การรักษาความร้อนของเหล็ก

Ⅰ.แนวคิดพื้นฐานของการรักษาความร้อน

A. แนวคิดพื้นฐานของการบำบัดความร้อน
องค์ประกอบและหน้าที่พื้นฐานของการรักษาความร้อน:
1.เครื่องทำความร้อน
จุดประสงค์เพื่อให้ได้โครงสร้างออสเทนไนต์ที่สม่ำเสมอและละเอียด
2.การถือครอง
เป้าหมายคือเพื่อให้แน่ใจว่าชิ้นงานได้รับความร้อนอย่างทั่วถึงและป้องกันการสลายตัวของคาร์บอนและการเกิดออกซิเดชัน
3.ระบายความร้อน
วัตถุประสงค์คือเพื่อเปลี่ยนออสเทนไนต์ให้เป็นโครงสร้างจุลภาคต่างๆ
โครงสร้างจุลภาคหลังการบำบัดความร้อน
ในระหว่างกระบวนการทำให้เย็นลงหลังจากให้ความร้อนและคงไว้ ออสเทนไนต์จะเปลี่ยนเป็นโครงสร้างจุลภาคต่างๆ ขึ้นอยู่กับอัตราการทำความเย็น โครงสร้างจุลภาคที่แตกต่างกันแสดงคุณสมบัติที่แตกต่างกัน
B. แนวคิดพื้นฐานของการบำบัดความร้อน
การจำแนกประเภทตามวิธีการทำความร้อนและความเย็น ตลอดจนโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติของเหล็ก
1. การรักษาความร้อนแบบธรรมดา (การรักษาความร้อนโดยรวม): การแบ่งเบาบรรเทา, การหลอม, การทำให้เป็นมาตรฐาน, การชุบแข็ง
2. การรักษาความร้อนที่พื้นผิว: การชุบพื้นผิว, การชุบพื้นผิวเครื่องทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำ, การชุบพื้นผิวความร้อนด้วยเปลวไฟ, การชุบผิวสัมผัสความร้อนด้วยไฟฟ้า
3. การบำบัดความร้อนด้วยสารเคมี: คาร์บูไรซิ่ง, ไนไตรดิ้ง, คาร์โบไนไตรดิ้ง
4. การรักษาความร้อนอื่น ๆ : การรักษาความร้อนในบรรยากาศที่ควบคุม, การรักษาความร้อนสูญญากาศ, การรักษาความร้อนที่ผิดรูป

C. อุณหภูมิวิกฤตของเหล็ก

อุณหภูมิกริติคอลของเหล็ก

อุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงวิกฤตของเหล็กเป็นพื้นฐานสำคัญในการพิจารณากระบวนการทำความร้อน การกักเก็บ และการทำความเย็นในระหว่างการอบชุบด้วยความร้อน ถูกกำหนดโดยแผนภาพเฟสเหล็ก-คาร์บอน

บทสรุปที่สำคัญ:อุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงวิกฤตที่แท้จริงของเหล็กจะช้ากว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงวิกฤตตามทฤษฎีเสมอ ซึ่งหมายความว่าจำเป็นต้องใช้ความร้อนสูงเกินไปในระหว่างการทำความร้อน และจำเป็นต้องมีการระบายความร้อนต่ำเกินไปในระหว่างการทำความเย็น

Ⅱ การหลอมและการทำให้เหล็กเป็นมาตรฐาน

1. คำจำกัดความของการหลอม
การหลอมเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนเหล็กที่อุณหภูมิสูงกว่าหรือต่ำกว่าจุดวิกฤติที่ Ac₁ ค้างไว้ที่อุณหภูมินั้น จากนั้นค่อย ๆ ทำให้เหล็กเย็นลง ซึ่งโดยปกติจะอยู่ภายในเตาเผา เพื่อให้ได้โครงสร้างที่ใกล้เคียงกับสมดุล
2. วัตถุประสงค์ของการหลอม
1. ปรับความแข็งสำหรับการแมชชีนนิ่ง: ให้ได้ความแข็งที่แมชชีนนิ่งได้ในช่วง HB170~230
②บรรเทาความเครียดตกค้าง: ป้องกันการเสียรูปหรือการแตกร้าวในระหว่างกระบวนการต่อมา
3. ปรับแต่งโครงสร้างเกรน: ปรับปรุงโครงสร้างจุลภาค
④การเตรียมการสำหรับการรักษาความร้อนขั้นสุดท้าย: รับเพิร์ลไลต์ที่เป็นเม็ด (ทรงกลม) เพื่อการชุบและแบ่งเบาบรรเทาในภายหลัง

