Kaniner, midt i lidenskapen for kjøtt fra kosten, blir mer ...
Det er mer praktisk å avklare dette spørsmålet ved hjelp av eksemplet på eutektoid stål (C \u003d 0,8%). En serie prøver er laget av dette stål, alle oppvarmes til austenittisk tilstand, dvs. over 727 ° C og videre blir hver prøve avkjølt med en annen hastighet (fig. 38).
Figur: 38. Diagram over isoterm nedbrytning av superkjølt austenitt av eutektoidstål med overliggende kjølekurver:
og - generell form; b - de resulterende strukturer
Transformasjonen av austenitt ved temperaturer på 550 ° C og over kalles perlittransformasjon, ved 550 ° C ... MH - martensittisk (MH - begynnelsen, MK - slutten på den martensittiske transformasjonen).
Perlit transformasjon.I temperaturområdet for perlittransformasjon dannes lamellstrukturer av krystaller av ferritt og sementitt, som avviker i dispersjonsgraden av F- og C-partiklene.
Dispersjonen av perlittstrukturer estimeres av den interlamellare avstanden S til tilstøtende ferritt- og sementittplater (fig. 39).
For ikke å forveksle sementitt med ferrit, brukes et spesielt etsemiddel - natriumpikrat, som maler sementitt svart. I dette tilfellet er ikke feritt farget, dvs. forblir lett.
Figur: 39. Ferrit-sementittstruktur
Hvis transformasjonen skjer ved temperaturer på 650–670 ° C, dannes perlitt, S \u003d 6 · 10 -4 mm.
Ved transformasjonstemperaturer på 640–590 ° C dannes sorbitol,
S \u003d 3 · 10 -4 mm.
Ved transformasjonstemperaturer på 580–550 ° C dannes troostitt, S \u003d 1 × 10 -4 mm.
Som det kan sees av opplevelsen, med en økning i kjølehastigheten, blir kornene av ferritt-sementittblandingen malt og mer, noe som påvirker egenskapene i sterk grad. Så for eksempel for perlit HB 2000, sorbitol HB 3000. og troostitt HB 4200, MPa.
Mellomliggende (bainitisk) transformasjon.Som et resultat av en mellomtransformasjon, bainitt, som er en struktur som består av en fast løsning noe overmettet med karbon og sementittpartikler. Bainittisk transformasjon kombinerer elementer av perlitt og martensittiske transformasjoner. I austenitt dannes karbonrike og karbonutarmede volumer. De karbonutarmede områdene av austenitt gjennomgår en g ® en transformasjon på en diffusjonsfri måte (martensittisk). I volumene av austenitt beriket med karbon, ved t \u003d 400–550 ° С, sementittpartikler blir utfelt. Når t < 400°С частицы цементита выделяются в кристаллах a-фазы.
Bainitt dannet ved temperaturer på 400-550 ° C kalles øvre bainitt; den har en fjærstruktur med dårligere mekaniske egenskaper (redusert s i, KCU og d).
Ved lavere temperaturer (under 400 ° C) dannes lavere bainitt, den har en vinkelstruktur med bedre mekaniske egenskaper (store s i, KCU og d).
Martensittisk transformasjon av austenitt. Martensite Er en overmettet fast løsning av inkorporering av karbon i Fe α
Martensitt dannes bare fra austenitt som et resultat av sterk superkjøling av sistnevnte med en hastighet som ikke er mindre enn den kritiske slukkehastigheten ( V cr \u003d - tangens til diagrammet, se fig. 38, og).
Martensittplater (nåler) dannes nesten umiddelbart, med en hastighet på mer enn 1000 m / s, bare innenfor austenittkornet og krysser ikke korngrensen. Derfor avhenger størrelsen på martensitt nålene av størrelsen på austenittkornene. Jo finere austenittkorn, jo finere nåler av martensitt og strukturen karakteriseres som grov-acicular eller fine-acicular martensite. Martensittgitteret er tetragonal, dvs. perioder fra > og (fig. 40).
Figur: 40. Mikrostruktur og krystallgitter av martensitt
Mekanismen for martensittisk transformasjon er at ved temperaturer under MH viser austenittgitteret, som løser karbon godt (opp til 2014% C), å være ustabilt og omorganiseres i Fe α , evnen til å oppløse karbon er veldig liten (opp til 0,02%).
På grunn av den høye kjølehastigheten, gjenstår alt karbon i austenitt (fcc gitter) å være fiksert i Fe α (bcc gitter), der det ikke er noe sted for plassering. Derfor forvrenger overflødig karbon gitteret, forårsaker store indre spenninger, og som et resultat øker hardheten og styrken, mens seigheten og plastisiteten reduseres.
Den austenitt-martensittiske transformasjonen er ledsaget av en økning i volum. Alle stålkonstruksjoner kan ordnes (fra maksimalt volum til minimum) i følgende rad: martensitt - troostitt - sorbitol - perlitt - austenitt.
