För att metallarbetsstycket ska ha den arbetsprestanda som krävs är värmebehandlingsprocessen ofta viktig. Värmebehandlingsprocessen innefattar i allmänhet tre processer av uppvärmning, värmekonservering och kylning. På grund av olika processer är det uppdelat i härdning, härdning, normalisering och glödgning. Kan du se skillnaden?
01
Vad är släckning?
Släckningen av stål är att värma stålet till en temperatur över den kritiska temperaturen Ac3 (hypoeutectoid stål) eller Ac1 (hypereutektoid stål), hålla det varmt under en tid för att göra det helt eller delvis austenitiserat och sedan kyla det med en kylhastighet större än den kritiska kylhastigheten. En värmebehandlingsprocess för snabb och snabb kylning under Ms (eller isotermisk nära Ms) för martensit (eller bainit) transformation. Vanligtvis kallas den fasta lösningsbehandlingen av aluminiumlegering, kopparlegering, titanlegering, härdat glas och andra material eller värmebehandlingsprocessen med snabb kylningsprocess härdning.
Syftet med att släcka:
1) Förbättra de mekaniska egenskaperna hos metallprodukter eller delar. Till exempel: förbättra hårdheten och slitstyrkan hos verktyg, lager etc., öka fjädrarnas elastiska gräns, förbättra de omfattande mekaniska egenskaperna hos axeldelar, etc.
2) Förbättra materialegenskaper eller kemiska egenskaper hos vissa specialstål. Såsom att förbättra korrosionsbeständigheten hos rostfritt stål, öka den permanenta magnetismen hos magnetiskt stål, etc.
Vid kylning och kylning krävs förutom rimligt urval av kylmedel även korrekta kylningsmetoder. De vanligen använda härdningsmetoderna inkluderar huvudsakligen enkelvätskesläckning, dubbelvätskesläckning, graderad härdning, isotermisk härdning och partiell härdning.
Stålarbetsstycken har följande egenskaper efter härdning:
① Obalanserade (det vill säga instabila) strukturer som martensit, bainit och kvarhållen austenit erhålls.
② Det finns en stor inre stress.
③ De mekaniska egenskaperna kan inte uppfylla kraven. Därför måste stålarbetsstycken i allmänhet härdas efter härdning.
02
Vad är temperering?
Anlöpning är en värmebehandlingsprocess som värmer kylda metallprodukter eller delar till en viss temperatur, och sedan kyler dem på ett visst sätt efter att ha hållits under en viss tid. Anlöpning är en operation som utförs omedelbart efter härdning och är vanligtvis den sista värmebehandlingen av arbetsstycket. En process, så den gemensamma processen med släckning och härdning kallas slutbehandling.
Huvudsyftet med släckning och härdning är att:
1) Minska inre stress och minska sprödhet. Kyla delar har stor påfrestning och sprödhet. Om de inte härdas i tid kommer de ofta att deformeras eller till och med spricka.
2) Justera arbetsstyckets mekaniska egenskaper. Efter härdning har arbetsstycket hög hårdhet och hög sprödhet. För att möta de olika prestandakraven för olika arbetsstycken kan den justeras genom anlöpning, hårdhet, styrka, plasticitet och seghet.
3) Stabil arbetsstyckesstorlek. Den metallografiska strukturen kan stabiliseras genom härdning för att säkerställa att ingen deformation inträffar under framtida användning.
4) Förbättra skärprestandan hos vissa legerade stål.
Tempereringens roll är att:
① Förbättra stabiliteten hos strukturen, så att arbetsstycket inte längre kommer att genomgå vävnadsomvandling under användning, så att arbetsstyckets geometriska storlek och prestanda förblir stabila.
② Eliminera inre spänningar för att förbättra arbetsstyckets prestanda och stabilisera arbetsstyckets geometriska dimensioner.
③ Justera stålets mekaniska egenskaper för att uppfylla kraven för användning.
Anledningen till att härdning har dessa effekter är att när temperaturen stiger ökar atomernas aktivitet, och atomerna av järn, kol och andra legeringsämnen i stål kan diffundera snabbt för att realisera omarrangemang av atomer, vilket gör dem instabila. Den obalanserade organisationen förvandlas gradvis till en stabil balanserad organisation. Avlastningen av inre spänningar är också relaterad till minskningen av metallstyrkan när temperaturen ökar. I allmänhet, när stål härdat, minskar hårdheten och styrkan, och plasticiteten ökar. Ju högre anlöpningstemperatur, desto större förändring i dessa mekaniska egenskaper. Vissa legerade stål med hög halt av legeringselement kommer att fälla ut några finkorniga metallföreningar när de anlöpas i ett visst temperaturområde, vilket ökar hållfastheten och hårdheten. Detta fenomen kallas sekundär härdning.
Härdningskrav: arbetsstycken med olika användningsområden bör härdas vid olika temperaturer för att uppfylla kraven vid användning.