3. การหลอมแบบ Spheroidizing
ข้อมูลจำเพาะของกระบวนการ: อุณหภูมิความร้อนอยู่ใกล้กับจุด Ac₁
วัตถุประสงค์: เพื่อทำให้ซีเมนไทต์หรือคาร์ไบด์เป็นทรงกลมในเหล็ก ส่งผลให้ได้เพิร์ลไลต์ที่เป็นเม็ด (ทรงกลม)
ช่วงที่ใช้งานได้: ใช้สำหรับเหล็กที่มีองค์ประกอบของยูเทคตอยด์และไฮเปอร์ยูเทคตอยด์
4.การหลอมแบบกระจาย (Homogenizing Annealing)
ข้อมูลจำเพาะของกระบวนการ: อุณหภูมิการให้ความร้อนต่ำกว่าเส้นโซลวัสบนแผนภาพเฟสเล็กน้อย
วัตถุประสงค์: เพื่อขจัดความแตกแยก

การหลอม

①สำหรับระดับต่ำ-เหล็กกล้าคาร์บอนที่มีปริมาณคาร์บอนน้อยกว่า 0.25% การทำให้เป็นมาตรฐานจะดีกว่าการหลอมเป็นการบำบัดความร้อนในการเตรียม
2. สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลางที่มีปริมาณคาร์บอนระหว่าง 0.25% ถึง 0.50% สามารถใช้การอบอ่อนหรือการทำให้เป็นมาตรฐานเพื่อเตรียมความร้อนได้
3. สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลางถึงสูงที่มีปริมาณคาร์บอนอยู่ระหว่าง 0.50% ถึง 0.75% แนะนำให้อบอ่อนเต็มที่
④สำหรับสูง-เหล็กกล้าคาร์บอนด้วยปริมาณคาร์บอนมากกว่า 0.75% การทำให้เป็นมาตรฐานจะถูกใช้ก่อนเพื่อกำจัด Fe₃C ที่เป็นเครือข่าย ตามด้วยการหลอมแบบทรงกลม

Ⅲการชุบและแบ่งเบาบรรเทาเหล็ก

อุณหภูมิ

A. การดับ
1. คำจำกัดความของการชุบแข็ง: การชุบแข็งเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนเหล็กจนถึงอุณหภูมิที่สูงกว่าจุด Ac₃ หรือ Ac₁ โดยคงไว้ที่อุณหภูมินั้น จากนั้นจึงทำให้เหล็กเย็นลงในอัตราที่มากกว่าอัตราการเย็นตัววิกฤตเพื่อสร้างมาร์เทนไซต์
2. วัตถุประสงค์ของการชุบ: เป้าหมายหลักคือการได้รับมาร์เทนไซต์ (หรือบางครั้งเบไนต์ที่ต่ำกว่า) เพื่อเพิ่มความแข็งและความต้านทานการสึกหรอของเหล็ก การชุบแข็งเป็นหนึ่งในกระบวนการบำบัดความร้อนที่สำคัญที่สุดสำหรับเหล็ก
3.การกำหนดอุณหภูมิการชุบแข็งสำหรับเหล็กประเภทต่างๆ
เหล็กไฮโปยูเทคตอยด์: Ac₃ + 30°C ถึง 50°C
เหล็กยูเทคตอยด์และไฮเปอร์ยูเทคตอยด์: Ac₁ + 30°C ถึง 50°C
โลหะผสมเหล็ก: 50°C ถึง 100°C เหนืออุณหภูมิวิกฤต

4. ลักษณะการทำความเย็นของตัวกลางในการดับในอุดมคติ:
ระบายความร้อนช้าๆ ก่อนอุณหภูมิ "จมูก": เพื่อลดความเครียดจากความร้อนอย่างเพียงพอ
ความสามารถในการทำความเย็นสูงใกล้กับอุณหภูมิ "จมูก": เพื่อหลีกเลี่ยงการก่อตัวของโครงสร้างที่ไม่ใช่มาร์เทนซิติก
การระบายความร้อนช้าๆ ใกล้จุด M₅: เพื่อลดความเครียดที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติก

ลักษณะการทำความเย็น
วิธีการดับ

5. วิธีการดับและลักษณะเฉพาะ:
①การชุบแข็งอย่างง่าย: ใช้งานง่ายและเหมาะสำหรับชิ้นงานขนาดเล็กที่มีรูปร่างเรียบง่าย โครงสร้างจุลภาคที่ได้คือมาร์เทนไซต์ (M)
②การชุบแข็งสองครั้ง: ซับซ้อนและยากต่อการควบคุม ใช้สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนสูงที่มีรูปทรงซับซ้อนและชิ้นงานเหล็กโลหะผสมขนาดใหญ่ โครงสร้างจุลภาคที่ได้คือมาร์เทนไซต์ (M)
3 การชุบแข็งแบบหัก: กระบวนการที่ซับซ้อนมากขึ้น ซึ่งใช้สำหรับชิ้นงานเหล็กโลหะผสมขนาดใหญ่ที่มีรูปร่างซับซ้อน โครงสร้างจุลภาคที่ได้คือมาร์เทนไซต์ (M)
④การชุบแข็งด้วยความร้อน: ใช้สำหรับชิ้นงานรูปทรงซับซ้อนขนาดเล็กที่มีความต้องการสูง โครงสร้างจุลภาคที่ได้คือเบไนต์ส่วนล่าง (B)

