.
Útrýma brothættu slökktu stáls: Stillir örbyggingu og eiginleika til að uppfylla kröfur vinnustykkisins.
Mikilvæg athugasemd: Stál ætti að vera mildað tafarlaust eftir að slökkt hefur verið.
3.Herðunarferli
1.Low Tempering
Tilgangur: Til að draga úr slökkviálagi, bæta hörku vinnustykkisins og ná mikilli hörku og slitþol.
Hitastig: 150°C ~ 250°C.
Afköst: hörku: HRC 58 ~ 64. Mikil hörku og slitþol.
Notkun: Verkfæri, mót, legur, karburaðir hlutar og yfirborðshertir hlutir.
2.Hátt temprun
Tilgangur: Að ná mikilli hörku ásamt nægilegum styrk og hörku.
Hitastig: 500°C ~ 600°C.
Afköst: hörku: HRC 25 ~ 35. Góðir heildar vélrænni eiginleikar.
Notkun: Skaft, gír, tengistangir osfrv.
Varmahreinsun
Skilgreining: Slökkun fylgt eftir með háhitahitun er kölluð varmahreinsun, eða einfaldlega mildun. Stál sem er meðhöndlað með þessu ferli hefur framúrskarandi heildarafköst og er mikið notað.
Ⅳ.Yfirborðshitameðferð á stáli
A. Yfirborðsslökkun á stáli
1. Skilgreining á yfirborðsherðingu
Yfirborðsherðing er hitameðhöndlunarferli sem er hannað til að styrkja yfirborðslag vinnustykkis með því að hita það hratt til að umbreyta yfirborðslaginu í austenít og kæla það síðan hratt. Þetta ferli er framkvæmt án þess að breyta efnasamsetningu stálsins eða kjarnabyggingu efnisins.
2. Efni sem notuð eru til yfirborðsherðingar og uppbyggingar eftir herðingu
Efni notuð til yfirborðsherðingar
Dæmigert efni: Miðlungs kolefnisstál og miðlungs kolefnisblendi.
Formeðferð: Dæmigert ferli: Hitun. Ef kjarnaeiginleikar eru ekki mikilvægir er hægt að nota staðlaða í staðinn.
Uppbygging eftir herðingu
Yfirborðsuppbygging: Yfirborðslagið myndar venjulega herta uppbyggingu eins og martensít eða bainít, sem veitir mikla hörku og slitþol.
Kjarnabygging: Kjarni stálsins heldur almennt upprunalegri uppbyggingu sinni, svo sem perlít eða mildað ástand, allt eftir formeðferðarferlinu og eiginleikum grunnefnisins. Þetta tryggir að kjarninn viðheldur góðri hörku og styrk.
B.Eiginleikar örvunar yfirborðs herða
1.Hátt hitunarhitastig og hröð hitastigshækkun: Framleiðsluyfirborðsherðing felur venjulega í sér hátt hitunarhitastig og hraðan upphitunarhraða, sem gerir kleift að hitna hratt á stuttum tíma.
2.Fín Austenít kornbygging í yfirborðslaginu: Við hraðri upphitun og síðari slökkviferli myndar yfirborðslagið fínt austenítkorn. Eftir slökkvun samanstendur yfirborðið fyrst og fremst af fínu martensíti, með hörku að jafnaði 2-3 HRC hærri en hefðbundin slökkvun.
3.Góð yfirborðsgæði: Vegna stutts upphitunartíma er yfirborð vinnustykkisins minna viðkvæmt fyrir oxun og afkolun, og aflögun af völdum slökkunar er lágmarkað, sem tryggir góða yfirborðsgæði.
4.High þreytustyrkur: Martensitic fasa umbreytingin í yfirborðslaginu myndar þrýstiálag, sem eykur þreytustyrk vinnustykkisins.
5.High Framleiðslu skilvirkni: Framleiðslu yfirborðsherðing er hentugur fyrir fjöldaframleiðslu, sem býður upp á mikla rekstrarhagkvæmni.