Forskjell fra perlittransformasjon:
1) høy konverteringsfrekvens;
2) transformasjonen er diffusjonsfri, dvs. uten foreløpig frigjøring av karbon og dannelse av Fe3C;
3) transformasjonen begynner ved punktet MH og slutter ved punktet MK, og plasseringen av disse punktene avhenger bare av legeringens kjemiske sammensetning;
4) i strukturen til martensitt er det alltid en liten mengde gjenværende uomdannet austenitt (opptil 4%);
5) tetragonal martensittgitter ( og = b ¹ fra).
Typer varmebehandling.Varmebehandling er en slik teknologisk operasjon der ved å varme opp legeringen til en viss temperatur, holde ved denne temperaturen og påfølgende avkjøling, oppstår strukturelle endringer som forårsaker endringer i metallenes egenskaper.
Varmebehandling utføres vanligvis i de tilfellene når det er:
1) polymorfe transformasjoner;
2) begrenset og variabel (økende med temperatur) løselighet av en komponent i en annen i fast tilstand;
3) en endring i metallets struktur under påvirkning av kald deformasjon.
Hovedparametrene for varmebehandlingsmodusene er: temperatur og oppvarmingshastighet, holdetid ved en gitt temperatur, kjølehastighet.
Ståloppvarmingstemperaturen avhenger av plasseringen av kritiske punkter, typen varmebehandling og tildeles basert på analysen av legeringsstatusdiagrammet.
Oppvarmingshastigheten avhenger av legeringens kjemiske sammensetning, størrelsen og formen på de bearbeidede delene, ladningens masse, arten av arrangementet av delene i ovnen, typen oppvarmingsenhet osv.
Å holde ved en gitt temperatur er nødvendig for å fullføre fasetransformasjonene som forekommer i metallet, for å utjevne konsentrasjonen gjennom volumet av delen. Oppvarmingstiden (40) er summen av tiden for sin egen oppvarming t n (2) og holdetiden t i:
t totalt= t n+ t i (40)
hvor t er tatt lik 1 min per 1 mm tykkelse for karbonstål og 2 min for legerte.
t n \u003d 0.1D K 1 K 2 K 3(41)
hvor D- størrelsen på den største delen (dimensjonal karakteristikk); K 1- koeffisienten til mediet (for gass - 2, salt - 1, metall - 0,5); K 2- formfaktor (for en ball - 1, en sylinder - 2, en plate - 4, en parallellpiped - 2,5); K 3- jevn oppvarmingskoeffisient (allround - 1, ensidig - 4).
Kjølehastigheten avhenger hovedsakelig av austenittens stabilitet, dvs. på den kjemiske sammensetningen av stålet, samt på strukturen som skal oppnås.
Avhengig av kjølehastigheten til karbonstål, oppnås følgende strukturer: ferritt med perlitt, perlitt, sorbitol, reeditt, martensitt.
I følge Fe-Fe 3 C fasediagrammet danner temperaturpunktene en linje PSK, betegnet OG 1 ; linje GS – EN 3; linje ES – Og kunst. Hvis oppvarmingsprosessen vurderes, plasseres brevet foran den digitale indeksen FRA (OG C1, OG C3), og hvis det gjelder kjøling r(A r h, A r 1).
Karbonstål utsettes for følgende typer varmebehandling: gløding, normalisering, slukking og herding.
Annealing stål.Annealing formål:
1) korreksjon av strukturen etter varmbearbeiding (smiing, støping);
2) reduksjon av hardhet for å lette skjæring;
3) fjerning av indre påkjenninger;
4) klargjøring av strukturen for påfølgende varmebehandling og kaldstempling;
5) reduksjon av kjemisk heterogenitet.
Når det er fullstendig glødet, varmes det opp over linjen OG С3 ved 30-50 ° С, holdes i ønsket tid ved denne temperaturen og deretter avkjølt sakte, vanligvis sammen med ovnen (fig. 41).
Ved oppvarming over punktet OG C3, forekommer omkrystallisering, som et resultat av at kornene raffineres, indre spenninger elimineres og stålet blir mykt og seigt. Hovedsakelig hypoeutektoid stål utsettes for fullstendig gløding.
Ved oppvarming av disse stålene nedenfor OG C3-delen av ferrittkornene forblir i samme form som den var før gløding (stor størrelse, lamellform), noe som fører til en reduksjon i stålets seighet.
Ufullstendig gløding varmer stålet over linjen OG C1 ved 30–50 ° C og etter å ha holdt det avkjølt sakte med ovnen. Ved ufullstendig gløding forekommer bare delvis omkrystallisering (perlitt-austenitt). Denne typen brukes til hypereutektoid stål.
Oppvarming av stålene over linjen EN med m (austenittilstand) er upraktisk, siden sementitt oppløst i austenitt under påfølgende avkjøling vil utfelle langs grensene til perlittkorn i form av et rutenett, noe som kraftig reduserer plastisitet og gjør stål sprø.
Diffusjonsglødning (homogenisering) brukes til å utjevne kjemisk inhomogenitet over et krystallgjenstand i store støpegods. Det utføres ved en temperatur på 1050-1150 ° C og med lengre eksponering (10-18 timer).