6.ปัจจัยที่มีผลต่อการชุบแข็ง
ระดับความสามารถในการชุบแข็งขึ้นอยู่กับความเสถียรของออสเทนไนต์ที่เย็นยิ่งยวดในเหล็ก ยิ่งออสเทนไนต์ที่ระบายความร้อนด้วยความเย็นยิ่งสูงเท่าไร ความสามารถในการชุบแข็งก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น และในทางกลับกัน
ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อความเสถียรของออสเทนไนต์ที่ระบายความร้อนด้วยความเย็นยิ่งยวด:
ตำแหน่งของเส้นโค้ง C: หากเส้นโค้ง C เลื่อนไปทางขวา อัตราการทำความเย็นที่สำคัญสำหรับการดับจะลดลง ช่วยเพิ่มความสามารถในการชุบแข็ง
บทสรุปที่สำคัญ:
ปัจจัยใดๆ ที่เลื่อนเส้นโค้ง C ไปทางขวาจะเพิ่มความสามารถในการชุบแข็งของเหล็ก
ปัจจัยหลัก:
องค์ประกอบทางเคมี: ยกเว้นโคบอลต์ (Co) องค์ประกอบโลหะผสมทั้งหมดที่ละลายในออสเทนไนต์จะเพิ่มความสามารถในการชุบแข็ง
ยิ่งปริมาณคาร์บอนใกล้เคียงกับองค์ประกอบของยูเทคตอยด์ในเหล็กกล้าคาร์บอนมากเท่าใด เส้นโค้ง C จะเลื่อนไปทางขวามากขึ้นเท่านั้น และความสามารถในการชุบแข็งก็จะยิ่งสูงขึ้นตามไปด้วย

7.การกำหนดและการเป็นตัวแทนของความสามารถในการชุบแข็ง
①การทดสอบความสามารถในการชุบแข็งขั้นสุดท้าย: ความสามารถในการชุบแข็งวัดโดยใช้วิธีการทดสอบการดับขั้นสุดท้าย
2. วิธีการเส้นผ่านศูนย์กลางการดับวิกฤต: เส้นผ่านศูนย์กลางการดับวิกฤต (D₀) แสดงถึงเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุดของเหล็กที่สามารถชุบแข็งได้เต็มที่ในตัวกลางในการชุบแข็งเฉพาะ

ความสามารถในการชุบแข็ง

B.การแบ่งเบาบรรเทา

1. คำจำกัดความของการแบ่งเบาบรรเทา
การแบ่งเบาบรรเทาเป็นกระบวนการบำบัดความร้อน โดยการนำเหล็กชุบแข็งมาอุ่นใหม่ที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุด A₁ ซึ่งคงไว้ที่อุณหภูมินั้น จากนั้นจึงทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง
2. วัตถุประสงค์ของการแบ่งเบาบรรเทา
ลดหรือขจัดความเครียดตกค้าง: ป้องกันการเสียรูปหรือการแตกร้าวของชิ้นงาน
ลดหรือกำจัดออสเทนไนต์ที่ตกค้าง: ทำให้ขนาดของชิ้นงานคงที่
ขจัดความเปราะของเหล็กชุบแข็ง: ปรับโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติให้ตรงตามความต้องการของชิ้นงาน
หมายเหตุสำคัญ: เหล็กควรได้รับการอบคืนตัวทันทีหลังการชุบแข็ง

3. กระบวนการแบ่งเบาบรรเทา

1. การแบ่งเบาบรรเทาต่ำ
วัตถุประสงค์: เพื่อลดความเครียดในการดับ ปรับปรุงความเหนียวของชิ้นงาน และทำให้มีความแข็งและทนต่อการสึกหรอสูง
อุณหภูมิ: 150°C ~ 250°C.
ประสิทธิภาพการทำงาน: ความแข็ง: HRC 58 ~ 64 มีความแข็งสูงและทนต่อการสึกหรอ
การใช้งาน: เครื่องมือ แม่พิมพ์ ตลับลูกปืน ชิ้นส่วนคาร์บูไรซ์ และส่วนประกอบที่ชุบแข็งพื้นผิว
2. การแบ่งเบาบรรเทาสูง
วัตถุประสงค์: เพื่อให้ได้ความเหนียวสูงพร้อมกับความแข็งแรงและความแข็งที่เพียงพอ
อุณหภูมิ: 500°C ~ 600°C
ประสิทธิภาพการทำงาน: ความแข็ง: HRC 25 ~ 35 คุณสมบัติทางกลโดยรวมที่ดี
การใช้งาน: เพลา เกียร์ ก้านสูบ ฯลฯ
การกลั่นด้วยความร้อน
คำจำกัดความ: การชุบแข็งตามด้วยการแบ่งเบาบรรเทาที่อุณหภูมิสูงเรียกว่าการกลั่นด้วยความร้อนหรือเพียงแค่การแบ่งเบาบรรเทา เหล็กที่ผ่านการบำบัดด้วยกระบวนการนี้มีประสิทธิภาพโดยรวมที่ดีเยี่ยมและมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย

