Ας εισαγάγουμε τη διαδικασία θερμικής επεξεργασίας για δομικό χάλυβα άνθρακα.
Ο πυρήνας της διαδικασίας επεξεργασίας θερμότητας για δομικό χάλυβα άνθρακα είναι η ρύθμιση της εσωτερικής μικροδομής (όπως ο φερρίτης, το μαργαριτάρι, το μαρτενσίτη κ.λπ.) του χάλυβα, ελέγχοντας τη θέρμανση, τη συγκράτηση και τις διαδικασίες ψύξης, βελτιστοποιώντας έτσι τις μηχανικές του ιδιότητες (σκληρότητα, ολίσθηση και ανθεκτικότητα) που ταιριάζουν σε διαφορετικές εφαρμογές. Επειδή ο δομικός χάλυβα άνθρακα έχει εξαιρετικά χαμηλό περιεχόμενο στοιχείου κράματος (που περιέχει μόνο βασικά στοιχεία όπως C, SI και MN, χωρίς ή ελάχιστα άλλα στοιχεία κράματος), οι διαδικασίες θερμικής επεξεργασίας χαρακτηρίζονται από απλότητα, οικονομία και στοχοθετημένη ενίσχυση. Καταβάλλονται κατά κύριο λόγο σε δύο κύριους τύπους: χύδην θερμική επεξεργασία και επιφανειακή θερμική επεξεργασία. Τα παρακάτω είναι μια λεπτομερής εισαγωγή σε αυτούς τους κοινούς τύπους διαδικασιών:
1. Χαλαρή θερμική επεξεργασία: Αλλαγή της συνολικής μικροδομής και ιδιοτήτων του χάλυβα
Η χύδην θερμική επεξεργασία περιλαμβάνει θέρμανση, συγκράτηση και ψύξη ολόκληρου του χάλυβα. Είναι κατάλληλο για εξαρτήματα που απαιτούν βελτιστοποιημένες συνολικές μηχανικές ιδιότητες (όπως άξονες, γρανάζια, μπουλόνια κ.λπ.). Οι συνηθέστερα χρησιμοποιούμενες διεργασίες θερμικής επεξεργασίας χύδην για δομικό χάλυβα άνθρακα περιλαμβάνουν ανόπτηση, ομαλοποίηση και σβέση και σκλήρυνση.
2. Επιφανειακή θερμική επεξεργασία: Ενισχύει μόνο την επιφάνεια του χάλυβα, διατηρώντας σκληρότητα του πυρήνα
Η επιφανειακή θερμική επεξεργασία του δομικού χάλυβα άνθρακα απευθύνεται κυρίως σε εφαρμογές που απαιτούν υψηλή αντοχή σε σκληρότητα/φθορά στην επιφάνεια διατηρώντας παράλληλα πλαστικότητα/σκληρότητα πυρήνα (π.χ. γρανάζια και στροφαλοφόροι). Δεδομένου ότι δεν περιέχει στοιχεία κράματος, η ενίσχυση της επιφάνειας βασίζεται στη ρύθμιση της σύνθεσης της επιφάνειας ή στην ταχεία θέρμανση και ψύξη της επιφάνειας. Οι κοινές διεργασίες περιλαμβάνουν τη σκλήρυνση των περιπτώσεων και το καρκινικό (για το χαμηλό - άνθρακα χάλυβα).
1. Επιφανειακή σκλήρυνση (υψηλή - συχνότητα/μέσο - επαγωγή συχνότητας επαγωγής επιφανειακή σκλήρυνση)
Αρχή πυρήνα: Χρήση υψηλής - συχνότητα (100 - 500kHz) ή μέση συχνότητα (500Hz-10kHz) ρεύμα επαγωγής, η επιφάνεια του χάλυβα θερμαίνεται γρήγορα πάνω από το AC3 (η θερμοκρασία του πυρήνα παραμένει κάτω από το AC1, διατηρώντας την αρχική μικροδομή). Αυτό ακολουθείται από άμεση ψύξη με ψεκασμό νερού, επιτυγχάνοντας μια "σκληρυμένη επιφάνεια, διατηρώντας παράλληλα έναν μαλακό πυρήνα". Χαρακτηριστικά διαδικασίας:
Γρήγορη ταχύτητα θέρμανσης (λίγα δευτερόλεπτα έως δεκάδες δευτερόλεπτα), μικρή θερμότητα - που επηρεάζεται από τη ζώνη (σκλήρυνση μόνο της επιφάνειας 0,5-5mm), ελάχιστη παραμόρφωση μέρους.