Omkrystalliseringsgløding brukes til å fjerne arbeidsherding og innvendige påkjenninger i stål etter behandling med kaldt trykk (rulling, stempling, tegning, etc.). For karbonstål utføres denne typen gløding ved en temperatur på 650–690 ° C. Som et resultat avtar hardheten og plastisiteten øker.
8. september 2011Avkjølingsmodus under slukking må først og fremst sikre den nødvendige herdedybden. På den annen side bør avkjølingsmodus være slik at det ikke oppstår sterk bråkjøling, noe som fører til vridning av produktet og dannelse av bråkjøling.
Slukningsspenninger består av termiske og strukturelle påkjenninger. Under slukking er det alltid en temperaturforskjell over tverrsnittet av produktet. Den forskjellige mengden termisk sammentrekning av de ytre og indre lagene under kjøleperioden forårsaker forekomst av termiske påkjenninger.
Den martensittiske transformasjonen er assosiert med en økning i volum med flere prosent.Overflatelagene når martensittpunktet tidligere enn kjernen i produktet. Martensittisk transformasjon og tilhørende volumøkning forekommer ikke samtidig på forskjellige punkter i produktseksjonen, noe som fører til strukturelle påkjenninger.
De totale herdespenningene øker med en økning i oppvarmingstemperaturen for herding og med en økning i kjølehastigheten, siden temperaturforskjellen over produktets tverrsnitt i begge disse tilfellene øker. En økning i temperaturforskjellen fører til en økning i termiske og strukturelle påkjenninger.
For stål er det mest sannsynlig at slokkingsspenninger oppstår i temperaturområdet under martensittpunktet, når strukturelle påkjenninger oppstår og en sprø fase, martensitt, dannes. Over det martensittiske punktet oppstår bare termiske påkjenninger, og stålet er i austenittisk tilstand, og austenitten er plast.
Som C-diagrammet viser, er rask avkjøling nødvendig i regionen med den laveste stabiliteten til superkjølt austenitt. For de fleste stål ligger denne regionen i området 660 - 400 ° C. Over og under dette temperaturområdet er austenitt mye mer motstandsdyktig mot forfall enn nær C-kurven, og produktet kan avkjøles relativt sakte.
Sakte kjøling er spesielt viktig, med utgangspunkt i temperaturer på 300 - 400 ° C, hvor martensitt dannes i de fleste stål. Ved forsinket nedkjøling over C-kurven bøyer bare termiske påkjenninger, og i det martensittiske intervallet reduseres både termisk og strukturell spenning.
Det mest brukte slokkingsmediet er kaldt vann, 10% vandig løsning av NaOH eller NaCl og olje.
Kjølehastighet av stål i forskjellige miljøer
Tabellen viser verdiene for kjølehastigheten til små stålprøver i to temperaturområder for forskjellige miljøer. Så langt er det ikke funnet noen slukkende væske som raskt vil avkjøles i perlittemperaturområdet og sakte i den martensittiske.
Kaldt vann- den billigste og mest energiske kjøligere. Den avkjøles raskt i både perlitt- og martensittiske temperaturområder. Den høye kjølekapasiteten til vann forklares med lav temperatur og enorm kokevarme, lav viskositet og relativt høy varmekapasitet.
Salt- eller alkalitilsetninger øker kjølekapasiteten til vann i perlittområdet.
Stor mangel på vann- høy kjølehastighet i det martensittiske intervallet.
Mineralolje avkjøles sakte i det martensittiske området (dette er hovedfordelen), men det avkjøles også sakte i perlitområdet (dette er dens største ulempe). Derfor brukes oljen til herding av stål med god herdbarhet.
Oppvarmet vann kan ikke erstatte olje, siden oppvarming reduserer kjølehastigheten kraftig i perlittintervallet, men nesten ikke endrer det i det martensittiske intervallet.
"Teori om varmebehandling av metaller",
I. I. Novikov
Siden det ikke er noe slukkemiddel som vil gi rask avkjøling i temperaturområdet 650 - 400 ° C og langsom avkjøling over og hovedsakelig under dette området, brukes forskjellige slukkemetoder for å sikre den nødvendige kjølemodus. Slokking gjennom vann til olje Slokking gjennom vann til olje (slukking i to miljøer): 1 - normal modus; ...
I mange stål strekker det martensittiske intervallet (Mn - Mk) seg til negative temperaturer (se figur Avhengighet av temperaturer). I dette tilfellet inneholder det herdede stålet beholdt austenitt, som i tillegg kan omdannes til martensitt ved å avkjøle produktet til temperaturer under romtemperatur. I det vesentlige fortsetter en slik kald behandling (foreslått i 1937 av AP Gulyaev) avkjøling, avbrutt i rommet ...
Mange produkter må ha høy overflatehardhet, høy overflatestyrke og en tøff kjerne. Denne kombinasjonen av egenskaper på overflaten og inne i produktet oppnås ved overflateherding. For overflateherding av et stålprodukt, må bare overflatelaget med en gitt tykkelse varmes opp over Ac3-punktet. Denne oppvarmingen må gjøres raskt og intensivt slik at kjernen, på grunn av varmeledningsevne, heller ikke varmes opp til ...