Ⅳ. การรักษาความร้อนที่พื้นผิวของเหล็ก

ก. การชุบผิวเหล็ก

1. คำจำกัดความของการชุบแข็งพื้นผิว
การชุบแข็งพื้นผิวเป็นกระบวนการบำบัดความร้อนที่ออกแบบมาเพื่อเสริมความแข็งแกร่งของชั้นผิวของชิ้นงานโดยการให้ความร้อนอย่างรวดเร็วเพื่อเปลี่ยนชั้นผิวให้เป็นออสเทนไนต์ จากนั้นจึงทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว กระบวนการนี้ดำเนินการโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีของเหล็กหรือโครงสร้างแกนกลางของวัสดุ
2. วัสดุที่ใช้สำหรับการชุบแข็งพื้นผิวและโครงสร้างหลังการชุบแข็ง
วัสดุที่ใช้ในการชุบแข็งพื้นผิว
วัสดุทั่วไป: เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลางและเหล็กกล้าโลหะผสมคาร์บอนปานกลาง
การบำบัดเบื้องต้น: กระบวนการทั่วไป: การแบ่งเบาบรรเทา หากคุณสมบัติหลักไม่สำคัญ สามารถใช้การทำให้เป็นมาตรฐานแทนได้
โครงสร้างหลังการแข็งตัว
โครงสร้างพื้นผิว: โดยทั่วไปชั้นผิวจะสร้างโครงสร้างที่แข็ง เช่น มาร์เทนไซต์หรือเบนไนต์ ซึ่งมีความแข็งและทนต่อการสึกหรอสูง
โครงสร้างแกนกลาง: โดยทั่วไปแกนของเหล็กจะยังคงโครงสร้างเดิมไว้ เช่น เพิร์ลไลต์หรือสถานะเทมเปอร์ ขึ้นอยู่กับกระบวนการเตรียมผิวและคุณสมบัติของวัสดุฐาน สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าแกนกลางจะรักษาความเหนียวและความแข็งแกร่งที่ดี

B. ลักษณะของการแข็งตัวของพื้นผิวเหนี่ยวนำ
1. อุณหภูมิความร้อนสูงและอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว: การแข็งตัวของพื้นผิวเหนี่ยวนำมักเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิความร้อนสูงและอัตราการทำความร้อนอย่างรวดเร็ว ช่วยให้ทำความร้อนได้อย่างรวดเร็วภายในระยะเวลาอันสั้น
2. โครงสร้างเกรนออสเทนไนต์ละเอียดในชั้นพื้นผิว: ในระหว่างการให้ความร้อนอย่างรวดเร็วและกระบวนการชุบแข็งตามมา ชั้นผิวจะก่อตัวเป็นเกรนออสเทนไนต์ละเอียด หลังจากการชุบแข็ง พื้นผิวจะประกอบด้วยมาร์เทนไซต์ละเอียดเป็นหลัก โดยจะมีความแข็งสูงกว่าการชุบแบบทั่วไปประมาณ 2-3 HRC
3. คุณภาพพื้นผิวที่ดี: เนื่องจากใช้เวลาให้ความร้อนสั้น พื้นผิวชิ้นงานจึงเสี่ยงต่อการเกิดออกซิเดชันและการสลายตัวของคาร์บอนน้อยกว่า และการเปลี่ยนรูปเนื่องจากการชุบแข็งจะลดลง ทำให้มั่นใจในคุณภาพพื้นผิวที่ดี
4. ความต้านทานต่อความล้าสูง: การเปลี่ยนแปลงเฟสมาร์เทนซิติกในชั้นพื้นผิวทำให้เกิดความเครียดจากแรงอัด ซึ่งจะเพิ่มความแข็งแรงเมื่อยล้าของชิ้นงาน
5.ประสิทธิภาพการผลิตสูง: การชุบแข็งพื้นผิวแบบเหนี่ยวนำเหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก โดยให้ประสิทธิภาพการดำเนินงานสูง

C. การจำแนกประเภทของการบำบัดความร้อนด้วยสารเคมี
คาร์บูไรซิ่ง, คาร์บูไรซิ่ง, คาร์บูไรซิ่ง, โครไนซ์, ซิลิกอนไนซ์, ซิลิกอนไนซ์, ซิลิกอนไนซ์, คาร์โบไนไตรดิ้ง, โบโรคาร์บูไรซิ่ง

ดี.แก๊ส คาร์บูไรซิ่ง
การคาร์บูไรซิ่งด้วยแก๊สเป็นกระบวนการที่ชิ้นงานถูกวางในเตาคาร์บูไรซิ่งด้วยแก๊สที่ปิดสนิท และถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่เปลี่ยนเหล็กให้เป็นออสเทนไนต์ จากนั้น สารคาร์บูไรซิ่งจะถูกหยดลงในเตาหลอม หรือมีการนำบรรยากาศของคาร์บูไรซิ่งเข้ามาโดยตรง ทำให้อะตอมของคาร์บอนแพร่กระจายเข้าสู่ชั้นผิวของชิ้นงานได้ กระบวนการนี้จะเพิ่มปริมาณคาร์บอน (wc%) บนพื้นผิวชิ้นงาน
√ ตัวแทนคาร์บูไรซิ่ง:
• ก๊าซที่อุดมด้วยคาร์บอน: เช่น ก๊าซถ่านหิน ก๊าซปิโตรเลียมเหลว (LPG) เป็นต้น
• ของเหลวอินทรีย์ เช่น น้ำมันก๊าด เมทานอล เบนซิน เป็นต้น
√พารามิเตอร์กระบวนการคาร์บูไรซิ่ง:
•อุณหภูมิคาร์บูไรซิ่ง: 920~950°C
• เวลาการเติมคาร์บูไรซิ่ง: ขึ้นอยู่กับความลึกที่ต้องการของชั้นคาร์บูไรซ์และอุณหภูมิในการเติมคาร์บูไรซิ่ง