C.Flokkun efnahitameðferðar
Kolsýring, uppkolun, uppkolun, krómun, kísill, kísill, kísill, kolefnishreinsun, borkolun
D. Gas Carburizing
Gaskolun er ferli þar sem vinnustykki er sett í lokaðan gaskolunarofn og hitaður upp í hitastig sem breytir stálinu í austenít. Síðan er kolefnisefni dreypt inn í ofninn, eða kolefnisloft er beint inn, sem gerir kolefnisatómum kleift að dreifast inn í yfirborðslag vinnustykkisins. Þetta ferli eykur kolefnisinnihald (wc%) á yfirborði vinnustykkisins.
√ Kolefnisefni:
•Kolefnisríkar lofttegundir: Svo sem kolgas, fljótandi jarðolíugas (LPG) o.fl.
•Lífrænir vökvar: Svo sem steinolía, metanól, bensen o.fl.
√ Færibreytur kolefnisferlis:
•Kúluhitastig: 920~950°C.
•Kúlatími: Fer eftir æskilegri dýpt kolvetnalagsins og hitastigi uppkolunar.
E.Heat Treatment After Carburizing
Stál verður að gangast undir hitameðferð eftir kolvetni.
Hitameðferðarferli eftir kolefnissetningu:
√Quenching + Lághitatemprun
1.Bein slokknun eftir forkælingu + lághitatemprun: Vinnustykkið er forkælt frá kolefnishitastigi í rétt yfir Ar₁ hitastigi kjarnans og síðan slökkt strax, fylgt eftir með lághitahitun við 160~180°C.
2.Single quenching eftir forkælingu + lághitatemprun: Eftir kolvetsingu er vinnustykkið hægt kælt niður í stofuhita, síðan endurhitað til að slökkva og hitastig við lágan hita.
3.Tvöfaldur slökkvibúnaður eftir forkælingu + lághitatemprun: Eftir kolvetni og hæga kælingu fer vinnustykkið í tvö stig upphitunar og slökkunar, fylgt eftir með lághitatemprun.
Ⅴ.Kemísk hitameðferð á stáli
1. Skilgreining á efnahitameðferð
Efnahitameðferð er hitameðhöndlunarferli þar sem stálvinnustykki er sett í tiltekinn virkan miðil, hitaður og haldið við hitastig, sem gerir virku frumeindunum í miðlinum kleift að dreifa inn í yfirborð vinnustykkisins. Þetta breytir efnasamsetningu og örbyggingu yfirborðs vinnustykkisins og breytir þar með eiginleika þess.
2.Basic Process of Chemical Heat Treatment
Niðurbrot: Við upphitun brotnar virki miðillinn niður og losar virk frumeindir.
Frásog: Virku atómin aðsogast af yfirborði stálsins og leysast upp í fastri lausn stálsins.
Dreifing: Virku atómin sem eru frásogast og leyst upp á yfirborði stálsins flytjast inn í það.
Tegundir örvunar yfirborðsherðingar
a.Hátíðni örvunarhitun
Núverandi tíðni: 250~300 kHz.
Hert lagsdýpt: 0,5~2,0 mm.
Notkun: Meðalstór og lítil einingargír og lítil til meðalstór stokka.
b.Meðaltíðni örvunarhitun
Núverandi tíðni: 2500~8000 kHz.
Hert lagsdýpt: 2~10 mm.
Notkun: Stærri skaft og stór til meðalstór einingargír.
c.Power-Tíðni Induction Hitun
Núverandi tíðni: 50 Hz.
Hert lagsdýpt: 10~15 mm.
Notkun: Vinnuhlutir sem þurfa mjög djúpt hert lag.
3. Framleiðslu yfirborðsherðing
Grundvallarregla innleiðslu yfirborðsherðingar
Húðáhrif:
Þegar riðstraumur í framleiðsluspólunni veldur straumi á yfirborði vinnustykkisins, er meirihluti framkallaðs straums einbeitt nálægt yfirborðinu á meðan nánast enginn straumur fer í gegnum innra hluta vinnustykkisins. Þetta fyrirbæri er þekkt sem húðáhrif.
Meginregla örvunar yfirborðsherðingar:
Byggt á húðáhrifum er yfirborð vinnustykkisins hratt hitað upp í austenitizing hitastig (hækkar upp í 800 ~ 1000 ° C á nokkrum sekúndum), en innra hluta vinnustykkisins helst nánast óhitað. Vinnustykkið er síðan kælt með vatnsúðun, þannig að yfirborð harðna.