Gjennomvarme for bråkjøling Transformasjoner i stål ved oppvarming er beskrevet i Formasjon av austenitt ved oppvarming. Oppvarmingstemperaturer for herdende karbonstål kan velges fra tilstandsdiagrammet. Hypoeutectoid stål slukkes fra temperaturer over A3-punktet med 30-50 ° C. Arvet finkornet stål gir høyere oppvarming. Når arvelig grovkornet stål overopphetes, gir slukking strukturen til grov nål ...
Herdbarhet og kritisk kjølehastighet Når man slukker for martensitt, må stålet avkjøles fra slukketemperaturen slik at austenitten, uten å ha tid til å gjennomgå nedbrytning i en ferrittkarbidblanding, blir superkjølt under Mn-punktet. For dette må kjølehastigheten til produktet være høyere enn den kritiske. Den kritiske kjølehastigheten (kritisk slukkehastighet) er den minste hastigheten som austenitt ennå ikke har spaltet til ...
Hjem\u003e Metodiske instruksjoner
Vann og forskjellige vandige løsninger brukes som slukkemiddel for karbonstål med høy kritisk kjølehastighet, og olje og luft brukes til legeringsstål med lav kritisk kjølehastighet (tabell 9).
Tabell 9. Kjølehastigheter (grader / grader) i forskjellige kjølemedier
| Herding | Temperaturspenn |
|
| 650 - 550С | 300 - 200C |
|
| Vann ved temperatur, С: | ||
| 10% natriumkloridoppløsning ved 18 ° C | ||
| 10% brusoppløsning ved 18С | ||
| Såpete vann | ||
| Maskinolje | ||
| Transformatorolje | ||
| Rolig luft | ||
| Trykkluft | ||
2.6. Valg av teknologisk utstyr
Hovedutstyret til den termiske delen inkluderer varmeovner, badovner, installasjoner for å oppnå kunstig atmosfære,, herdetanker, det vil si utstyr som de viktigste teknologiske operasjonene utføres med. kontroll- og måleutstyr og instrumenter, utstyr for rengjøring av deler osv. Ovner for varmebehandling er klassifisert i henhold til følgende kriterier: 1. Etter avtale - universelle ovner for gløding, normalisering, slukking og herding; sementering; for nitrering; ovner til spesielle formål. 2. Ved å jobbe romtemperatur - lav temperatur, middels temperatur, høy temperatur. 3. Av typen lasting, lossing - kammer, skaft, bogieovner. 4. Etter varmekilde - fyringsolje, gass, elektrisk. I små termiske butikker og seksjoner med flere temperaturer brukes universelle kammerovner som bruker fyringsolje eller gass, elektriske kammer- og akselovner med karborundumovner (silitt). Temperaturene til slike ovner er gitt i tabell 1012.
Tabell 10. Kammerfyrte termiske ovner
| støvel | Høyeste forbruk | Opptreden, |
|||
naturgass,  / t | fyringsolje, kg / t | under slukking, gløding | på ferie | ||
| TNO-4.6,4.5 / 11ТНО-4.8,4.5 / 11ТНО-5.10.5.5 / 11ТНО-6.12.5.5 / 11ТНО-8.12.6.5 / 11ТНО-8.16.6.5 / 11ТНО-10.14.8 / 11ТНО-10.20.8 / 11 | |||||
Tabell 11. Kammer elektriske ovner
Elektrisk ovnindeks | Elektrisk ovnindeks |
| Høy temperatur CH3-2.2.0.9 / 13 CH3-3.4.1,2 / 13 CH3-5.6.5,2 / 13 CH3-8.5.10,3 / 13CH3-8.5.17.5 / 13 CH3-11.22.7 / 12 СНО-2,55.1,7 / 12 СНО-4,8.2,6 / 12 СНО-5.10.3,2 / 12 СНО-8,5.17.5 / 12 | Middels temperatur СНО-2,5.5.1,7 / 10CHO-3,6,5.5,2 / 10 СНО-5.10.3,2 / 10 СНО-8,5.17.5 / 10 Lav temperatur СНО-3.6,5.2 / 7 СНО-4,8,2,6 / 7 СНО-5.10.3,2 / 7 СНО-6,5.13.4 / 7 СНО-8,5.17.5 / 7 |
Tabell 12. Aksel elektriske ovner
| Sylindriske ovner | Ovner med en rektangulær del av arbeidsområdet |
| SSHO-4.4 / 7 (25) SSHZ-4.8 / 10 (42) | SShZ-2.2.10 / 13 (32) |
| SSHO-4.12 / 7 (40) SSHZ-6.6 / 10 (45) | SShZ-5.5.20 / 13 (126) |
| SSHO-6.6 / 7 (36) SSHZ-6.12 / 10 (75) | SShZ-8,5.8,525 / 13 |
| SSHO-6.12 / 7 (60) SSHO-6.18 / 10 (90) | |
| SSHO-6.18 / 7 (72) SSHO-6.30 / 10 (136) | |
| SSHO-6.30 / 7 (108) SSHZ-10.10 / 10 (110) | |
| SSHO-10.10 / 7 (86) SSHZ-10.20 / 10 (165) | |
| SSHO-10.20 / 7 (120) SSHZ-10.30 / 10 (220) | |
| SSHO-10.30 / 7 (160) |
Tabell 13. Gasser for karburiserende ovner
Ovnindeks | Retort størrelse, mm | Arbeidstemperatur, С | effekt, kWt | Burvekt, kg |
|
| diameter | høyde | ||||
Ts-75 | |||||
Akseldempende elektriske ovner, type SShTs |
|||||
Tabell 14. Ovner for gassnitrering med en nominell temperatur på 650 FRA
Ovnindeks | effekt, kWt | Maks merdvekt, kg |
| Demp |
||
| USA-2.6 / 6 | ||
| US-3.2.4.8 / 6 | ||
| USA-5.7 / 6 | ||
| USA-8.126 / 6 | ||
| US-12.5.20 / 6 | ||
| Muffleless |
||
| USA-15.22,47 / 6-B | ||
| USA-20.30 / 6-B | ||
| USA-25.37.5 / 6-B | ||
P g \u003d P 0 S,
hvor P 0 - spesifikk effekt, kW / cm 2 (se tabell 7); S - oppvarmingsareal, cm 2.
