Ⅰ. Det grundläggande begreppet värmebehandling.
A. Det grundläggande begreppet värmebehandling.
De grundläggande elementen och funktionerna ivärmebehandling:
1. upphetsning
Syftet är att få en enhetlig och fin austenitstruktur.
2. innehav
Målet är att se till att arbetsstycket värms noggrant och att förhindra avkolning och oxidation.
3. Kylning
Målet är att förvandla austenit till olika mikrostrukturer.
Mikrostrukturer efter värmebehandling
Under kylningsprocessen efter uppvärmning och hållning förvandlas austeniten till olika mikrostrukturer beroende på kylningshastigheten. Olika mikrostrukturer uppvisar olika egenskaper.
B. Det grundläggande begreppet värmebehandling.
Klassificering baserad på uppvärmnings- och kylmetoder, liksom mikrostrukturen och stålegenskaperna
1. Konventionell värmebehandling (övergripande värmebehandling): Temperering, glödgning, normalisering, släckning
2. Surface värmebehandling: Ytkylning, induktionsvärmningsytan släckning, låga värmningsytan släckning, elektrisk kontaktvärmningsytel.
3. Kemisk värmebehandling: Förgasning, nitrering, karbonitridering.
4. Andra värmebehandlingar: Kontrollerad atmosfärvärmebehandling, vakuumvärmebehandling, deformation värmebehandling.
C. Kritisk temperatur på stål
Den kritiska transformationstemperaturen för stål är en viktig grund för att bestämma uppvärmning, hållning och kylningsprocesser under värmebehandling. Det bestäms av järnkolfasdiagrammet.
Viktiga slutsatser:Den faktiska kritiska omvandlingstemperaturen för stål ligger alltid bakom den teoretiska kritiska omvandlingstemperaturen. Detta innebär att överhettning krävs under uppvärmning och underkylning är nödvändig under kylning.
Ⅱ.annealing och normalisering av stål
1. Definition av glödgning
Glödgning innebär att värma stål till en temperatur över eller under den kritiska punkten AC₁ som håller det vid den temperaturen, och sedan kyler det långsamt, vanligtvis i ugnen, för att uppnå en struktur nära jämvikt.
2. Syftet med glödgning
① Justera hårdhet för bearbetning: uppnå bearbetbar hårdhet i intervallet HB170 ~ 230.
②Relieve Rest Stress: Förhindrar deformation eller sprickbildning under efterföljande processer.
③Refint kornstruktur: förbättrar mikrostrukturen.
④ Förberedelse för slutlig värmebehandling: erhåller granulär (sfäroidiserad) pärlit för efterföljande kylning och härdning.
3.Sfäroidisering av glödgning
Processspecifikationer: Värmningstemperaturen är nära AC₁ -punkten.
Syfte: att sfäroidisera cementiten eller karbiderna i stålet, vilket resulterar i granulärt (sfäroidiserat) pärlemor.
Tillämpligt intervall: Används för stål med eutektoid- och hypereutektoidkompositioner.
4.Diffusing glödgning (homogeniserande glödgning)
Processspecifikationer: Värmtemperaturen ligger något under solvuslinjen på fasdiagrammet.
Syfte: Att eliminera segregering.
① För låg-kolstålMed kolinnehåll mindre än 0,25%föredras normalisering framför glödgning som en förberedande värmebehandling.
② För medelstål med medelkol med kolhalt mellan 0,25% och 0,50%, antingen glödgning eller normalisering kan användas som förberedande värmebehandling.
③ För medel- till högkolstål med kolinnehåll mellan 0,50% och 0,75% rekommenderas full glödgning.
④ För hög-kolstålMed kolinnehåll större än 0,75%används normaliserande först för att eliminera nätverket FE₃C följt av sfäroidisering av glödgning.
Ⅲ.
A. Quenching
1. Definition av släckning: Kylning innebär värmestål till en viss temperatur över AC₃- eller AC₁ -punkten, håller den vid den temperaturen och sedan kyler den i en hastighet större än den kritiska kylningshastigheten för att bilda martensit.
2. Syftet med släckning: Det primära målet är att få martensit (eller ibland lägre bainit) för att öka stålets hårdhet och slitstyrka. Kylning är en av de viktigaste värmebehandlingsprocesserna för stål.
3. Bestämma släcktemperaturer för olika typer av stål
Hypoeutectoid stål: AC₃ + 30 ° C till 50 ° C
Eutektoid och hypereutektoidstål: AC₁ + 30 ° C till 50 ° C
Legeringsstål: 50 ° C till 100 ° C över den kritiska temperaturen
4. Kylningsegenskaper för ett idealiskt släckningsmedium:
Långsam kylning före "näsa" -temperatur: För att tillräckligt minska termisk stress.