4. Skapleysi
Temperandi stökkleiki í slökktu stáli
Hitunarbrot vísar til fyrirbærisins þar sem höggseigni slökktu stáls minnkar verulega þegar mildað er við ákveðna hitastig.
Fyrsta tegund temprunar brothættu
Hitastig: 250°C til 350°C.
Eiginleikar: Ef slökkt stál er mildað innan þessa hitastigssviðs, er mjög líklegt að það komi fram þessa tegund af temprunarstökkleika, sem ekki er hægt að útrýma.
Lausn: Forðist að herða slökkt stál innan þessa hitastigs.
Fyrsta tegund temprunarbrots er einnig þekkt sem lághitahitunarbrot eða óafturkræf temprunarbrot.
Ⅵ.Hindrun
1. Hitun er lokahitameðferðarferli sem fylgir slökkvun.
Af hverju þarf slökkt stál að herða?
Örbygging eftir slökkvun: Eftir slökkun samanstendur örbygging stáls venjulega af martensíti og austenítleifum. Báðir eru metstöðugir fasar og munu umbreytast við ákveðnar aðstæður.
Eiginleikar martensíts: Martensít einkennist af mikilli hörku en einnig mikilli stökkleika (sérstaklega í nálarlíku martensíti með mikið kolefni), sem uppfyllir ekki frammistöðukröfur fyrir mörg forrit.
Einkenni martensítumbreytingar: Umbreytingin í martensít á sér stað mjög hratt. Eftir að slökkt hefur verið hefur vinnuhlutinn afgangs innri spennu sem getur leitt til aflögunar eða sprungna.
Ályktun: Ekki er hægt að nota vinnustykkið beint eftir slökkvun! Hitun er nauðsynleg til að draga úr innri álagi og bæta hörku vinnustykkisins, sem gerir það hentugt til notkunar.
2. Mismunur á hersluhæfni og herslugetu:
Herðni:
Herðleiki vísar til getu stáls til að ná ákveðinni dýpt herðingar (dýpt hertu lagsins) eftir slökun. Það fer eftir samsetningu og uppbyggingu stálsins, sérstaklega málmblöndur þess og gerð stálsins. Herðni er mælikvarði á hversu vel stálið getur harðnað alla þykkt þess meðan á slökkviferlinu stendur.
hörku (herðingargeta):
Hörku, eða herðingargeta, vísar til hámarks hörku sem hægt er að ná í stáli eftir slökkvun. Það er að miklu leyti undir áhrifum af kolefnisinnihaldi stálsins. Hærra kolefnisinnihald leiðir almennt til meiri mögulegrar hörku, en það getur verið takmarkað af málmblöndurhlutum stálsins og skilvirkni slökkviferlisins.
3.Hardenability af stáli
√Hernunarhugtakið
Hertanleiki vísar til getu stáls til að ná ákveðnu dýpi martensítískrar herðingar eftir að það hefur slökkt frá austenitizing hitastigi. Í einfaldari skilmálum er það hæfni stáls til að mynda martensít við slökun.
Mæling á hörku
Stærð hertanleika er gefin til kynna með dýpt hertu lagsins sem fæst við tilgreind skilyrði eftir slökkvun.
Hert lagdýpt: Þetta er dýptin frá yfirborði vinnustykkisins til svæðisins þar sem uppbyggingin er hálf martensít.
Algengar slökkvimiðlar:
•Vatn
Einkenni: Hagkvæmt með sterka kælingargetu, en hefur háan kælihraða nálægt suðumarki, sem getur leitt til of mikillar kælingar.
Notkun: Venjulega notað fyrir kolefnisstál.
Saltvatn: Lausn af salti eða basa í vatni, sem hefur meiri kæligetu við háan hita miðað við vatn, sem gerir það hentugt fyrir kolefnisstál.
•Olía
Eiginleikar: Veitir hægari kælihraða við lágt hitastig (nálægt suðumarki), sem dregur í raun úr tilhneigingu til aflögunar og sprungna, en hefur minni kælingargetu við háan hita.
Notkun: Hentar fyrir stálblendi.
Gerðir: Inniheldur slökkviolíu, vélolíu og dísilolíu.
Upphitunartími
Upphitunartími samanstendur af bæði hitunarhraða (tími sem það tekur að ná æskilegu hitastigi) og biðtíma (tími sem haldið er við markhitastig).