Etter funnet verdi P g strømmen til installasjonen, som forbrukes fra strømforsyningen, bestemmes (tabell 15).
Tabell 15. Bestemmelse av anleggets kapasitet
| Den overførte kraften til delen S, kW | Strømforbruk, kW |
||
Lampegenerator | Maskingenerator | Tyristor omformer |
|
| 3,4 P 0 S | 2,4 P 0 S | 1,9 P 0 S |
|
Tabell 16. Induksjonsherdeanlegg med maskingenerator
Vertikal utførelse | Horisontal utførelse |
| IZUV 32 / 160-208 IZUV 5 / 50-22 | IZUG 80 / 280-402 |
| IZUV 12 / 90-102 IZUV 32 / 160-202 | IZUG 200 / 160-202 |
| IZUV 80 / 50-102 IZUV 80 / 280-202 | IZUG 500 / 90-402 |
| IZUV 5 / 50-28 UZUV 12 / 90-108 | IZUG 80-280-408 |
| USUV 80 / 50-108 USUV 32 / 160-208 | IZUG 200 / 160-208 |
| USUV 80 / 280-208 | IZUG 500 / 900-408 |
Tabell 17. HFC-herderørinstallasjoner
| Installasjonsbetegnelse | Strømforbruk fra nettverket, kW | Arbeidsfrekvens, kHz |
Ovner. For varmebehandling er ovnene som brukes i varmebehandlingsforretninger delt inn som følger.
1. Ved teknologiske egenskaper, universell for gløding, normalisering og høy temperering, spesielt formål for oppvarming av samme type deler.
2. I henhold til den aksepterte temperaturen: lav temperatur (opptil 600 ° C), middels temperatur (opp til 1000 ° C) og høy temperatur (over 1000 ° C).
3. Etter lasting og lossing: ovner med fast ildsted, med bogiehjerde, heis, klokketype, flerkammer.
4. I henhold til kilden til varmeproduksjon: olje, gass, elektrisk Gass og elektriske ovner har nylig blitt utbredt.
5. Ovn-bad, bly, salt og andre. Oppvarming av deler i bly- og saltbad er jevn og raskere enn i ovner.
6. Varmeanlegg: for oppvarming av HFC-deler, for elektrokontaktoppvarming etc.
7. Avhengig av miljøet der delene varmes opp, er det ovner med en luftatmosfære (oksiderende) og med en kontrollert eller beskyttende atmosfære (ikke-oksiderende). Kontrollerte atmosfærer er gassblandinger der gasser nøytraliserer hverandre under oppvarming og dermed forhindrer oksidasjon av deler.
Oppvarmingstemperaturen spiller en dominerende rolle, og for hver type varmebehandling, avhengig av kjemisk sammensetning, bestemmes den fra jern-sementitt-tilstandsdiagrammet (figur 6.3). I praksis velges oppvarmingstemperaturer fra referansetabeller.
Oppvarmingstiden (oppvarmingshastighet) avhenger av mange faktorer: den kjemiske sammensetningen av stålet, størrelsen og formen på produktene, den relative posisjonen til produktet i ovnen, etc.
Jo mer karbon og legeringselementer i stålet, samt jo mer kompleks konfigurasjonen av produktet, desto langsommere skal oppvarmingen være. Under hurtig oppvarming, på grunn av det store spekteret av overflate- og kjernetemperaturer, oppstår store indre spenninger i produktet, som kan forårsake vridning av delen og sprekker.
