Jaký je účel zhášení uhlíkové strukturální oceli?

Jaký je účel zhášení uhlíkové strukturální oceli?
Proces zhášení uhlíkové konstrukční oceli zahrnuje zahřívání oceli na austenitizační teplotu (obvykle 30 - 50 stupňů nad AC3, což vyžaduje úplnou austenitizaci pro hypoeutektoidní ocel) a po určitou dobu drží ocel po určitou dobu, aby se umožnila plně proměnit na austenite, a poté ji rychle vychladni v chladicí vodě nebo olej. Jeho hlavním účelem je dosáhnout „průlomového“ zlepšení mechanických vlastností změnou vnitřní mikrostruktury oceli (transformace austenitu na nerovnovážné struktury, jako je martenzitu nebo bainit), zejména pro požadavky na sílu a tvrdost. Tento proces lze rozdělit do následujících čtyř základních cílů:
1. Významně zlepšit tvrdost oceli a odolnost proti opotřebení
Rovnováha mikrostruktury uhlíkové konstrukční oceli (např. Pearlite + ferrite) má relativně nízkou tvrdost (např. Horká - válcovaná tvrdost oceli Q235 je přibližně HB150 - 180, a tvrzení 45 oceli je přibližně HB170 - -} {}}}} {}}}} {}} {}} {} {}} {}} {}. Díky tomu je nevhodné pro aplikace vyžadující opotřebení a odolnost proti poškrábání (např. Povrchy odolné proti opotřebení na mechanických částech a okrajích nástrojů). Během zhášení austenitu rychle ochladí (rychlost chlazení musí překročit „kritickou rychlost chlazení“). Atomy nemají čas na rozptýlení a vytvoření rovnovážného perlitu a jsou místo toho nuceny vytvořit martenzitu. Martensite je supersycený pevný roztok uhlíku v -fe, s významným zkreslením mřížky a četnými vnitřními dislokacemi. To významně zvyšuje tvrdost:
Střední - Strukturální ocel (jako je 45 ocel) může dosáhnout tvrdosti HRC55 - 60 po zhášení, což daleko přesahující ocel válcovanou horkou.
Vysoká - Strukturální ocel (jako je 65 ocel) může po zhášení dokonce dosáhnout tvrdosti HRC60-65 a blíží se úrovni běžné oceli na nástroji.
Tato vysoká tvrdost účinně zlepšuje odolnost proti opotřebení částí a snižuje opotřebení během používání (např. Vrudky obráběcího stroje a ozubené boky zubů).
2. Významně zlepšuje pevnost v oceli a odolnost proti deformaci
Kromě tvrdosti, zhášení významně zvyšuje pevnost v tahu, výnosnost a deformační odolnost uhlíkové strukturální oceli. Ferit v rovnovážné struktuře má vysokou plasticitu, ale nízkou pevnost, zatímco perlite má mírnou pevnost. Martensite však může dosáhnout 50%-100% nárůstu pevnosti v důsledku zkreslení mřížky a posilování dislokace.
Například 45 oceli má horkou - válcovanou pevnost v tahu přibližně 600 MPa. Po zhášení (bez temperování) se pevnost v tahu zvyšuje na více než 1000 MPa a výnosná pevnost se zvyšuje z 355 MPa na více než 800 MPa.
For parts that bear loads, resist impact, or resist deformation (such as shafts, connecting rods, and bolts), the high strength after quenching ensures that the parts do not deform or fracture under complex operating conditions, thus meeting structural load-bearing requirements. 3. Lays the foundation for the subsequent "tempering" process, achieving a "strength-toughness rovnováha. “
Ačkoli uhlíkové strukturální oceli dosahují po zhášení extrémně vysoké tvrdosti a síly, mají významné nevýhody: vysoký vnitřní napětí ve struktuře martenzitu, špatná tažnost a extrémně nízká houževnatost (náchylná k křehkému zlomenině, přičemž vstřebávání energie je obvykle pouze 5 - 10J). Přímé použití může snadno vést k selhání způsobenou menšími dopady nebo koncentrací stresu. Proto se zvažování zřídka používá jako „konečné tepelné zpracování“, ale spíše jako předchůdce procesu temperování. Jeho základní funkcí je poskytnout „vysokou - tvrdost, vysoce pevnou základní strukturu“ pro následné úpravy výkonu.
Následné temperování při různých teplotách (nízká - Tempování teploty 150 - 250 stupňů, střední - teplotní temperování 350-500 stupňů a vysokoteplotní temperování 500-650 stupňů) může eliminovat vnitřní martenzitu a zlepšit tvrdost a zlepšit tvrdost a zvýšit tvrdost.
Například po zhášení a vysokém temperování teploty ({0}} (zhášení a temperování) oceli 45 je tvrdost snížena na HRC 28-32, zatímco pevnost v tahu zůstává nad 800 MPa a absorpce energie se zvyšuje na více než 50J. Tím je dosaženo ideální rovnováhy „vysoké síly a vysoké houževnatosti“, což z něj činí nejčastěji používané komplexní řešení optimalizace výkonu ve výrobě strojů . 4. Zlepšení místního výkonu a splnění požadavků na „místní posilování“
Některé části uhlíkových strukturálních ocelových částí nevyžadují celkovou vysokou pevnost (aby se zabránilo celkové křehkosti) a vyžadují pouze posílení kritických pracovních oblastí (jako jsou povrchy opotřebení a oblasti koncentrovaného napětí). V těchto případech může zhášení dosáhnout „zlepšení místního výkonu“ prostřednictvím přístupu „místního vytápění + místního chlazení“.
Například vodicí kolejnice pro strojní nástroje vyžadují odolnost proti opotřebení povrchu (vysoká tvrdost), ale matice vodicí kolejnice musí udržovat houževnatost (aby se zabránilo zlomeninám nárazu). Toho lze dosáhnout „indukčním zhášením povrchu vytápění“. To zahrnuje zahřívání pouze povrchu vodicí kolejnice k austenitizaci a rychlé ochlazení, které tvoří uhasit martenzitu (tvrdost HRC 50-55) na povrchu při zachování původní rovnovážné struktury matrice (udržování houževnatosti).
Pro další příklad vyžaduje hlava nebo závislá část šroubu odolnost s střihem a opotřebením. Místní zhášení může dosáhnout kritického výkonu a zároveň se vyhnout celkové křehkosti a snížit riziko selhání součásti.