Hög kylkapacitet nära "näs" -temperatur: för att undvika bildandet av icke-martensitiska strukturer.
Långsam kylning nära M₅ Point: För att minimera den stress som induceras av martensitisk omvandling.
5. Kasta metoder och deras egenskaper:
①Simple Suching: Lätt att använda och lämplig för små, enkla arbetsstycken. Den resulterande mikrostrukturen är martensit (M).
②double kylning: mer komplex och svår att kontrollera, används för komplexformat högkolstål och större legeringsstålarbeten. Den resulterande mikrostrukturen är martensit (M).
③bruten släckning: En mer komplex process, som används för stora, komplexformade legeringsstålarbeten. Den resulterande mikrostrukturen är martensit (M).
④isotermisk släckning: Används för små, komplexa arbetsstycken med höga krav. Den resulterande mikrostrukturen är lägre bainit (B).
6. Faktorer som påverkar härdbarhet
Hårdbarhetsnivån beror på stabiliteten hos den superkylda austeniten i stål. Ju högre stabilitet hos den superkylda austeniten, desto bättre hardibilitet och vice versa.
Faktorer som påverkar stabiliteten hos superkyld austenit:
C-kurvens position: Om C-kurvan skiftar till höger minskar den kritiska kylningshastigheten för kylning, vilket förbättrar härden.
Viktiga slutsatser:
Varje faktor som förskjuter C-kurvan till höger ökar stålets härdbarhet.
Huvudfaktor:
Kemisk sammansättning: Med undantag för kobolt (CO) ökar alla legeringselement som är upplösta i austenithärdbarhet.
Ju närmare kolinnehållet är att eutektoidkompositionen i kolstål, desto mer skifter C-kurvan åt höger och desto högre harnderbarhet.
7. Bestämning och representation av härdbarhet
①End Quench Hardensibility Test: Hårdhet mäts med hjälp av testmetoden för slutkylning.
② Kritisk kyldiameter Metod: Den kritiska kyldiametern (d₀) representerar den maximala diametern stål som kan härdas fullt ut i ett specifikt kylningsmedium.
B.tempering
1. Definition av härdning
Temperering är en värmebehandlingsprocess där släckt stål värms upp till en temperatur under A₁ -punkten, hålls vid den temperaturen och kyls sedan till rumstemperatur.
2. Syftet med härdning
Minska eller eliminera restspänning: förhindrar deformation eller sprickbildning av arbetsstycket.
Minska eller eliminera rest austenit: stabiliserar dimensionerna på arbetsstycket.
Eliminera sprödhet i släckt stål: justerar mikrostrukturen och egenskaperna för att uppfylla arbetsstyckets krav.
VIKTIGT ANMÄRKNING: Stål ska härdas snabbt efter släckning.
3. Temperationsprocesser
1. Låg härdning
Syfte: Att minska släckningsspänningen, förbättra arbetsstyckets seghet och uppnå hög hårdhet och slitmotstånd.
Temperatur: 150 ° C ~ 250 ° C.
Prestanda: Hårdhet: HRC 58 ~ 64. Hög hårdhet och slitstyrka.
Tillämpningar: Verktyg, formar, lager, förgasade delar och ythärdade komponenter.
2. Högt temperering
Syfte: Att uppnå hög seghet tillsammans med tillräcklig styrka och hårdhet.
Temperatur: 500 ° C ~ 600 ° C.
Prestanda: Hårdhet: HRC 25 ~ 35. Bra övergripande mekaniska egenskaper.
Applikationer: axlar, växlar, anslutningsstänger, etc.
Termisk raffinering
Definition: Kylning följt av högtemperaturtempering kallas termisk raffinering eller helt enkelt härdning. Stål som behandlas med denna process har utmärkt totalprestanda och används allmänt.
Ⅳ.surface värmebehandling av stål
A.Surface Suching of Steels
1. Definition av ythärdning
Ythärdning är en värmebehandlingsprocess utformad för att stärka ytskiktet på ett arbetsstycke genom att snabbt värma det för att omvandla ytskiktet till austenit och sedan snabbt kyla den. Denna process utförs utan att förändra stålens kemiska sammansättning eller materialets kärnstruktur.
2. Material som används för ythärdning och posthärdningsstruktur
Material som används för ythärdning
Typiska material: Medium kolstål och medelhög kollegeringsstål.
Förbehandling: Typisk process: Temperering. Om kärnegenskaperna inte är kritiska kan normalisering användas istället.