Δεν απαιτείται αλλαγή στην επιφανειακή χημική σύνθεση, ενισχύοντας την επιφάνεια αποκλειστικά μέσω μετασχηματισμού ταχείας φάσης.
Ισχύει για το μέσο - χάλυβα άνθρακα (όπως 45# χάλυβα και 50# χάλυβα); Η επιφανειακή απόσβεση του χαμηλού - χάλυβα άνθρακα είναι λιγότερο αποτελεσματική (το σκληρό στρώμα είναι χαμηλή σκληρότητα).
Εφαρμογές: Τα κύρια περιοδικά του στροφαλοφόρου άξονα, οι επιφάνειες των δοντιών, οι οδηγοί εργαλείων και τα άλλα μέρη που απαιτούν αντοχή σε επιφάνεια φθοράς και αντοχή στον πυρήνα.
2. Carburizing and Secking (εξειδικευμένο για χαμηλό - δομικό χάλυβα άνθρακα)
Core Principle: Χαμηλή - χάλυβα άνθρακα (όπως Q235 και 20# χάλυβα) έχει χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα (μικρότερη ή ίση με 0,25%) και δεν μπορεί να επιτύχει υψηλή σκληρότητα μέσω άμεσης απόσβεσης. Αντ 'αυτού, απαιτείται καρμπουργείο για την αύξηση της περιεκτικότητας σε άνθρακα επιφάνειας σε 0,8% - 1,2% (σχηματίζοντας ένα υψηλό - επιφανειακό στρώμα άνθρακα). Αυτό ακολουθείται από τη σβέση και το χαμηλό - θερμοκρασία, επιτυγχάνοντας τελικά μια ανθεκτική επιφάνεια "εξαιρετικά σκληρή και φθορά - με χαμηλή άνθρακα, μαλακό και σκληρό πυρήνα". Τυπική διαδικασία:
Carburizing: Τοποθετήστε το μέρος σε ένα φούρνο καρκινικού φούρνου (χρησιμοποιώντας ένα μέσο καρκινικού μέσου όπως το φυσικό αέριο ή το προπάνιο) και κρατήστε το σε 900-950 βαθμούς για 4-10 ώρες για να επιτρέψετε στα άτομα άνθρακα να διεισδύσουν στην επιφάνεια.
Σβέστη: Μετά το καρκινικό, δροσισμένο απευθείας σε 820-850 βαθμούς, κρατήστε και, στη συνέχεια, σβήστε το νερό ή το λάδι (για να σχηματίσετε μαρτενσίτη στην επιφάνεια).
Χαμηλή - Σκύβοντας: Κρατήστε σε 150-200 βαθμούς για 1-2 ώρες για να εξαλείψετε το στρες σβέσης και να σταθεροποιήσετε την σκληρότητα της επιφάνειας.
Απόδοση και εφαρμογές: Η σκληρότητα της επιφάνειας μπορεί να φτάσει στο HRC58-62 (υψηλή αντοχή στη φθορά), ενώ η σκληρότητα πυρήνα μικρότερη ή ίση με 250HB (υψηλή σκληρότητα). Κατάλληλο για εξαρτήματα που υπόκεινται σε κρούση και φθορά επιφάνειας (όπως γρανάζια μετάδοσης και καθολικές αρθρώσεις αρθρώσεων). Iii. Βασικές εκτιμήσεις για τη θερμική επεξεργασία του δομικού χάλυβα άνθρακα
Κακή σκληρότητα: Αποφύγετε τη σβέση μεγάλων τμημάτων:
Ο δομικός χάλυβα άνθρακα δεν περιέχει στοιχεία κράματος (όπως CR, NI και MO), με αποτέλεσμα εξαιρετικά χαμηλή σκληρότητα. Μόνο τα μικρά τμήματα - (όπως ένας άξονας χάλυβα 45# με διάμετρο μικρότερη ή ίση με 20mm) μπορούν να σκληρυνθούν πλήρως μέσω της σβέστης του νερού. Η απόσβεση των μεγάλων τμημάτων - μπορεί εύκολα να σχηματίσει μια "μη- μαρτενησιτική δομή" (όπως μαργαριτάρι) στον πυρήνα, οδηγώντας σε άνισες εσωτερικές και εξωτερικές ιδιότητες και ακόμη και ρωγμές. Επομένως, τα μεγάλα τμήματα - συχνά υποβάλλονται σε επεξεργασία με "ομαλοποίηση" ή "υψηλό - θερμοκρασία" αντί της απόσβεσης. Επεξεργασία διαφορών μεταξύ χαμηλών - άνθρακα και μέσου - χάλυβες άνθρακα:
Χαμηλή - Χάλυβας άνθρακα (C μικρότερο ή ίσο με 0,25%, όπως Q235 και 20#): έχει καλή πλαστικότητα αλλά χαμηλή αντοχή. Γενικά δεν είναι σβήσιμο μόνο του. Η ανόπτηση/ομαλοποίηση χρησιμοποιείται για τη βελτίωση της λειτουργικότητας, ή το καρκινικό και η σβέση χρησιμοποιούνται για την ενίσχυση της επιφάνειας.