Produktene lastes vanligvis i en ovn forvarmet til en forutbestemt temperatur. I dette tilfellet kan oppvarmingstiden bestemmes av formelen til prof. A.P. Gulyaeva:
der D er den minste størrelsen på den maksimale seksjonen i mm;
K 1 - formfaktor, som har følgende verdier: for en ball -1, for en sylinder -2, en parallellpiped - 2,5, en plate - 4;
K2 er koeffisienten til mediet, som, når det er oppvarmet i salt, er 1, i bly - 0,5, i et gassmiljø - 2,
K 3 - koeffisienten for ensartethet av oppvarming (tabell 6.1)
Figur 6.3. Temperatursoner for ulike typer varmebehandling
Eksponeringstid. Etter en hvilken som helst type varmebehandling, etter at produktet har nådd en forutbestemt temperatur, er det nødvendig med en eksponering slik at strukturelle endringer oppstår fullstendig. Holdetiden avhenger av dimensjonene til delene, oppvarmingsmetoden, stålkvaliteten og typen varmebehandling. Tabell 6.2 viser dataene for å bestemme holdetiden for karbonstål.
Den totale oppvarmingstiden vil bli bestemt av formelen:
hvor τ H er oppvarmingstiden i minutter; τ B - holdetid i min.
I tillegg til beregningsmetoden brukes ofte eksperimentelle data For 1 mm snitt eller tykkelse av et produkt laget av hypoeutektoidstål, blir varigheten av oppvarming i elektriske ovner tatt som τ H \u003d 45-75 s. Holdetiden ved en gitt temperatur blir ofte tatt som τ B \u003d (0,15 + 0,25) τ H. For verktøy laget av karbonstål (0,7-1,3% C), anbefales det for 1 mm av den minste delen τ B \u003d 50-80 s, og av legert stål τ B \u003d 70-90 s.
Kjølehastighet. I hver type varmebehandling er det endelige målet å oppnå riktig struktur. Dette oppnås med kjølehastigheten, som bestemmes av typen varmebehandling. Tabell 6.3 viser data om kjølehastighet for ulike typer varmebehandling.
Verdier av K 3-koeffisienten avhengig av plasseringen av produktene i varmeovnen
Holdetid under varmebehandling
Kjølehastigheter for forskjellige typer varmebehandling for karbonstål
Fant du ikke det du lette etter? Bruk søket:
Beste ordtak: En student er en person som stadig utsetter uunngåelighet. 10179 - | 7217 - eller les alt.
Herding - typen varmebehandling av materialer (metaller, metalllegeringer, glass), som består i å varme dem opp høyere kritisk punkt (temperaturen til endringen i typen av krystallgitter, det vil si den polymorfe transformasjonen, eller temperaturen ved hvilken fasene som eksisterer ved en lav temperatur oppløses i matrisen), etterfulgt av rask avkjøling. Metallslokking for å oppnå et overskudd av ledige stillinger bør ikke blandes med konvensjonell slokking, for hvilket det er nødvendig at det er mulig faseomdannelser i legeringen. Ofte utføres avkjøling i vann eller olje, men det er andre avkjølingsmetoder: i et pseudokokende lag av et fast kjølevæske, en trykkluftstråle, vanntåke, i et flytende polymer slukkende medium, etc. Det herdede materialet får større hardhet, men blir sprøtt, mindre duktilt og mindre tyktflytende hvis det gjøres flere varme-kjøling-repetisjoner. Herding brukes til å redusere skjørhet og øke duktilitet og seighet etter slukking med polymorf transformasjon. Etter slukking uten polymorf transformasjon påføres aldring. Under herding er det en liten reduksjon i hardhet og styrke på materialet.
Interne påkjenninger lindres permisjon materiale. I noen produkter utføres herding delvis, for eksempel ved fremstilling av japanske katanas, er bare sverdets skjær.
Dmitry Konstantinovich Chernov bidro betydelig til utviklingen av herdingsmetoder. Han underbyggte og beviste eksperimentelt at for å oppnå stål av høy kvalitet er den avgjørende faktoren ikke smiing, som tidligere antatt, men varmebehandling. Han bestemte effekten av varmebehandling av stål på dets struktur og egenskaper. I 1868 oppdaget Chernov de kritiske punktene for fasetransformasjoner av stål, kalt Chernov-punkter. I 1885 oppdaget han at slukking ikke bare kan gjøres i vann og olje, men også i varme omgivelser. Denne oppdagelsen var begynnelsen på anvendelsen av trinnherding, og deretter studien av den isotermiske transformasjonen av austenitt.
Temper typer [rediger | rediger kode]
Ved polymorf transformasjon
- Slukking med polymorf transformasjon for stål
- Slukking uten polymorf transformasjon, for de fleste ikke-jernholdige metaller.
Ved oppvarmingstemperatur Fullt - materialet oppvarmes 30-50 ° C over GS-linjen for hypoeutektoidstål og eutektoid, hypereutektoid PSK-ledning, i dette tilfellet får stålet austenitt og austenitt + sementittstruktur. Ufullstendig - oppvarming utføres over PSK-linjen i diagrammet, noe som fører til dannelse av overflødige faser på slutten av slukkingen. Ufullstendig herding brukes vanligvis til verktøystål.
