Ⅰ. Det grunnleggende konseptet med varmebehandling.
A. Det grunnleggende konseptet med varmebehandling.
De grunnleggende elementene og funksjonene tilvarmebehandling:
1.varme
Hensikten er å oppnå en enhetlig og fin austenittstruktur.
2.hold
Målet er å sikre at arbeidsstykket er grundig oppvarmet og å forhindre dekarburisering og oksidasjon.
3. Kjøling
Målet er å transformere austenitt til forskjellige mikrostrukturer.
Mikrostrukturer etter varmebehandling
Under kjøleprosessen etter oppvarming og holding, forvandles austenitten til forskjellige mikrostrukturer avhengig av kjølehastigheten. Ulike mikrostrukturer viser forskjellige egenskaper.
B. Det grunnleggende konseptet med varmebehandling.
Klassifisering basert på oppvarmings- og kjølemetoder, samt mikrostruktur og egenskaper til stål
1. Konvensjonell varmebehandling (generell varmebehandling): temperering, annealing, normalisering, slukking
2. Surface varmebehandling: overflatelukking, induksjon Oppvarming av overflate, slukking av flammevarmeoverflaten, slukking av elektrisk kontaktvarmeoverflate.
3. Kjemisk varmebehandling: forgassende, nitriding, karbonitriding.
4. Andre varmebehandlinger: Kontrollert atmosfære Varmebehandling, vakuumvarmebehandling, deformasjonsvarmebehandling.
C. Kritisk temperatur på stål
Den kritiske transformasjonstemperaturen på stål er et viktig grunnlag for å bestemme oppvarmings-, holdings- og kjøleprosessene under varmebehandling. Det bestemmes av jernkarbonfasediagrammet.
Nøkkelkonklusjon:Den faktiske kritiske transformasjonstemperaturen på stål henger alltid etter den teoretiske kritiske transformasjonstemperaturen. Dette betyr at overoppheting er nødvendig under oppvarming, og underkjøling er nødvendig under avkjøling.
Ⅱ
1. Definisjon av annealing
Annealing innebærer oppvarming av stål til en temperatur over eller under det kritiske punktet AC₁ som holder det ved den temperaturen, og deretter sakte avkjøling, vanligvis i ovnen, for å oppnå en struktur nær likevekt.
2. Formålet med annealing
① Justert hardhet for maskinering: oppnå maskinbar hardhet i området HB170 ~ 230.
② Lær gjenværende stress: forhindrer deformasjon eller sprekker under påfølgende prosesser.
③ REFINERE KRAIN STRUKTUR: Forbedrer mikrostrukturen.
④ Forberedelse for endelig varmebehandling: oppnår granulær (sfæroidisert) perlitt for påfølgende slukking og temperering.
3. SPHEROIDISERING ANHANDING
Prosessspesifikasjoner: Oppvarmingstemperaturen er nær AC₁ -punktet.
Formål: Å sfære sementitten eller karbider i stålet, noe som resulterer i granulær (sfæroidisert) perlitt.
Gjeldende område: Brukes for stål med eutektoid og hypereutektoidkomposisjoner.
4.Diffusing Annealing (homogeniserende annealing)
Prosessspesifikasjoner: Oppvarmingstemperaturen er litt under solvuslinjen på fasediagrammet.
Formål: Å eliminere segregering.
① for lav-karbonstålMed karboninnhold mindre enn 0,25%, foretrekkes normalisering fremfor annealing som en forberedende varmebehandling.
② For middels karbonstål med karboninnhold mellom 0,25% og 0,50%, enten annealing eller normalisering kan brukes som forberedende varmebehandling.
③ For middels til høyt karbonstål med karboninnhold mellom 0,50% og 0,75%, anbefales full annealing.
④ for høy-karbonstålMed karboninnhold større enn 0,75%, brukes normalisering først til å eliminere nettverk Fe₃c, etterfulgt av sfæroidisering av annealing.
