Чи знаєте ви загальні методи загартування сталі?

У процесі термічної обробки сталі загартування є основним кроком у покращенні ключових властивостей, таких як твердість і міцність. Нагріваючи сталь до певної температури, а потім контролюючи її охолодження, її внутрішню структуру можна модифікувати відповідно до вимог продуктивності заготовки в різних робочих умовах. Наразі методи загартування, які зазвичай використовуються в промисловому виробництві, включають загартування в одній-рідині, загартуванні в двох-рідинах, поетапне загартування та аусвідпуск. Нижче ми розглянемо кожен із цих методів гасіння та їх характеристики.

 

 

1. Окреме-гасіння рідини

Окреме-загартування рідиною є найпростішим і найпоширенішим процесом загартування, який пропонує найпростішу операцію. Зокрема, сталева деталь спочатку нагрівається до заданої температури гарту. Коли внутрішня температура деталі стає рівномірною та добре -ізольованою, її поміщають безпосередньо в єдине середовище для гарту та постійно охолоджують до кімнатної температури, завершуючи процес гарту. Звичайні одиничні середовища для гарту включають водні розчини, різні мастила для гарту та повітря. Потужність охолодження кожного середовища різна, і вибір залежить від характеристик марки сталі та вимог до заготовки.

 

Значні переваги цього методу полягають у його простоті та зручності, не потребують складного перемикання обладнання чи керування параметрами, що робить його придатним для-масштабного промислового виробництва. З точки зору застосовності одно-метод загартування рідиною має певні вимоги до форми заготовки. Він більше підходить для простих заготовок нескладної форми, без гострих країв і різких-перерізів. При охолодженні в одному середовищі різниця температур між внутрішньою та зовнішньою сторонами цих заготовок є відносно невеликою, що зменшує ризик деформації та розтріскування. Його також можна адаптувати до широкого діапазону типів сталі, задовольняючи потреби в загартуванні деталей із поганою загартованістю, таких як низько- та середньо-вуглецеві сталі, а також деталей із хорошою загартованістю, таких як леговані та високо-леговані сталі. Це основний процес гартування, який часто використовується в промисловому виробництві.

 

2. Дво-Метод гасіння рідини

На відміну від методу «одно-охолодження» методу одно-рідинного гасіння, дво-метод гасіння рідини використовує підхід «поетапного охолодження», використовуючи два середовища з різною охолоджувальною здатністю для досягнення більш точного контролю охолодження. Процес передбачає нагрівання сталевої деталі до аустенітного стану. Після забезпечення повної аустенітізації заготовку спочатку гартують у середовищі з високою охолоджувальною здатністю та швидко охолоджують до температури, що перевищує температуру початку мартенситу (точка Ms) (зазвичай близько 300 градусів). Цей етап спрямований на швидке зниження температури поверхні заготовки до того, як відбудеться мікроструктурна трансформація, закладаючи основу для подальшого повільного охолодження. Згодом заготовку негайно переміщують у загартовувальне середовище з меншою охолоджувальною здатністю для подальшого охолодження. Це дозволяє переохолодженому аустеніту поступово перетворюватися на мартенсит при відносно повільній швидкості охолодження, зрештою досягаючи бажаної мікроструктури та механічних властивостей.

 

Загальні комбінації двох-рідких середовищ для гасіння включають воду-масло, воду-повітря, масло-повітря, масло-сольову ванну та соляну ванну-повітря. Різні комбінації носіїв можна гнучко регулювати залежно від матеріалу заготовки та вимог до продуктивності. Основна перевага дво-методи загартування рідиною полягає в тому, що він значно зменшує деформацію заготовки та розтріскування. Ця комбінація «швидке охолодження + повільне охолодження» ефективно зменшує температурні та структурні напруги, що виникають під час процесу охолодження. На практиці особливо широко використовуються загартування водою і охолодження маслом. Однак важливо зазначити, що контроль часу охолодження деталі у воді має вирішальне значення. Надмірне або недостатнє охолодження може вплинути на якість загартування, а визначення оптимального часу охолодження вимагає великої практики та точних розрахунків. Цей процес особливо підходить для загартування деталей, чутливих до деформації та розтріскування, таких як високо-вуглецева інструментальна сталь і велика низько{16}}легована сталь, які потребують високої продуктивності.