Slokkende medier [rediger | rediger kode]
For å avkjøle austenitt til temperaturen til martensittisk transformasjon, er det nødvendig med rask avkjøling, men ikke i hele temperaturområdet, men bare innen 650-400 ° C, det vil si i temperaturområdet der austenitt er minst stabilt og raskt omdannes til ferritisk sementittblanding. Over 650 ° C er transformasjonshastigheten av austenitt lav, og derfor kan blandingen avkjøles sakte i dette temperaturområdet, men selvfølgelig ikke så mye at nedbør av ferritt eller transformasjon av austenitt til perlitt begynner.
Virkningsmekanismen til slukkemiddel (vann, olje, slukningsmedium for vann-polymer, samt kjøledeler i saltløsninger) er som følger. I det øyeblikket produktet nedsenkes i slukkemidlet, dannes en film med overopphetet damp rundt det. Avkjøling skjer gjennom laget av denne dampkappen, det vil si relativt sakte. Når overflatetemperaturen når en viss verdi (bestemt av sammensetningen av den slukkende væsken), hvor dampkappen går i stykker, begynner væsken å koke på overflaten av delen, og avkjøling skjer raskt.
Det første trinnet med relativt langsom koking kalles filmkoketrinnet, det andre trinnet med rask avkjøling kalles kjernekoketrinnet. Når temperaturen på metalloverflaten er lavere enn væskens kokepunkt, kan ikke væsken koke lenger, og avkjølingen vil avta. Dette stadiet kalles konvektiv varmeoverføring.
Tempereringsmetoder [rediger | rediger kode]
- Slukker i en kjøler - den delen som er oppvarmet til visse temperaturer, nedsenkes i en slukkende væske, der den blir igjen til den er helt avkjølt. Denne metoden brukes til herding av enkle deler laget av karbon og legert stål.
- Intermittent slukking i to miljøer - denne metoden brukes til å herde stål med høyt karbon. Delen avkjøles først raskt i et raskt avkjølende medium (for eksempel vann), og deretter i et sakte avkjølende medium (olje).
- Jetherding består i å sprøyte delen med en intens vannstråle og brukes vanligvis når det er nødvendig å herde en del av delen. Denne metoden danner ikke en dampkappe, noe som gir dypere herdbarhet enn enkel vannslokking. Slik herding utføres vanligvis i induktorer i høyfrekvente strøminstallasjoner.
- Trinnherding - herding, der delen blir avkjølt i et herdende miljø som har en temperatur over martensittpunktet for et gitt stål. Når den avkjøles og holdes i dette miljøet, må den delen som skal herdes tilegne seg temperaturen på slukkebadet på alle punkter i seksjonen. Dette blir etterfulgt av den siste, vanligvis langsomme, avkjøling, der slukning skjer, det vil si transformasjon av austenitt til martensitt.
- Isoterm herding... I motsetning til den trinnvise, med isotermisk slukking, er det nødvendig å holde stålet i slukkemiddelet så lenge at den isotermiske transformasjonen av austenitt kan fullføres.
- Laserherding... Termisk herding av metaller og legeringer med laserstråling er basert på lokal oppvarming av et overflateareal under påvirkning av stråling og påfølgende avkjøling av dette overflatearealet med en superkritisk hastighet som et resultat av fjerning av varme i de indre lagene av metallet. I motsetning til andre kjente termiske herdeprosesser (bråkjøling med høyfrekvente strømmer, elektrisk oppvarming, bråkjøling fra smelten og andre metoder), er oppvarming under laserherding ikke en volumetrisk prosess, men en overflateprosess.
- HFC herding (induksjon) - herding med høyfrekvente strømmer - delen plasseres i en induktor og oppvarmes ved å indusere høyfrekvente strømmer i den.
Mangler [rediger | rediger kode]
Mangler som skyldes herding av stål.
- Utilstrekkelig hardhet herdet del - på grunn av lav oppvarmingstemperatur, kort eksponering ved driftstemperatur eller utilstrekkelig kjølehastighet. Korreksjon defekt : normalisering eller gløding etterfulgt av slukking; bruk av et mer kraftfullt slokkende medium.
- Overoppheting assosiert med oppvarming av produktet til en temperatur som er betydelig høyere enn den nødvendige oppvarmingstemperaturen for herding. Overoppheting ledsages av dannelsen av en grovkornet struktur, som et resultat av at sprøheten av stålet øker. Feilkorreksjon: gløding (normalisering) og påfølgende slukking ved ønsket temperatur.
- Forbrenthet oppstår når stål varmes opp til svært høye temperaturer, nær smeltepunktet (1200-1300 ° C) i en oksiderende atmosfære. Oksygen trenger inn i stålet og oksider dannes langs korngrensene. Slike stål er skjøre og kan ikke fikses.
- Oksidasjon og avkolning stål kjennetegnes ved dannelse av skala (oksider) på overflaten av deler og utbrenthet av karbon i overflatelagene. Denne typen feil ved varmebehandling er uforbederlig. Hvis bearbeidingsgodtgjørelsen tillater det, må det oksiderte og avkarbede laget fjernes ved sliping. For å forhindre denne typen skrap anbefales det å varme opp delene i ovner med en beskyttende atmosfære.