Ⅲ. Kortstenging og temperering av stål
A. Quenching
1. Definisjon av slukking: slukking innebærer oppvarmingsstål til en viss temperatur over AC₃- eller AC₁ -punktet, holder det ved den temperaturen, og deretter avkjøling av den med en hastighet som er større enn den kritiske kjølehastigheten for å danne martensitt.
2. Formålet med å slukke: Det primære målet er å oppnå martensitt (eller noen ganger lavere bainitt) for å øke hardheten og slitestyrken til stålet. Slukking er en av de viktigste varmebehandlingsprosessene for stål.
3. Bestemmende slukkende temperaturer for forskjellige ståltyper
Hypoeutektoidstål: Ac₃ + 30 ° C til 50 ° C
Eutektoid og hypereutektoidstål: AC₁ + 30 ° C til 50 ° C
Legeringsstål: 50 ° C til 100 ° C over den kritiske temperaturen
4. Kjølegenskaper ved et ideelt slukningsmedium:
Sakte avkjøling før "nese" -temperatur: for å redusere termisk stress tilstrekkelig.
Høy kjølekapasitet nær "nese" -temperatur: for å unngå dannelse av ikke-m-martensittiske strukturer.
Sakte avkjøling nær M₅ -punkt: For å minimere stresset indusert av martensittisk transformasjon.
5. Knytingsmetoder og deres egenskaper:
①Simple slukking: Enkel å betjene og egnet for små, enkle formede arbeidsstykker. Den resulterende mikrostrukturen er martensitt (m).
② Double slukking: mer kompleks og vanskelig å kontrollere, brukt til kompleks formet høyt karbonstål og større legeringsstålarbeid. Den resulterende mikrostrukturen er martensitt (m).
③Bruken slukking: en mer kompleks prosess, brukt for store, komplekse formede legeringsstålarbeidstykker. Den resulterende mikrostrukturen er martensitt (m).
④isotermisk slukking: Brukes til små, komplekse formede arbeidsstykker med høye krav. Den resulterende mikrostrukturen er lavere bainitt (B).
6.Faktorer som påvirker herdbarhet
Nivået av herdbarhet avhenger av stabiliteten til den superkjølte austenitten i stål. Jo høyere stabilitet av den superkjølte austenitten, jo bedre er herdbarhet og omvendt.
Faktorer som påvirker stabiliteten til superkjølt austenitt:
Posisjonen til C-kurven: Hvis C-kurven skifter til høyre, avtar den kritiske kjølehastigheten for slukking, noe som forbedrer herdbarheten.
Nøkkelkonklusjon:
Enhver faktor som forskyver C-kurven til høyre øker stålets herdbarhet.
Hovedfaktor:
Kjemisk sammensetning: Bortsett fra kobolt (CO) øker alle legeringselementer oppløst i austenitt herdbarhet.
Jo nærmere karboninnholdet er eutektoidsammensetningen i karbonstål, jo mer skifter C-Curve til høyre, og desto høyere herderbarhet.
7. Bestemmelse og representasjon av herdbarhet
①Ed slukk herdbarhetstest: herdbarhet måles ved bruk av end-quench-testmetoden.
② Kritisk quench -diametermetode: Den kritiske slukningsdiameteren (D₀) representerer den maksimale diameteren på stål som kan herdes helt i et spesifikt slukkingsmedium.
B.Tempering
1. Definisjon av temperering
Tempering er en varmebehandlingsprosess der slukket stål blir oppvarmet til en temperatur under A₁ -punktet, holdes ved den temperaturen og deretter avkjølt til romtemperatur.
2. Formål med temperering
Reduser eller eliminerer gjenværende stress: forhindrer deformasjon eller sprekker i arbeidsstykket.
Reduser eller eliminerer gjenværende austenitt: Stabiliserer dimensjonene til arbeidsstykket.
Fjern sprøhet av slukket stål: justerer mikrostrukturen og egenskapene for å oppfylle arbeidsstykkets krav.
Viktig merknad: Stål skal tempereres omgående etter slukking.