Meginreglur til að ákvarða hitunartíma: Tryggðu jafna hitadreifingu um vinnustykkið, bæði innan og utan.
Gakktu úr skugga um algjöra austenitization og að austenítið sem myndast sé einsleitt og fínt.
Grunnur til að ákvarða hitunartíma: Venjulega áætlað með reynsluformúlum eða ákvarðað með tilraunum.
Quenching Media
Tveir lykilþættir:
a.Kælingarhraði: Hærri kælihraði stuðlar að myndun martensíts.
b.Leifspenna: Hærri kælihraði eykur afgangsspennu, sem getur leitt til meiri tilhneigingar til aflögunar og sprungna í vinnustykkinu.
Ⅶ.Venjulegur
1. Skilgreining á Normalizing
Normalizing er hitameðhöndlunarferli þar sem stál er hitað í hitastig 30°C til 50°C yfir Ac3 hitastigi, haldið við það hitastig og síðan loftkælt til að fá örbyggingu nálægt jafnvægisástandi. Samanborið við glæðingu hefur normalizing hraðari kælihraða, sem leiðir til fínni perlítbyggingar (P) og meiri styrkleika og hörku.
2. Tilgangur að staðla
Tilgangurinn með því að staðla er svipaður og með glæðingu.
3. Notkun normalizing
•Fjarlægðu nettengt aukasementít.
•Þjóna sem lokahitameðferð fyrir hluta með minni kröfur.
• Virka sem undirbúningshitameðferð fyrir burðarstál með lágt og meðalstór kolefni til að bæta vinnsluhæfni.
4. Tegundir glæðingar
Fyrsta tegund glæðingar:
Tilgangur og virkni: Markmiðið er ekki að framkalla fasabreytingu heldur að skipta stálinu úr ójafnvægi í jafnvægisástand.
Tegundir:
•Diffusion annealing: Miðar að því að einsleita samsetninguna með því að útrýma aðskilnaði.
•Endurkristöllunarglæðing: Endurheimtir sveigjanleika með því að útrýma áhrifum vinnuherðingar.
•Álagslosun: Dregur úr innri álagi án þess að breyta örbyggingunni.
Önnur tegund glæðingar:
Tilgangur og virkni: Miðar að því að breyta örbyggingu og eiginleikum, ná fram perlítráðandi örbyggingu. Þessi tegund tryggir einnig að dreifing og formgerð perlíts, ferríts og karbíða uppfylli sérstakar kröfur.
Tegundir:
•Fullglæðing: Hitar stálið yfir Ac3 hitastigi og kælir það síðan hægt og rólega til að mynda samræmda perlítbyggingu.
•Ófullgerð glæðing: Hitar stálið á milli Ac1 og Ac3 hitastig til að umbreyta byggingunni að hluta.
•Isothermal annealing: Hitar stálið upp fyrir Ac3, fylgt eftir með hraðri kælingu í jafnhita og haldið til að ná æskilegri uppbyggingu.
•Kúlueyðandi glæðing: Framleiðir kúlulaga karbíðbyggingu, bætir vélhæfni og hörku.
Ⅷ.1.Skilgreining á hitameðferð
Með hitameðferð er átt við ferli þar sem málmur er hitaður, haldið við ákveðið hitastig og síðan kældur á meðan hann er í föstu ástandi til að breyta innri uppbyggingu hans og örbyggingu og ná þar með tilætluðum eiginleikum.
2.Eiginleikar hitameðferðar
Hitameðferð breytir ekki lögun vinnustykkisins; í staðinn breytir það innri byggingu og örbyggingu stálsins sem aftur breytir eiginleikum stálsins.
3.Tilgangur hitameðferðar
Tilgangur hitameðhöndlunar er að bæta vélræna eða vinnslueiginleika stáls (eða vinnuhluta), fullnýta möguleika stálsins, auka gæði vinnustykkisins og lengja endingartíma þess.
4.Lykil Niðurstaða
Hvort hægt sé að bæta eiginleika efnis með hitameðhöndlun fer mjög eftir því hvort breytingar verða á örbyggingu þess og uppbyggingu meðan á hitunar- og kælingarferlinu stendur.
Birtingartími: 19. ágúst 2024