Μεσαίο - Χάλυβα άνθρακα (C=0.25%- 0.6%, όπως 45# και 55#): Είναι κυρίως κατάλληλο για σβέση και σκλήρυνση. Η ισορροπία "σκληρότητας-άχρηστου" μπορεί να επιτευχθεί ρυθμίζοντας τη θερμοκρασία σκλήρυνσης. Είναι ένα υλικό πυρήνα για μηχανικά μέρη.
Επιλογή μέσου ψύξης:
Ο ρυθμός ψύξης καθορίζει απευθείας την ποιότητα σβέσης:
Σβέστη νερού: Ο ρυθμός γρήγορης ψύξης, κατάλληλος για το μέσο - χάλυβα άνθρακα (όπως το 45#), μπορεί να επιτύχει υψηλή σκληρότητα, αλλά είναι επιρρεπής σε εσωτερική τάση (που απαιτεί την έγκαιρη σκλήρυνση για εξάλειψη).
Σβέστη πετρελαίου: Ο βραδύτερος ρυθμός ψύξης από το νερό, κατάλληλο για τμήματα με ελαφρώς μεγαλύτερα σταυρό -, μπορεί να μειώσει τον κίνδυνο ρωγμών, αλλά έχει ελαφρώς χαμηλότερη σκληρότητα από την απόσβεση του νερού.
Ψύξη αέρα/ψύξη φούρνου: Χρησιμοποιείται μόνο για ανόπτηση και ομαλοποίηση, όχι για σβέση. Η ανακούφιση του στρες είναι το κλειδί:
Η υπολειμματική τάση παραμένει μέσα σε μέρη μετά από σβέση και συγκόλληση. Εάν δεν ανακουφιστεί, αυτά τα μέρη είναι ευαίσθητα σε παραμόρφωση και ρωγμές κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας ή της χρήσης. Επομένως, είναι απαραίτητη η ανόπτηση (μετά τη συγκόλληση) για την απελευθέρωση αυτών των τάσεων και τη σταθεροποίηση των διαστάσεων των μερών.
Περίληψη
Η διαδικασία θερμικής επεξεργασίας για δομικό χάλυβα άνθρακα επικεντρώνεται σε χαμηλό κόστος και στοχοθετημένη εφαρμογή. Η ανόπτηση/ομαλοποίηση επιτυγχάνει μαλάκωμα, ανακούφιση από το στρες και βελτιωμένη λειτουργικότητα. Η σβέση και η σκλήρυνση ενισχύουν τις μηχανικές ιδιότητες. και η θήκη απόσβεσης/καρκινικού συστήματος επιτυγχάνει επιφάνεια - σε - διαφοροποίηση απόδοσης πυρήνα. Στις πρακτικές εφαρμογές, η κατάλληλη διαδικασία πρέπει να επιλεγεί με βάση την περιεκτικότητα σε άνθρακα του χάλυβα (χαμηλού άνθρακα/μέσου άνθρακα), μέρος του σταυρού - των διαστάσεων των τμημάτων και των απαιτήσεων εφαρμογής (αντίσταση φθοράς/αντίσταση/ευκολία μηχανικής) για να μεγιστοποιηθεί το κόστος - αποτελεσματικότητα του δομικού χάλυβα.