3.Temperingsprosesser
1. Lav temperering
Formål: Å redusere slukking av stress, forbedre seigheten i arbeidsstykket og oppnå høy hardhet og slitasje motstand.
Temperatur: 150 ° C ~ 250 ° C.
Ytelse: Hardhet: HRC 58 ~ 64. Høy hardhet og slitasje.
Bruksområder: Verktøy, muggsopp, lagre, karburiserte deler og overflateherdede komponenter.
2. Høy temperering
Formål: Å oppnå høy seighet sammen med tilstrekkelig styrke og hardhet.
Temperatur: 500 ° C ~ 600 ° C.
Ytelse: Hardhet: HRC 25 ~ 35. Gode samlede mekaniske egenskaper.
Bruksområder: sjakter, gir, tilkoblingsstenger osv.
Termisk raffinering
Definisjon: Slukking etterfulgt av temperering av høy temperatur kalles termisk raffinering, eller bare temperering. Stålbehandlet av denne prosessen har utmerket generell ytelse og er mye brukt.
Ⅳ.Surface varmebehandling av stål
A.Surface slukking av stål
1. Definisjon av overflateherding
Overflateherding er en varmebehandlingsprosess designet for å styrke overflatelaget til et arbeidsstykke ved å raskt varme det for å transformere overflatelaget til austenitt og deretter raskt avkjøle det. Denne prosessen utføres uten å endre stålets kjemiske sammensetning eller kjernestrukturen til materialet.
2. Materialer brukt til overflateherding og etterherdende struktur
Materialer som brukes til overflateherding
Typiske materialer: middels karbonstål og middels karbonlegeringsstål.
Forbehandling: Typisk prosess: temperering. Hvis kjerneegenskapene ikke er kritiske, kan normalisering brukes i stedet.
Postherding struktur
Overflatestruktur: Overflatelaget danner typisk en herdet struktur som martensitt eller bainitt, som gir høy hardhet og slitestyrke.
Kjernestruktur: Kjernen i stålet beholder generelt sin opprinnelige struktur, for eksempel perlitt eller herdet tilstand, avhengig av forbehandlingsprosessen og egenskapene til basismaterialet. Dette sikrer at kjernen opprettholder god seighet og styrke.
B.Karakteristikker av induksjonsoverflateherding
1. Høy oppvarmingstemperatur og rask temperaturøkning: Høring av induksjonsoverflater innebærer typisk høye oppvarmingstemperaturer og hurtigvarmehastigheter, noe som gir rask oppvarming i løpet av kort tid.
2. Fine austenittkornstruktur i overflatelaget: Under den raske oppvarmingen og påfølgende slukkingsprosessen danner overflatelaget fine austenittkorn. Etter slukking består overflaten først og fremst av fin martensitt, med hardhet typisk 2-3 HRC høyere enn konvensjonell slukking.
3. God overflatekvalitet: På grunn av den korte oppvarmingstiden er arbeidsstykkets overflate mindre utsatt for oksidasjon og dekarburisering, og slukkende indusert deformasjon minimeres, noe som sikrer god overflatekvalitet.
4. Høy utmattelsesstyrke: Den martensitiske fase -transformasjonen i overflatelaget genererer trykkspenning, noe som øker utmattelsesstyrken til arbeidsstykket.
5. Høy produksjonseffektivitet: Harding av induksjonsoverflater er egnet for masseproduksjon, og gir høy driftseffektivitet.
C. Klassifisering av kjemisk varmebehandling
Forgarburisering, forgasselse, forgasselse, kromisering, silikonisering, silikonisering, silikonisering, karbonitriding, borokarburisering
D.gas forgassering
Gassforgassering er en prosess der et arbeidsstykke plasseres i en forseglet gassforgassende ovn og oppvarmet til en temperatur som transformerer stålet til austenitt. Deretter blir et forgasseringsmiddel dryppet inn i ovnen, eller en forgassende atmosfære blir direkte introdusert, slik at karbonatomer kan diffundere inn i overflatelaget på arbeidsstykket. Denne prosessen øker karboninnholdet (WC%) på arbeidsstykkets overflate.