Efterhärdningsstruktur
Ytstruktur: Ytskiktet bildar vanligtvis en härdad struktur såsom martensit eller bainit, vilket ger hög hårdhet och slitstyrka.
Kärnstruktur: Kärnan i stålet behåller i allmänhet sin ursprungliga struktur, såsom pärlemor eller härdat tillstånd, beroende på förbehandlingsprocessen och basmaterialets egenskaper. Detta säkerställer att kärnan upprätthåller god seghet och styrka.
B. Karakteristik för induktion av ythärdning
1. Hög uppvärmningstemperatur och snabb temperaturökning: Induktionsythärdning innebär vanligtvis höga uppvärmningstemperaturer och snabb uppvärmningshastigheter, vilket möjliggör snabb uppvärmning inom kort tid.
2.Fina austenitkornstruktur i ytskiktet: Under den snabba uppvärmningen och efterföljande kylningsprocessen bildar ytskiktet fina austenitkorn. Efter släckning består ytan främst av fin martensit, med hårdhet vanligtvis 2-3 HRC högre än konventionell kylning.
3. God ytkvalitet: På grund av den korta uppvärmningstiden är arbetsstyckets yta mindre benägna att oxidation och avkolning, och kylningsinducerad deformation minimeras, vilket säkerställer god ytkvalitet.
4. Hög trötthetsstyrka: Den martensitiska fasomvandlingen i ytskiktet genererar tryckspänning, vilket ökar trötthetsstyrkan hos arbetsstycket.
5. Hög produktionseffektivitet: Induktionsythärdning är lämplig för massproduktion, vilket erbjuder hög driftseffektivitet.
C.klassificering av kemisk värmebehandling
Förgasning, förgasning, förgasning, kromiserande, kiselisering, kiselisering, kiselisering, karbonitridering, borurisering
D.GAS Förgasning
Gasförgasning är en process där ett arbetsstycke placeras i en förseglad gasförgasningsugn och upphettas till en temperatur som förvandlar stålet till austenit. Sedan droppas ett förgasningsmedel i ugnen, eller en förgasningsatmosfär introduceras direkt, vilket gör att kolatomer kan diffundera in i ytskiktet på arbetsstycket. Denna process ökar kolinnehållet (wc%) på arbetsstyckets yta.
√Carburizing Agents:
• Kolrika gaser: såsom kolgas, flytande petroleumgas (LPG), etc.
• Organiska vätskor: såsom fotogen, metanol, bensen, etc.
√Carburizing Process Parametrar:
• Förgasningstemperatur: 920 ~ 950 ° C.
• Förgasningstid: Beror på det önskade djupet i det förgasade skiktet och förgasningstemperaturen.
E. Heat -behandling efter förgasning
Stål måste genomgå värmebehandling efter förgasning.
Värmebehandlingsprocessen efter förgasning:
√ Kväckning + låg temperaturtempering
1. Direkt kylning efter förkylning + Temperatur med låg temperatur: Arbetsstycket är förkylt från förgasningstemperaturen till precis ovanför kärnens Ar₁-temperatur och släcktes sedan omedelbart, följt av låg temperaturtempering vid 160 ~ 180 ° C.
2.Singel släckning efter förkylning + låga temperaturtempering: Efter förgasning kyls arbetsstycket långsamt till rumstemperatur och värms sedan upp för släckning och låg temperaturtempering.
3. Double-kylning efter förkylning + låg temperatur temperering: Efter förgasning och långsam kylning genomgår arbetsstycket två stadier av uppvärmning och släckning, följt av låg temperaturtempering.
Ⅴ.kemisk värmebehandling av stål
1. Definition av kemisk värmebehandling
Kemisk värmebehandling är en värmebehandlingsprocess där ett stålarbetsstycke placeras i ett specifikt aktivt medium, uppvärmt och hålls vid temperaturen, vilket gör att de aktiva atomerna i mediet kan diffundera in i arbetsstyckets yta. Detta förändrar den kemiska sammansättningen och mikrostrukturen i arbetsstyckets yta och därmed förändrar dess egenskaper.
2. Basisk process för kemisk värmebehandling
Nedbrytning: Under uppvärmningen sönderdelas det aktiva mediet och släpper aktiva atomer.
Absorption: De aktiva atomerna adsorberas av stålets yta och löses upp i den fasta lösningen av stålet.
Diffusion: De aktiva atomerna absorberade och löst på ytan av stålet migrerar in i det inre.
Typer av induktionsytring
a.högfrekvensinduktionsuppvärmning
Aktuell frekvens: 250 ~ 300 kHz.
Härdat skiktdjup: 0,5 ~ 2,0 mm.