E. การบำบัดความร้อนหลังการคาร์บูไรซิ่ง
เหล็กต้องผ่านการบำบัดความร้อนหลังการคาร์บูไรซิ่ง
กระบวนการบำบัดความร้อนหลังการคาร์บูไรซิ่ง:
√การชุบแข็ง + การแบ่งเบาบรรเทาอุณหภูมิต่ำ
1. การชุบแข็งโดยตรงหลังจากการทำความเย็นล่วงหน้า + การแบ่งเบาบรรเทาที่อุณหภูมิต่ำ: ชิ้นงานจะถูกทำให้เย็นล่วงหน้าจากอุณหภูมิคาร์บูไรซิ่งจนสูงกว่าอุณหภูมิ Ar₁ ของแกนเล็กน้อย จากนั้นจึงดับทันที ตามด้วยการอบคืนตัวที่อุณหภูมิต่ำที่ 160~180°C
2. การชุบเดี่ยวหลังจากการทำความเย็นล่วงหน้า + การแบ่งเบาบรรเทาอุณหภูมิต่ำ: หลังจากคาร์บูไรซิ่ง ชิ้นงานจะถูกทำให้เย็นลงอย่างช้าๆ จนถึงอุณหภูมิห้อง จากนั้นจึงอุ่นอีกครั้งเพื่อดับและแบ่งเบาบรรเทาอุณหภูมิต่ำ
3. การชุบแข็งสองครั้งหลังจากการทำความเย็นล่วงหน้า + การแบ่งเบาบรรเทาอุณหภูมิต่ำ: หลังจากการชุบคาร์บูไรซิ่งและการทำความเย็นช้า ชิ้นงานจะต้องผ่านการทำความร้อนและการชุบแข็งสองขั้นตอน ตามด้วยการการแบ่งเบาบรรเทาที่อุณหภูมิต่ำ

Ⅴ.การบำบัดความร้อนด้วยสารเคมีของเหล็ก

1. คำจำกัดความของการบำบัดความร้อนด้วยสารเคมี
การบำบัดความร้อนด้วยสารเคมีเป็นกระบวนการบำบัดความร้อนโดยการวางชิ้นงานเหล็กในตัวกลางที่มีฤทธิ์เฉพาะ ให้ความร้อน และคงไว้ที่อุณหภูมิ เพื่อให้อะตอมที่ทำงานอยู่ในตัวกลางกระจายเข้าสู่พื้นผิวของชิ้นงาน การทำเช่นนี้จะเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างจุลภาคของพื้นผิวชิ้นงาน ส่งผลให้คุณสมบัติของชิ้นงานเปลี่ยนแปลงไป
2. กระบวนการพื้นฐานของการบำบัดความร้อนด้วยสารเคมี
การสลายตัว: ในระหว่างการให้ความร้อน สารออกฤทธิ์จะสลายตัวและปล่อยอะตอมที่ออกฤทธิ์ออกมา
การดูดซึม: อะตอมที่ใช้งานอยู่จะถูกดูดซับโดยพื้นผิวของเหล็กและละลายลงในสารละลายที่เป็นของแข็งของเหล็ก
การแพร่กระจาย: อะตอมแอคทีฟที่ถูกดูดซับและละลายบนพื้นผิวของเหล็กจะเคลื่อนตัวเข้าสู่ภายใน
ประเภทของการชุบแข็งพื้นผิวเหนี่ยวนำ
ก. เครื่องทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำความถี่สูง
ความถี่ปัจจุบัน: 250~300 กิโลเฮิร์ตซ์
ความลึกของชั้นแข็ง: 0.5~2.0 มม.
การใช้งาน: เกียร์โมดูลขนาดกลางและขนาดเล็ก และเพลาขนาดเล็กถึงขนาดกลาง
b. เครื่องทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำความถี่ปานกลาง
ความถี่ปัจจุบัน: 2500~8000kHz
ความลึกของชั้นแข็ง: 2~10 มม.
การใช้งาน: เพลาที่ใหญ่ขึ้นและเฟืองโมดูลขนาดใหญ่ถึงขนาดกลาง
c. เครื่องทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำความถี่ไฟฟ้า
ความถี่ปัจจุบัน: 50 เฮิรตซ์
ความลึกของชั้นแข็ง: 10~15 มม.
การใช้งาน: ชิ้นงานที่ต้องการชั้นชุบแข็งที่ลึกมาก