√ Carburizing Agents:
• Karbonrike gasser: som kullgass, flytende petroleumsgass (LPG), etc.
• Organiske væsker: som parafin, metanol, benzen, etc.
√ Carburizing Process Parameters:
• Forgodningstemperatur: 920 ~ 950 ° C.
• Forgasseringstid: Avhenger av ønsket dybde i det karburiserte laget og forgassetemperaturen.
E.varmebehandling etter forgasselse
Stål må gjennomgå varmebehandling etter forgasselse.
Varmebehandlingsprosess etter forgasselse:
√ Quenching + lavtemperatur Tempering
1. Direkte slukking etter forkjøling + temperering med lav temperatur: Arbeidsstykket er forkjølt fra forgassetemperaturen til rett over kjernes ar₁-temperatur og deretter umiddelbart slukket, etterfulgt av temperering med lav temperatur ved 160 ~ 180 ° C.
2.Single slukking etter forkjøling + temperering med lav temperatur: Etter forgasselse blir arbeidsstykket sakte avkjølt til romtemperatur, og deretter oppvarmet for slukking og temperering med lav temperatur.
3. Doble slukking etter forkjøling + temperering med lav temperatur: Etter forgasselse og langsom avkjøling gjennomgår arbeidsstykket to stadier av oppvarming og slukking, etterfulgt av temperering med lav temperatur.
Ⅴ.kjemisk varmebehandling av stål
1.Definisjon av kjemisk varmebehandling
Kjemisk varmebehandling er en varmebehandlingsprosess der et stålarbeidsstykke plasseres i et spesifikt aktivt medium, oppvarmet og holdes ved temperatur, slik at de aktive atomene i mediet kan diffundere inn i overflaten av arbeidsstykket. Dette endrer den kjemiske sammensetningen og mikrostrukturen på arbeidsstykkets overflate, og endrer dermed dets egenskaper.
2. Basisk prosess med kjemisk varmebehandling
Nedbrytning: Under oppvarming dekomponerer det aktive mediet, og frigjør aktive atomer.
Absorpsjon: De aktive atomene adsorberes av overflaten av stålet og oppløses i den faste oppløsningen av stålet.
Diffusjon: De aktive atomene absorberes og oppløst på overflaten av stålet vandrer inn i det indre.
Typer induksjonsoverflateherding
A. Høyfrekvensinduksjonsoppvarming
Gjeldende frekvens: 250 ~ 300 kHz.
Herdet lagdybde: 0,5 ~ 2,0 mm.
Bruksområder: Medium og små modulhjul og små til mellomstore sjakter.
B.Medium-Frequency induksjonsoppvarming
Gjeldende frekvens: 2500 ~ 8000 kHz.
Herdet lagdybde: 2 ~ 10 mm.
Bruksområder: Større sjakter og store til middels modulgir.
C.Power-frekvensinduksjonsoppvarming
Gjeldende frekvens: 50 Hz.
Herdet lagdybde: 10 ~ 15 mm.
Bruksområder: Arbeidsstykker som krever et veldig dypt herdet lag.
3. Induksjonsoverflateherding
Grunnleggende prinsipp for induksjonsoverflateherding
Hudeffekt:
Når vekselstrøm i induksjonsspolen induserer en strøm på overflaten av arbeidsstykket, er majoriteten av den induserte strømmen konsentrert nær overflaten, mens nesten ingen strøm passerer gjennom det indre av arbeidsstykket. Dette fenomenet er kjent som hudeffekten.
Prinsipp for induksjonsoverflateherding:
Basert på hudeffekten blir overflaten på arbeidsstykket raskt oppvarmet til den austenitiserende temperaturen (stiger til 800 ~ 1000 ° C på noen få sekunder), mens det indre av arbeidsstykket forblir nesten uoppvarmet. Arbeidsstykket avkjøles deretter ved vannsprøyting, og oppnår overflateherding.