Tillämpningar: Medium och små modulväxlar och små till medelstora axlar.
B.Medium-frekvensinduktionsuppvärmning
Aktuell frekvens: 2500 ~ 8000 kHz.
Härdat skiktdjup: 2 ~ 10 mm.
Tillämpningar: Större axlar och stora till medelstora modulväxlar.
C. Power-frekvensinduktionsuppvärmning
Aktuell frekvens: 50 Hz.
Härdat skiktdjup: 10 ~ 15 mm.
Applikationer: Arbetsstycken som kräver ett mycket djupt härdat lager.
3.. Induktionythärdning
Grundläggande princip för induktionsythärdning
Hudeffekt:
När växelströmmen i induktionsspolen inducerar en ström på arbetsstyckets yta, koncentreras majoriteten av den inducerade strömmen nära ytan, medan nästan ingen ström passerar genom arbetsstyckets inre. Detta fenomen är känt som hudeffekten.
Princip för induktionsythärdning:
Baserat på hudeffekten upphettas ytan på arbetsstycket snabbt till den austeniterande temperaturen (stiger till 800 ~ 1000 ° C på några sekunder), medan det inre av arbetsstycket förblir nästan ouppvärmd. Arbetsstycket kyls sedan genom vattensprutning, uppnår ythärdning.
4. Temper Brittleness
Temperering av sprödhet i släckt stål
Temperering av sprödhet hänvisar till fenomenet där påverkan segheten hos släckt stål avsevärt minskar när den härdas vid vissa temperaturer.
Första typ av härdande sprödhet
Temperaturområde: 250 ° C till 350 ° C.
Egenskaper: Om släckt stål är tempererat inom detta temperaturområde, är det mycket troligt att den utvecklas denna typ av härdande sprödhet, som inte kan elimineras.
Lösning: Undvik härdning av släckt stål inom detta temperaturområde.
Den första typen av härdande sprödhet är också känd som lågtemperaturtemperande sprödhet eller irreversibel temperering av sprödhet.
Ⅵ.tempering
1.Tempering är en slutlig värmebehandlingsprocess som följer släckning.
Varför behöver släckta stål härdning?
Mikrostruktur efter släckning: Efter släckning består mikrostrukturen av stål vanligtvis av martensit och återstående austenit. Båda är metastabla faser och kommer att omvandlas under vissa förhållanden.
Egenskaper hos martensit: Martensit kännetecknas av hög hårdhet men också hög sprödhet (särskilt i nålliknande martensit med hög koldioxid), som inte uppfyller prestandakraven för många applikationer.
Egenskaper för martensitisk omvandling: Transformationen till martensit sker mycket snabbt. Efter släckning har arbetsstycket kvarvarande interna spänningar som kan leda till deformation eller sprickbildning.
Slutsats: Arbetsstycket kan inte användas direkt efter släckning! Temperering är nödvändig för att minska interna spänningar och förbättra arbetsstyckets seghet, vilket gör det lämpligt för användning.
2. Skillnad mellan härdbarhet och härdningskapacitet:
Härdbarhet:
Härdbarhet avser förmågan hos stål att uppnå ett visst djup av härdning (djupet på det härdade skiktet) efter släckning. Det beror på stålens sammansättning och struktur, särskilt dess legeringselement och typen av stål. Härdbarhet är ett mått på hur väl stålet kan härda under sin tjocklek under kylningsprocessen.
Hårdhet (härdningskapacitet):
Hårdhet eller härdningskapacitet hänvisar till den maximala hårdheten som kan uppnås i stålet efter släckning. Det påverkas till stor del av kolhalten i stålet. Högre kolinnehåll leder i allmänhet till högre potential hårdhet, men detta kan begränsas av stålens legeringselement och effektiviteten i kylningsprocessen.
3. Hardenability of Steel
√ Koncept för härdbarhet
Härdbarhet avser förmågan hos stål att uppnå ett visst djup av martensitisk härdning efter släckning från den austeniterande temperaturen. I enklare termer är det förmågan hos stål att bilda martensit under kylning.
Mätning av härdbarhet
Storleken på härdbarhet indikeras av djupet på det härdade skiktet erhållet under specifika förhållanden efter släckning.
Härdat skiktdjup: Detta är djupet från ytan på arbetsstycket till regionen där strukturen är halva martensit.
Vanliga släckningsmedier:
•Vatten
Egenskaper: Ekonomisk med stark kylförmåga, men har en hög kylningshastighet nära kokpunkten, vilket kan leda till överdriven kylning.
Tillämpning: Används vanligtvis för kolstål.