3. การชุบแข็งพื้นผิวแบบเหนี่ยวนำ
หลักการพื้นฐานของการชุบแข็งพื้นผิวแบบเหนี่ยวนำ
ผลกระทบต่อผิวหนัง:
เมื่อกระแสสลับในขดลวดเหนี่ยวนำทำให้เกิดกระแสบนพื้นผิวของชิ้นงาน กระแสเหนี่ยวนำส่วนใหญ่จะรวมตัวอยู่ใกล้พื้นผิว ในขณะที่แทบไม่มีกระแสไหลผ่านภายในชิ้นงานเลย ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าผลกระทบทางผิวหนัง
หลักการชุบแข็งพื้นผิวแบบเหนี่ยวนำ:
ขึ้นอยู่กับผลกระทบของผิวหนัง พื้นผิวของชิ้นงานจะได้รับความร้อนอย่างรวดเร็วจนถึงอุณหภูมิออสเทนไนซ์ (เพิ่มขึ้นเป็น 800~1,000°C ในไม่กี่วินาที) ในขณะที่ด้านในของชิ้นงานยังคงไม่ได้รับความร้อนเกือบ จากนั้นชิ้นงานจะถูกทำให้เย็นลงโดยการพ่นน้ำ ซึ่งจะทำให้พื้นผิวแข็งตัว

อารมณ์เปราะ

4.อารมณ์เปราะ
การบรรเทาความเปราะในเหล็กชุบแข็ง
ความเปราะจากการอบคืนตัวหมายถึงปรากฏการณ์ที่ความเหนียวในการรับแรงกระแทกของเหล็กชุบแข็งจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อมีการอบคืนตัวที่อุณหภูมิที่กำหนด
ประเภทแรกของความเปราะแบ่งเบาบรรเทา
ช่วงอุณหภูมิ: 250°C ถึง 350°C
ลักษณะเฉพาะ: หากเหล็กชุบแข็งได้รับการอบคืนตัวภายในช่วงอุณหภูมินี้ ก็มีแนวโน้มสูงที่จะพัฒนาความเปราะบางของการอบคืนตัวประเภทนี้ ซึ่งไม่สามารถกำจัดได้
วิธีแก้ไข: หลีกเลี่ยงการอบคืนตัวเหล็กชุบแข็งภายในช่วงอุณหภูมินี้
ความเปราะแบ่งเบาบรรเทาประเภทแรกเรียกอีกอย่างว่าความเปราะแบ่งเบาบรรเทาอุณหภูมิต่ำหรือความเปราะบางแบ่งเบาบรรเทากลับไม่ได้

Ⅵ.แบ่งเบาบรรเทา

1.การอบคืนตัวเป็นกระบวนการอบชุบด้วยความร้อนขั้นสุดท้ายภายหลังการชุบแข็ง
เหตุใดเหล็กชุบแข็งจึงต้องมีการอบคืนตัว?
โครงสร้างจุลภาคหลังการชุบแข็ง:หลังการชุบแข็ง โครงสร้างจุลภาคของเหล็กมักประกอบด้วยมาร์เทนไซต์และออสเทนไนต์ที่ตกค้าง ทั้งสองระยะเป็น metastable และจะเปลี่ยนแปลงภายใต้เงื่อนไขบางประการ
คุณสมบัติของมาร์เทนไซต์: มาร์เทนไซต์มีลักษณะพิเศษคือมีความแข็งสูงแต่ยังมีความเปราะบางสูง (โดยเฉพาะอย่างยิ่งในมาร์เทนไซต์ที่มีลักษณะคล้ายเข็มคาร์บอนสูง) ซึ่งไม่ตรงตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพสำหรับการใช้งานหลายประเภท
ลักษณะของการเปลี่ยนแปลงมาร์เทนซิติก: การเปลี่ยนแปลงเป็นมาร์เทนไซต์เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วมาก หลังจากดับแล้ว ชิ้นงานจะมีความเค้นภายในตกค้างซึ่งอาจนำไปสู่การเสียรูปหรือแตกร้าวได้
สรุป: ชิ้นงานไม่สามารถใช้งานได้โดยตรงหลังจากการดับ! จำเป็นต้องอบคืนตัวเพื่อลดความเครียดภายในและปรับปรุงความเหนียวของชิ้นงาน ทำให้เหมาะสมกับการใช้งาน