4.Temper sprøhet
Temperende sprøhet i slukket stål
Tempering av sprøhet refererer til fenomenet der påvirkningen av slukket stål betydelig avtar når det er temperert ved visse temperaturer.
Første type tempererende sprøhet
Temperaturområde: 250 ° C til 350 ° C.
Karakteristikker: Hvis slukket stål er temperert innenfor dette temperaturområdet, er det høyst sannsynlig å utvikle denne typen tempererende sprøhet, som ikke kan elimineres.
Løsning: Unngå temperering av slukket stål innenfor dette temperaturområdet.
Den første typen tempererende sprøhet er også kjent som lavtemperatur tempererende sprøhet eller irreversibel tempererende sprøhet.
Ⅵ.Tempering
1.Tempering er en endelig varmebehandlingsprosess som følger slukking.
Hvorfor trenger slukkede stål temperering?
Mikrostruktur etter slukking: Etter slukking består mikrostrukturen av stål typisk av martensitt og gjenværende austenitt. Begge er metastabile faser og vil transformere under visse forhold.
Egenskaper for martensitt: Martensite er preget av høy hardhet, men også høy sprøhet (spesielt i nållignende martensitt med høy karbon), som ikke oppfyller ytelseskravene for mange applikasjoner.
Kjennetegn på martensittisk transformasjon: Transformasjonen til martensitt skjer veldig raskt. Etter slukking har arbeidsstykket gjenværende interne påkjenninger som kan føre til deformasjon eller sprekker.
Konklusjon: Arbeidsstykket kan ikke brukes direkte etter slukking! Tempering er nødvendig for å redusere interne påkjenninger og forbedre seigheten i arbeidsstykket, noe som gjør det egnet for bruk.
2. Avvik mellom herdbarhet og herdingskapasitet:
Herlighet:
Herdbarhet refererer til stålens evne til å oppnå en viss dybde av herding (dybden i det herdede laget) etter slukking. Det avhenger av stålets sammensetning og struktur, spesielt dens legeringselementer og type stål. Herdbarhet er et mål på hvor godt stålet kan herde gjennom sin tykkelse under slukkingsprosessen.
Hardhet (herdingskapasitet):
Hardhet, eller herdingskapasitet, refererer til den maksimale hardheten som kan oppnås i stålet etter slukking. Det påvirkes i stor grad av karboninnholdet i stålet. Høyere karboninnhold fører generelt til høyere potensiell hardhet, men dette kan begrenses av stålets legeringselementer og effektiviteten av slukkingsprosessen.
3.Hardenabilitet av stål
√ Konsept av herdbarhet
Herdbarhet refererer til stålens evne til å oppnå en viss dybde av martensittisk herding etter å ha slukket fra den austenitiserende temperaturen. For enklere vilkår er det stålens evne til å danne martensitt under slukking.
Måling av herdbarhet
Størrelsen på herdbarhet indikeres av dybden i det herdede laget oppnådd under spesifiserte forhold etter slukking.
Herdet lagdybde: Dette er dybden fra overflaten av arbeidsstykket til regionen der strukturen er halvt martensitt.
Vanlige slukende medier:
•Vann
Kjennetegn: Økonomisk med sterk kjøleevne, men har en høy avkjølingshastighet nær kokepunktet, noe som kan føre til overdreven kjøling.
Bruksområde: Vanligvis brukt for karbonstål.
Saltvann: En løsning av salt eller alkali i vann, som har en høyere kjølekapasitet ved høye temperaturer sammenlignet med vann, noe som gjør det egnet for karbonstål.
•Olje
Kjennetegn: gir en langsommere kjølehastighet ved lave temperaturer (nær kokepunktet), noe som effektivt reduserer tendensen til deformasjon og sprekker, men har lavere kjøleevne ved høye temperaturer.
Bruksområde: Passer for legeringsstål.
Typer: Inkluderer slukende olje, maskinolje og diesel.
Oppvarmingstid
Oppvarmingstiden består av både oppvarmingshastigheten (det tar tid for å nå ønsket temperatur) og holdetiden (opprettholdt tid ved måltemperaturen).