① Skärverktyg, lager, uppkolade och kylda delar och ythärdade delar härdas vanligtvis vid en temperatur under 250 grader. Efter anlöpning vid låg temperatur förändras inte hårdheten mycket, den inre spänningen minskar och segheten förbättras något.
② Fjädern är härdad vid en medeltemperatur vid 350-500 grad för att erhålla hög elasticitet och nödvändig seghet.
③ Delar gjorda av konstruktionsstål av medelhögt kol härdas vanligtvis vid en hög temperatur på 500-600 grader C för att få en bra kombination av styrka och seghet.
När stål anlöpas vid cirka 300 grader ökar dess sprödhet ofta. Detta fenomen kallas den första typen av temperamentskörhet. I allmänhet bör den inte anlöpas i detta temperaturintervall. Vissa medelstora kollegerade konstruktionsstål är också benägna att bli spröda om de långsamt kyls till rumstemperatur efter anlöpning vid hög temperatur. Detta fenomen kallas den andra typen av humörsprödhet. Tillsats av molybden till stålet, eller kylning i olja eller vatten under härdning, kan förhindra den andra typen av härdningssprödhet. Denna sprödhet kan elimineras genom att återuppvärma den andra typen av härdat sprött stål till den ursprungliga anlöpningstemperaturen.
I produktionen baseras det ofta på kraven på arbetsstyckets prestanda. Beroende på olika uppvärmningstemperaturer är temperering uppdelad i lågtemperaturtempering, mediumtemperaturtempering och högtemperaturtempering. Värmebehandlingsprocessen som kombinerar härdning och efterföljande högtemperaturhärdning kallas härdning och härdning, det vill säga den har god plasticitet och seghet samtidigt som den har hög hållfasthet.
1) Låg temperaturhärdning: 150-250 grad, M gånger, minska inre spänningar och sprödhet, förbättra plastens seghet, ha högre hårdhet och slitstyrka. Används för att tillverka mätverktyg, knivar och rullager etc.
2) Anlöpning vid medeltemperatur: 350-500 grad, T-tid, med hög elasticitet, viss plasticitet och hårdhet. Används för att tillverka fjädrar, smidesformar, etc.
3) Högtemperaturhärdning: 500-650 grad , S-härdning, med goda omfattande mekaniska egenskaper. Används för att tillverka växlar, vevaxlar, etc.
03
Vad är normalisering?
Normalisering är en värmebehandling som förbättrar stålets seghet. Efter att stålelementet har värmts upp till 30-50 grad över Ac3-temperaturen, hålls det under en tid och luftkyls sedan. Huvudfunktionen är att kylningshastigheten är snabbare än glödgning och lägre än härdning. Under normaliseringen kan kristallkornen av stål förfinas i en något snabbare kylning, inte bara kan få tillfredsställande styrka, men kan också avsevärt förbättra segheten (AKV-värde), minska sprickbildningstendensen hos komponenter. Efter att några låglegerade varmvalsade stålplåtar, låglegerade stålsmider och gjutgods har normaliserats, kan materialets omfattande mekaniska egenskaper förbättras avsevärt och skärprestandan förbättras också.
Normalisering har följande syften och användningsområden:
① För hypoeutectoid stål används normalisering för att eliminera den överhettade grovkorniga strukturen och Widmanstatten-strukturen hos gjutgods, smide och svetsar, och den bandade strukturen i valsade material; förfina spannmål; och kan användas som förvärmebehandling innan kylning.
② För hypereutektoid stål kan normalisering eliminera retikulär sekundär cementit och förfina perlit, vilket inte bara förbättrar de mekaniska egenskaperna utan också underlättar efterföljande sfäroidiserande glödgning.
③ För lågkolhaltiga djupdragande tunna stålplåtar kan normalisering eliminera fri cementit vid korngränserna för att förbättra deras djupdragningsegenskaper.
④ För lågkolhaltigt stål och lågkolhaltigt låglegerat stål, använd normalisering för att erhålla mer finflagig perlitstruktur, öka hårdheten till HB140-190, undvik fenomenet "stickkniv" under skärning och förbättra bearbetbarhet . För medelstort kolstål, när både normalisering och glödgning kan användas, är det mer ekonomiskt och bekvämt att använda normalisering.
⑤ För vanligt medelkolhaltigt konstruktionsstål kan normalisering användas istället för härdning och högtemperaturhärdning när de mekaniska egenskaperna inte är höga, vilket inte bara är lätt att använda, utan också stabiliserar stålets struktur och storlek.
⑥ Normalisering vid hög temperatur (150-200 grad över Ac3) kan minska sammansättningssegregeringen av gjutgods och smide på grund av den höga diffusionshastigheten vid hög temperatur. Grova korn efter normalisering vid hög temperatur kan förädlas genom efterföljande normalisering vid en andra lägre temperatur.