 

3. Метод поетапного гасіння

Метод поетапного гасіння також базується на концепції поетапного охолодження та дещо подібний до методу гасіння з двома- рідинами, розглянутого в попередньому розділі, але вимагає більш складного контролю температури охолодження та вибору середовища. Процес передбачає швидке загартування деталі, нагрітої до аустенітного стану, у ванну з розплавленою сіллю трохи вище або нижче точки Ms. Властивості ванни з розплавленою сіллю при постійній температурі дозволяють заготовці швидко охолоджуватися до температури, близької до точки Ms. Потім заготовка залишається у ванні протягом певного періоду часу, дозволяючи температурам поверхні та серцевини заготовки поступово сходитися, досягаючи тієї самої температури, що й середовище. Під час цього процесу мартенситне перетворення не відбувається. Після закінчення витримки заготовку виймають з ванни і повільно охолоджують на повітрі або маслі, сприяючи поступовому перетворенню переохолодженого аустеніту в мартенсит.

 

Як правило, ванна, яка використовується для поетапного гартування, є нітратною, лужною або соляною ванною з температурою 150-260 градусів. У цьому діапазоні температур мартенситне перетворення в основному відбувається на повітрі. Порівняно з загартуванням у двох рідинах, поетапне загартування із загартовуючим середовищем близько 200 градусів створює меншу термічну напругу під час охолодження. Крім того, кілька хвилин утримання постійної температури дозволяють деякій кількості аустеніту перетворюватися на мартенсит під час повітряного охолодження, що ще більше зменшує структурну напругу та мінімізує утворення тріщин у заготовці. З точки зору застосування, ступеневе загартування трохи вище точки Ms більше підходить для менших деталей, таких як легована сталь, вуглецева сталь та інструментальна сталь. Ступінчасте загартування трохи нижче точки Ms підходить для більших сталей із поганою загартованістю, пропонуючи кращий баланс між прогартуваністю та контролем деформації.

 

4. Загартування

Austempering — це прогресивний процес загартування з суворішим контролем температури охолодження та часу витримки. Це, перш за все, включає бейнітний відпуск і мартенситний відпуск. Відповідний маршрут процесу можна вибрати на основі бажаної мікроструктури заготовки та продуктивності.

 

Для аустенітного відпуску бейніту процес включає нагрівання деталі до аустенітного стану, а потім швидке загартування в середовищі при температурі в зоні перетворення бейніту зі швидкістю охолодження, що перевищує критичну швидкість охолодження. Потім деталь витримують при цій температурі протягом достатнього періоду часу, щоб забезпечити повне бейнітне перетворення переохолодженого аустеніту, зрештою досягаючи бейнітної структури. Мартенситний відпуск, з іншого боку, передбачає загартування деталі, нагрітої до аустенітного стану, у гарячій ванні (наприклад, соляній ванні або металевій ванні) при температурі трохи вище точки Ms протягом тривалого періоду, що дозволяє переохолодженому аустеніту поступово перетворюватися на мартенсит при постійній температурі.

 

Надзвичайна перевага аусгарту полягає в тому, що він може досягти чудових загальних механічних властивостей заготовки, поєднуючи високу твердість із хорошою ударною в’язкістю при мінімізації деформації. Тому цей процес часто використовується для інструментів і прес-форм зі складною формою, суворими вимогами до деформації та необхідністю високої твердості та ударної в’язкості. Austempering також може ефективно покращити характеристики деталей, виготовлених з вуглецевої сталі з вмістом вуглецю понад 0,6%, що відповідає спеціальним експлуатаційним вимогам.

 

5. Підведення підсумків

Підводячи підсумок, одно-загартування в рідині, дво-загартування в рідині, поетапне загартування та відпуск мають свої унікальні переваги, що підходять для сталевих деталей різних форм, матеріалів і вимог до продуктивності. У реальному виробництві особливі умови заготовки вимагають ретельного вибору методів загартування та точного контролю параметрів процесу, щоб повністю використовувати процес загартування та виготовляти високо-якісні сталеві деталі, які відповідають вимогам застосування. Хоча існує багато різних методів загартування, основним принципом є досягнення відповідної мікроструктури для досягнення необхідних характеристик або модифікація методу загартування, щоб уникнути деформації та розтріскування. Інженер з термічної обробки, який може оволодіти цими двома ключовими аспектами, має високу кваліфікацію.