2.ความแตกต่างระหว่างความสามารถในการชุบแข็งและความสามารถในการชุบแข็ง:
ความสามารถในการชุบแข็ง :
ความสามารถในการชุบแข็งหมายถึงความสามารถของเหล็กในการชุบแข็งในระดับความลึกหนึ่ง (ความลึกของชั้นชุบแข็ง) หลังจากการชุบแข็ง ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบและโครงสร้างของเหล็ก โดยเฉพาะองค์ประกอบโลหะผสมและประเภทของเหล็ก ความสามารถในการชุบแข็งเป็นตัววัดว่าเหล็กสามารถชุบแข็งตลอดความหนาได้ดีเพียงใดในระหว่างกระบวนการชุบแข็ง
ความแข็ง (ความสามารถในการชุบแข็ง):
ความแข็งหรือความสามารถในการชุบแข็งหมายถึงความแข็งสูงสุดที่สามารถทำได้ในเหล็กหลังจากการชุบแข็ง ปริมาณคาร์บอนในเหล็กได้รับอิทธิพลอย่างมาก โดยทั่วไปปริมาณคาร์บอนที่สูงขึ้นจะนำไปสู่ความแข็งที่มีศักยภาพสูงขึ้น แต่สิ่งนี้อาจถูกจำกัดโดยองค์ประกอบโลหะผสมของเหล็กและประสิทธิภาพของกระบวนการชุบแข็ง

3.ความสามารถในการชุบแข็งของเหล็ก
√แนวคิดเรื่องความสามารถในการชุบแข็ง
ความสามารถในการชุบแข็งหมายถึงความสามารถของเหล็กในการชุบแข็งมาร์เทนซิติกในระดับความลึกระดับหนึ่งหลังจากการชุบแข็งจากอุณหภูมิออสเทนไนซ์ พูดง่ายๆ ก็คือความสามารถของเหล็กในการสร้างมาร์เทนไซต์ในระหว่างการชุบแข็ง
การวัดความสามารถในการชุบแข็ง
ขนาดของความสามารถในการชุบแข็งจะแสดงโดยความลึกของชั้นชุบแข็งที่ได้รับภายใต้เงื่อนไขที่กำหนดหลังจากการชุบแข็ง
ความลึกของชั้นแข็ง: นี่คือความลึกจากพื้นผิวของชิ้นงานถึงบริเวณที่โครงสร้างเป็นมาร์เทนไซต์ครึ่งหนึ่ง
สื่อดับทั่วไป:
•น้ำ
ลักษณะเฉพาะ: ประหยัด มีความสามารถในการทำความเย็นสูง แต่มีอัตราการทำความเย็นใกล้จุดเดือดสูง ซึ่งอาจส่งผลให้เย็นมากเกินไปได้
การใช้งาน: โดยทั่วไปใช้สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน
น้ำเกลือ: สารละลายเกลือหรืออัลคาไลในน้ำซึ่งมีความสามารถในการทำความเย็นที่สูงกว่าที่อุณหภูมิสูงเมื่อเทียบกับน้ำ ทำให้เหมาะสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน
•น้ำมัน
ลักษณะเฉพาะ: ให้อัตราการเย็นตัวช้าลงที่อุณหภูมิต่ำ (ใกล้จุดเดือด) ซึ่งช่วยลดแนวโน้มการเปลี่ยนรูปและการแตกร้าวได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่มีความสามารถในการทำความเย็นต่ำกว่าที่อุณหภูมิสูง
การใช้งาน: เหมาะสำหรับเหล็กโลหะผสม
ประเภท: รวมถึงน้ำมันดับ น้ำมันเครื่อง และเชื้อเพลิงดีเซล

เวลาทำความร้อน
เวลาในการทำความร้อนประกอบด้วยทั้งอัตราการทำความร้อน (เวลาที่ใช้เพื่อไปถึงอุณหภูมิที่ต้องการ) และเวลาในการกักเก็บ (เวลาที่คงไว้ที่อุณหภูมิเป้าหมาย)
หลักการกำหนดเวลาทำความร้อน: ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการกระจายอุณหภูมิที่สม่ำเสมอทั่วทั้งชิ้นงานทั้งภายในและภายนอก
ตรวจสอบให้แน่ใจว่าออสเทนไนเซชันสมบูรณ์และออสเทนไนต์ที่เกิดขึ้นมีความสม่ำเสมอและละเอียด
พื้นฐานในการกำหนดเวลาทำความร้อน: โดยปกติจะประมาณโดยใช้สูตรเชิงประจักษ์หรือพิจารณาจากการทดลอง
สื่อดับ
ประเด็นสำคัญสองประการ:
ก. อัตราการทำความเย็น: อัตราการทำความเย็นที่สูงขึ้นจะส่งเสริมการก่อตัวของมาร์เทนไซต์
ข. ความเค้นตกค้าง: อัตราการเย็นตัวที่สูงขึ้นจะเพิ่มความเค้นตกค้าง ซึ่งอาจนำไปสู่แนวโน้มที่จะเกิดการเสียรูปและการแตกร้าวในชิ้นงานได้มากขึ้น