Saltvatten: En lösning av salt eller alkali i vatten, som har en högre kylkapacitet vid höga temperaturer jämfört med vatten, vilket gör den lämplig för kolstål.
•Olja
Egenskaper: Ger en långsammare kylningshastighet vid låga temperaturer (nära kokpunkten), vilket effektivt minskar tendensen till deformation och sprickbildning, men har lägre kylningsförmåga vid höga temperaturer.
Tillämpning: Lämplig för legeringsstål.
Typer: Inkluderar släckning av olja, maskinolja och dieselbränsle.
Uppvärmningstid
Uppvärmningstiden består av både uppvärmningshastigheten (det tar tid för att nå önskad temperatur) och hålltiden (tiden upprätthålls vid måltemperaturen).
Principer för att bestämma uppvärmningstid: Se till att enhetlig temperaturfördelning i hela arbetsstycket, både inom och utanför.
Se till att fullständig austenitisering och att den bildade austeniten är enhetlig och fin.
Grund för bestämning av uppvärmningstid: vanligtvis uppskattad med användning av empiriska formler eller bestämda genom experiment.
Släckande media
Två viktiga aspekter:
A. Kylningshastighet: En högre kylningshastighet främjar bildningen av martensit.
B.Residual stress: En högre kylningshastighet ökar restspänningen, vilket kan leda till en större tendens till deformation och sprickbildning i arbetsstycket.
Ⅶ.Normaliserande
1. Definition av normalisering
Normalisering är en värmebehandlingsprocess där stål upphettas till en temperatur 30 ° C till 50 ° C över AC3-temperaturen, hålls vid den temperaturen och sedan luftkyls för att erhålla en mikrostruktur nära jämviktstillståndet. Jämfört med glödgning har normalisering en snabbare kylningshastighet, vilket resulterar i en finare pearlite -struktur (P) och högre styrka och hårdhet.
2. Syftet med att normalisera
Syftet med att normalisera liknar det för glödgning.
3. Tillämpningar av normalisering
• Eliminera nätverkad sekundär cementit.
• Tjäna som den slutliga värmebehandlingen för delar med lägre krav.
• Handla som en förberedande värmebehandling för lågt och medelstortkolstruktur för att förbättra bearbetbarhet.
4. Typ av glödgning
Första typen av glödgning:
Syfte och funktion: Målet är inte att inducera fasomvandling utan att överföra stålet från ett obalanserat tillstånd till ett balanserat tillstånd.
Typer:
• Diffusionens glödgning: Syftar till att homogenisera sammansättningen genom att eliminera segregering.
• Omkristallisationens glödgning: Återställer duktilitet genom att eliminera effekterna av arbetshärdning.
• Stresslindringens glödgning: Minskar interna spänningar utan att förändra mikrostrukturen.
Andra typen av glödgning:
Syfte och funktion: Syftar till att ändra mikrostruktur och egenskaper, uppnå en pärlit-dominerad mikrostruktur. Denna typ säkerställer också att distributionen och morfologin hos pearlite, ferrit och karbider uppfyller specifika krav.
Typer:
• Full glödgning: värmer stålet ovanför AC3 -temperaturen och svalnar det sedan långsamt för att producera en enhetlig pearlite -struktur.
• Ofullständig glödgning: värmer stålet mellan AC1- och AC3 -temperaturer för att delvis omvandla strukturen.
• Isotermisk glödgning: värmer stålet till ovan AC3, följt av snabb kylning till en isotermisk temperatur och håll för att uppnå den önskade strukturen.
• Sfäroidisering av glödgning: producerar en sfäroidal karbidstruktur och förbättrar bearbetbarhet och seghet.
Ⅷ.1.definition av värmebehandling
Värmebehandling avser en process där metall värms upp, hålls vid en specifik temperatur och kyls sedan i ett fast tillstånd för att förändra dess inre struktur och mikrostruktur, och därigenom uppnå önskade egenskaper.
2. Karaktäristik för värmebehandling
Värmebehandling förändrar inte arbetsstyckets form; Istället förändrar det den inre strukturen och mikrostrukturen i stålet, vilket i sin tur förändrar stålets egenskaper.
3. Sammanfattningsvis värmebehandling
Syftet med värmebehandling är att förbättra de mekaniska eller bearbetningsegenskaperna hos stål (eller arbetsstycken), utnyttja stålens potential, förbättra arbetsstyckets kvalitet och förlänga livslängden.
4. Knapps slutsats
Huruvida ett materialets egenskaper kan förbättras genom värmebehandling beror kritiskt på om det finns förändringar i dess mikrostruktur och struktur under uppvärmnings- och kylningsprocessen.
Inläggstid: augusti-2024