⑦ För vissa låg- och medelkollegerade stål som används i ångturbiner och pannor, används normalisering ofta för att erhålla bainitstruktur, och sedan härdad vid hög temperatur. Den har bra krypmotstånd när den används vid 400-550 grader.
⑧ Förutom ståldelar och stålprodukter används normalisering också i stor utsträckning vid värmebehandling av segjärn för att erhålla en perlitmatris och förbättra styrkan hos segjärn.
Eftersom normalisering kännetecknas av luftkylning har omgivningstemperaturen, staplingsmetoden, luftflödet och arbetsstyckets storlek alla inverkan på strukturen och prestanda efter normalisering. Den normaliserade strukturen kan också användas som en klassificeringsmetod för legerat stål. Allmänt sett delas legerade stål in i perlitstål, bainitstål, martensitiskt stål och austenitiskt stål enligt den mikrostruktur som erhålls genom uppvärmning av ett prov med en diameter på 25 mm till 900 grader och luftkylning.
04
Vad är glödgning?
Glödgning är en metallvärmebehandlingsprocess där metallen långsamt värms upp till en viss temperatur, hålls under en tillräcklig tid och sedan kyls ned i lämplig hastighet. Glödgningsvärmebehandling är uppdelad i fullständig glödgning, ofullständig glödgning och avspänningsglödgning. De mekaniska egenskaperna hos glödgade material kan detekteras genom dragprov eller hårdhetstest. Många stålprodukter levereras i tillstånd av glödgning och värmebehandling. Rockwell hårdhetstestare kan användas för att testa stålets hårdhet. För tunnare stålplåtar, stålband och tunnväggiga stålrör kan Rockwells ythårdhetstestare användas för att testa HRT-hårdhet. .
Syftet med glödgning är att:
① Förbättra eller eliminera olika strukturella defekter och restspänningar orsakade av stålgjutning, smide, valsning och svetsning, och förhindra deformation och sprickbildning av arbetsstycken.
② Mjuka upp arbetsstycket för skärning.
③ Förfina kornen och förbättra strukturen för att förbättra arbetsstyckets mekaniska egenskaper.
④ Gör organisatoriska förberedelser för slutlig värmebehandling (härdning, härdning).
Vanligt använda glödgningsprocesser är:
① Fullständigt glödgat. Den används för att förfina den grova överhettade strukturen med dåliga mekaniska egenskaper efter gjutning, smidning och svetsning av medel- och lågkolstål. Värm arbetsstycket till 30-50 grad över den temperatur vid vilken ferrit helt omvandlas till austenit, håll det varmt under en tid och kyl sedan långsamt med ugnen. Under kylningsprocessen kommer austeniten att omvandlas igen för att göra stålstrukturen tunnare.
② Sfäroidiserande glödgning. Det används för att minska den höga hårdheten hos verktygsstål och lagerstål efter smide. Arbetsstycket värms upp till 20-40 grad över den temperatur vid vilken stålet börjar bilda austenit och kyls sedan långsamt efter värmekonservering. Under kylningsprocessen blir den lamellära cementiten i perliten sfärisk, vilket minskar hårdheten.
③ Isotermisk glödgning. Det används för att minska den höga hårdheten hos vissa legerade konstruktionsstål med högt nickel- och krominnehåll för skärning. I allmänhet kyls den först till den mest instabila austenitens temperatur i snabbare takt, och austeniten omvandlas till troostit eller sorbit under en lämplig tid, och hårdheten kan reduceras.
④ Omkristallisationsglödgning. Det används för att eliminera härdningsfenomenet (ökning i hårdhet och minskning av plasticitet) av metalltråd och tunnplåt i processen med kalldragning och kallvalsning. Uppvärmningstemperaturen är i allmänhet 50-150 grad under den temperatur vid vilken stålet börjar bilda austenit. Endast på detta sätt kan arbetshärdningseffekten elimineras och metallen mjukas upp.
⑤ Grafitiseringsglödgning. Det används för att förvandla gjutjärn som innehåller en stor mängd cementit till aducerat gjutjärn med god plasticitet. Processoperationen är att värma upp gjutgodset till cirka 950 grader, hålla det varmt under en viss tid och sedan kyla det ordentligt för att sönderdela cementiten för att bilda en grupp flockig grafit.
⑥ Diffusionsglödgning. Det används för att homogenisera den kemiska sammansättningen av legeringsgjutgods och förbättra deras prestanda. Metoden går ut på att värma upp gjutgodset till högsta möjliga temperatur utan att smälta, och hålla det varmt under lång tid, och sedan svalna långsamt efter att diffusion av olika element i legeringen tenderar att fördelas jämnt.
⑦ Avspänningsglödgning. Används för att eliminera den inre spänningen från stålgjutgods och svetsar. För järn- och stålprodukter som värms upp till 100-200 grad under den temperatur vid vilken austenit börjar bildas, kan kylning i luft efter värmekonservering eliminera inre stress