Prinsipper for å bestemme oppvarmingstid: Sørg for ensartet temperaturfordeling gjennom arbeidsstykket, både inne og ute.
Sørg for fullstendig austenitisering og at den dannede austenitten er ensartet og fin.
Grunnlag for å bestemme oppvarmingstid: vanligvis estimert ved bruk av empiriske formler eller bestemt gjennom eksperimentering.
Slukende medier
To viktige aspekter:
A.kjølingshastighet: En høyere kjølehastighet fremmer dannelsen av martensitt.
B.Ridual Stress: En høyere kjølehastighet øker gjenværende stress, noe som kan føre til en større tendens til deformasjon og sprekker i arbeidsstykket.
Ⅶ.normalisering
1. Definisjon av normalisering
Normalisering er en varmebehandlingsprosess der stål varmes opp til en temperatur 30 ° C til 50 ° C over AC3-temperaturen, holdes ved den temperaturen og deretter luftkjølt for å oppnå en mikrostruktur nær likevektstilstanden. Sammenlignet med annealing har normalisering en raskere kjølehastighet, noe som resulterer i en finere perlittstruktur (P) og høyere styrke og hardhet.
2. Formål med å normalisere
Hensikten med å normalisere ligner på annealing.
3. Søknader om normalisering
• Fjern nettverks sekundær sementitt.
• Server som den endelige varmebehandlingen for deler med lavere krav.
• fungere som en forberedende varmebehandling for lavt og middels karbonstrukturstål for å forbedre maskinbarhet.
4. Typer av annealing
Første type annealing:
Formål og funksjon: Målet er ikke å indusere fasetransformasjon, men å overføre stålet fra en ubalansert tilstand til en balansert tilstand.
Typ:
• Diffusion annealing: Mål å homogenisere sammensetningen ved å eliminere segregering.
• Omkrystallisering annealing: gjenoppretter duktilitet ved å eliminere effekten av arbeidsherding.
• Stressavlastning annealing: Reduserer indre belastninger uten å endre mikrostrukturen.
Andre type annealing:
Formål og funksjon: tar sikte på å endre mikrostruktur og egenskaper, oppnå en perlitt-dominert mikrostruktur. Denne typen sikrer også at fordelingen og morfologien til perlitt, ferritt og karbider oppfyller spesifikke krav.
Typ:
• Full annealing: Varm opp stålet over AC3 -temperaturen og avkjøler det sakte for å produsere en jevn perlittstruktur.
• Ufullstendig annealing: Oppvarmer stålet mellom AC1 og AC3 -temperaturer for å delvis transformere strukturen.
• Isotermisk annealing: Oppvarmer stålet til over AC3, etterfulgt av rask avkjøling til en isotermisk temperatur og holder for å oppnå ønsket struktur.
• Sfæroidisering av annealing: produserer en sfæroidkarbidstruktur, forbedrer maskinbarhet og seighet.
Ⅷ.1.definisjon av varmebehandling
Varmebehandling refererer til en prosess der metall varmes opp, holdes ved en spesifikk temperatur og deretter avkjøles mens det i en fast tilstand for å endre dens indre struktur og mikrostruktur, og dermed oppnå ønskede egenskaper.
2. Karakteristikker av varmebehandling
Varmebehandling endrer ikke formen på arbeidsstykket; I stedet endrer det den indre strukturen og mikrostrukturen til stålet, som igjen endrer stålets egenskaper.
3. formål for varmebehandling
Hensikten med varmebehandling er å forbedre de mekaniske eller prosesseringsegenskapene til stål (eller arbeidsstykker), fullt ut utnytte potensialet til stålet, forbedre kvaliteten på arbeidsstykket og forlenge levetiden.
4. Key -konklusjon
Hvorvidt materialets egenskaper kan forbedres gjennom varmebehandling, avhenger kritisk av om det er endringer i mikrostrukturen og strukturen under oppvarming og kjøleprosess.
Posttid: august 19-2024