- Warpage og sprekker - konsekvenser av indre påkjenninger. Under oppvarming og avkjøling av stål observeres volumetriske endringer, avhengig av temperatur og strukturelle transformasjoner (overgangen av austenitt til martensitt er ledsaget av en økning i volum opp til 3%). Forskjellen i transformasjonstid i volumet til delen som skal herdes på grunn av dens forskjellige dimensjoner og kjølehastigheter over seksjonen fører til utvikling av sterke indre påkjenninger, som forårsaker sprekker og vridning av deler under herdingsprosessen.
Kjøling er den siste fasen av varmebehandling-herding og derfor den viktigste. Dannelsen av strukturen og følgelig egenskapene til prøven avhenger av kjølehastigheten.
Hvis tidligere varmetemperaturen for bråkjøling var en variabel faktor, vil nå kjølehastigheten være forskjellig (i vann, i saltvann, i luft, i olje og med en ovn).
Med en økning i kjølehastigheten øker også graden av underkjøling av austenitt, nedbrytningstemperaturen for austenitt synker, antall kjerner øker, men samtidig reduseres diffusjonen av karbon. Derfor blir ferritt-sementittblandingen mer spredt, og hardheten og styrken øker. Ved langsom kjøling (med en ovn) oppnås en grov blanding av F + C, dvs. perlitt er gløding av den andre typen, med fasekrystallisering. Med akselerert kjøling (i luft) - en tynnere blanding av F + C - sorbitol. Denne behandlingen kalles normalisering.
Slukning i olje gir trostit - en sterkt spredt blanding av F + C.
Hardheten til disse strukturene øker med dispersjonen av blandingen (HB \u003d 2000–4000 MPa). Disse strukturene kan også oppnås ved isoterm herding.
Med tanke på det termokinetiske diagrammet, dvs. diagrammet over den isotermiske nedbrytningen av austenitt sammen med vektorene for kjølehastighetene, ser vi at ved å øke kjølehastigheten er det mulig å få stokkene sammen med den herdende martensitten. Hvis kjølehastigheten er større enn den kritiske, får vi slukkende martensitt og beholdt austenitt, som kan elimineres hvis stålet avkjøles til en temperatur under linjen for slutten av den martensittiske transformasjonen (Mk).
Martensitt har et større volum enn austenitt; når det slukkes til martensitt, vises det ikke bare termiske, men også strukturelle påkjenninger. Formen på delen kan være forvrengt, mikro- og makrosprekker kan vises i den. Warpage og sprekker er uopprettelige feil, derfor, umiddelbart etter slukking for martensitt, bør delen varmes opp for å avlaste belastninger og stabilisere strukturen, en slik varmebehandlingsoperasjon kalles herding.
Etter å ha slukket prøvene, studert mikrostrukturene og bestemt hardheten, tegnes grafer over hardhetens avhengighet av karboninnholdet. Jo mer karbon i austenitt av stålet før slukking, desto mer forvrengt oppnås martensittgitteret (med en høyere grad av tetragonalitet), og jo høyere hardhet blir det
Stål med innhold på 0,2% C aksepterer ikke bråkjøling, siden kurvene for isoterm nedbrytning av austenitt er veldig nær ordinataksen. Selv en veldig høy kjølehastighet gir ikke martensitt, siden austenitt begynner å spaltes tidligere til en F + C-blanding. Derfor slukkes stålet hvis karbon er mer enn 0,3% C, siden karbon forskyver kurvene for isoterm nedbrytning av austenitt mot høyre, og derved reduserer den kritiske slukkehastigheten.
Bestemmelse av egenskaper og struktur av stål etter herding
Martensitt oppnådd etter slukking har høy hardhet og styrke, men lav plastisitet og seighet. Dette skyldes høye indre påkjenninger, som er termiske (temperaturfall, kraftig avkjøling) og strukturelle (volumet av martensitt er større enn det for austenitt, sorbitol, trostitt og perlit). Etter herding er det nødvendig å umiddelbart produsere herding, dvs. oppvarming til visse temperaturer, hold og kjøling. Samtidig reduseres spenninger, stålets struktur og egenskaper endres. Herdetemperaturen er valgt under A s 1 for å opprettholde herdingseffekten under slukking. Det er lav ferie (150-200 0 С), middels (350-450 0 С) og høy (500-650 0 С).
Hvis spenningene reduseres ved lav herding, reduseres forvrengningen (tetragonaliteten) til martensittgitteret, og det blir igjen kubisk, den gjenværende austenitten forvandles til kubisk martensitt, og deretter oppstår nedbrytningen av martensitt i F + C-blandingen ved middels og høy herding.
Etter lav herding forblir hardheten og styrken høy (HRC 58-63). Skjære- og måleverktøy, deler etter kjemisk-termisk behandling (karburisering) utsettes for lav herding.
1. Bestemme den beste slukketemperaturen for stål med et karboninnhold på 0,4% - hypereutektoid stål - og med et karboninnhold på 1,0% - hypereutektoid stål.
Testrapport om hardhet etter slukking i vann