Ⅶ. การทำให้เป็นมาตรฐาน

1. คำจำกัดความของการทำให้เป็นมาตรฐาน
การทำให้เป็นมาตรฐานคือกระบวนการบำบัดความร้อน โดยให้ความร้อนเหล็กที่อุณหภูมิ 30°C ถึง 50°C เหนืออุณหภูมิ Ac3 โดยคงไว้ที่อุณหภูมินั้น จากนั้นจึงระบายความร้อนด้วยอากาศเพื่อให้ได้โครงสร้างจุลภาคที่ใกล้เคียงกับสถานะสมดุล เมื่อเปรียบเทียบกับการหลอมแล้ว การทำให้เป็นมาตรฐานจะมีอัตราการเย็นตัวเร็วขึ้น ส่งผลให้โครงสร้างเพิร์ลไลต์ (P) ละเอียดยิ่งขึ้น รวมถึงมีความแข็งแรงและความแข็งสูงขึ้น
2. วัตถุประสงค์ของการทำให้เป็นมาตรฐาน
วัตถุประสงค์ของการทำให้เป็นมาตรฐานนั้นคล้ายคลึงกับการหลอม
3. การประยุกต์ใช้การทำให้เป็นมาตรฐาน
•กำจัดซีเมนต์รองที่เกาะติดกันเป็นเครือข่าย
• ทำหน้าที่เป็นการอบชุบด้วยความร้อนขั้นสุดท้ายสำหรับชิ้นส่วนที่มีความต้องการต่ำกว่า
•ทำหน้าที่เป็นการอบชุบด้วยความร้อนในการเตรียมสำหรับเหล็กโครงสร้างคาร์บอนต่ำและปานกลางเพื่อปรับปรุงความสามารถในการแปรรูป

4.ประเภทของการหลอม
การหลอมประเภทแรก:
วัตถุประสงค์และหน้าที่: เป้าหมายไม่ใช่เพื่อกระตุ้นให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเฟส แต่เพื่อเปลี่ยนเหล็กจากสถานะที่ไม่สมดุลไปสู่สถานะที่สมดุล
ประเภท:
•การหลอมแบบแพร่กระจาย: มุ่งหวังที่จะทำให้องค์ประกอบเป็นเนื้อเดียวกันโดยกำจัดการแยกตัว
•การหลอมการตกผลึกซ้ำ: คืนความเหนียวโดยการกำจัดผลกระทบของการแข็งตัวของงาน
•การหลอมบรรเทาความเครียด: ลดความเครียดภายในโดยไม่เปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาค
การหลอมประเภทที่สอง:
วัตถุประสงค์และฟังก์ชัน: มุ่งหวังที่จะเปลี่ยนโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติ เพื่อให้ได้โครงสร้างจุลภาคที่มีเพิร์ลไลต์เป็นหลัก ประเภทนี้ยังช่วยให้แน่ใจว่าการกระจายตัวและสัณฐานวิทยาของเพิร์ลไลท์ เฟอร์ไรต์ และคาร์ไบด์เป็นไปตามข้อกำหนดเฉพาะ
ประเภท:
• การหลอมแบบเต็ม: ให้ความร้อนเหล็กเหนืออุณหภูมิ Ac3 จากนั้นค่อย ๆ ทำให้เย็นลงเพื่อสร้างโครงสร้างมุกที่สม่ำเสมอ
• การหลอมที่ไม่สมบูรณ์: ให้ความร้อนแก่เหล็กระหว่างอุณหภูมิ Ac1 และ Ac3 เพื่อเปลี่ยนโครงสร้างบางส่วน
•การหลอมด้วยความร้อนโดยความร้อน: ให้ความร้อนแก่เหล็กให้สูงกว่า Ac3 ตามด้วยการทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วจนถึงอุณหภูมิความร้อนคงที่และคงไว้เพื่อให้ได้โครงสร้างที่ต้องการ
• การหลอมแบบทรงกลม: สร้างโครงสร้างคาร์ไบด์ทรงกลม ปรับปรุงความสามารถในการแปรรูปและความเหนียว

Ⅷ.1.คำจำกัดความของการบำบัดความร้อน
การอบชุบด้วยความร้อนหมายถึงกระบวนการที่โลหะถูกทำให้ร้อน โดยคงไว้ที่อุณหภูมิที่กำหนด จากนั้นทำให้เย็นลงในสถานะของแข็ง เพื่อเปลี่ยนโครงสร้างภายในและโครงสร้างจุลภาค เพื่อให้ได้คุณสมบัติตามที่ต้องการ
2.ลักษณะของการบำบัดความร้อน
การอบชุบด้วยความร้อนจะไม่เปลี่ยนรูปร่างของชิ้นงาน แต่กลับเปลี่ยนโครงสร้างภายในและโครงสร้างจุลภาคของเหล็ก ซึ่งจะทำให้คุณสมบัติของเหล็กเปลี่ยนไป
3.วัตถุประสงค์ของการบำบัดความร้อน
วัตถุประสงค์ของการบำบัดความร้อนคือการปรับปรุงคุณสมบัติทางกลหรือการแปรรูปของเหล็ก (หรือชิ้นงาน) ใช้ศักยภาพของเหล็กอย่างเต็มที่ เพิ่มคุณภาพของชิ้นงาน และยืดอายุการใช้งาน
4. บทสรุปที่สำคัญ
คุณสมบัติของวัสดุสามารถปรับปรุงได้ด้วยการบำบัดความร้อนหรือไม่นั้น ขึ้นอยู่กับว่ามีการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างจุลภาคและโครงสร้างของวัสดุในระหว่างกระบวนการทำความร้อนและความเย็นหรือไม่


เวลาโพสต์: 19 ส.ค.-2024