Om ervoor te zorgen dat het metalen werkstuk de vereiste werkprestaties heeft, is het warmtebehandelingsproces vaak essentieel. Het warmtebehandelingsproces omvat over het algemeen drie processen van verwarming, warmtebehoud en koeling. Vanwege verschillende processen is het verdeeld in blussen, temperen, normaliseren en gloeien. Kun je het verschil zien?
01
Wat is blussen?
Het afschrikken van staal is om het staal te verhitten tot een temperatuur boven de kritische temperatuur Ac3 (hypoeutectoïde staal) of Ac1 (hypereutectoïde staal), het gedurende een bepaalde tijd warm te houden om het geheel of gedeeltelijk te austenitiseren en vervolgens af te koelen met een koelsnelheid hoger dan de kritische koelsnelheid. Een warmtebehandelingsproces voor snelle en snelle koeling onder Ms (of isotherm nabij Ms) voor transformatie van martensiet (of bainiet). Gewoonlijk wordt de behandeling met een vaste oplossing van aluminiumlegering, koperlegering, titaniumlegering, gehard glas en andere materialen of het warmtebehandelingsproces met snel koelproces uitdoving genoemd.
Het doel van blussen:
1) Verbeter de mechanische eigenschappen van metalen producten of onderdelen. Bijvoorbeeld: verbetering van de hardheid en slijtvastheid van gereedschappen, lagers, enz., verhoging van de elasticiteitsgrens van veren, verbetering van de uitgebreide mechanische eigenschappen van asonderdelen, enz.
2) Verbeter de materiaaleigenschappen of chemische eigenschappen van sommige speciale staalsoorten. Zoals het verbeteren van de corrosieweerstand van roestvrij staal, het verhogen van het permanente magnetisme van magnetisch staal, enz.
Bij het doven en koelen zijn naast de redelijke selectie van het blusmedium ook correcte blusmethoden vereist. De veelgebruikte afschrikmethoden omvatten voornamelijk afschrikken met één vloeistof, afschrikken met dubbele vloeistof, gradueel afschrikken, isothermisch afschrikken en gedeeltelijk afschrikken.
Stalen werkstukken hebben na het blussen de volgende kenmerken:
① Ongebalanceerde (dat wil zeggen onstabiele) structuren zoals martensiet, bainiet en vastgehouden austeniet worden verkregen.
② Er is een grote interne stress.
③ De mechanische eigenschappen kunnen niet aan de eisen voldoen. Daarom moeten stalen werkstukken over het algemeen na het afschrikken worden getemperd.
02
Wat is temperen?
Temperen is een warmtebehandelingsproces waarbij afgeschrikte metalen producten of onderdelen tot een bepaalde temperatuur worden verwarmd en vervolgens op een bepaalde manier worden afgekoeld nadat ze gedurende een bepaalde tijd zijn bewaard. Temperen is een bewerking die onmiddellijk na het afschrikken wordt uitgevoerd en is meestal de laatste warmtebehandeling van het werkstuk. Een proces, dus het gezamenlijke proces van afschrikken en ontlaten wordt eindbehandeling genoemd.
Het belangrijkste doel van blussen en ontlaten is:
1) Verminder interne stress en verminder broosheid. Gebluste delen hebben grote spanning en broosheid. Als ze niet op tijd worden getemperd, zullen ze vaak vervormen of zelfs barsten.
2) Pas de mechanische eigenschappen van het werkstuk aan. Na het afschrikken heeft het werkstuk een hoge hardheid en hoge brosheid. Om aan de verschillende prestatie-eisen van verschillende werkstukken te voldoen, kan het worden aangepast door ontlaten, hardheid, sterkte, plasticiteit en taaiheid.
3) Stabiele werkstukafmetingen. De metallografische structuur kan worden gestabiliseerd door te ontlaten om ervoor te zorgen dat er tijdens toekomstig gebruik geen vervorming zal optreden.
4) Verbeter de snijprestaties van sommige gelegeerd staal.
De rol van temperen is om:
① Verbeter de stabiliteit van de structuur, zodat het werkstuk tijdens gebruik geen weefseltransformatie meer ondergaat, zodat de geometrische grootte en prestaties van het werkstuk stabiel blijven.
② Elimineer interne spanning om de prestaties van het werkstuk te verbeteren en de geometrische afmetingen van het werkstuk te stabiliseren.
③ Pas de mechanische eigenschappen van staal aan om aan de gebruikseisen te voldoen.
De reden waarom ontlaten deze effecten heeft, is dat wanneer de temperatuur stijgt, de activiteit van atomen toeneemt, en de atomen van ijzer, koolstof en andere legeringselementen in staal snel kunnen diffunderen om de herschikking van atomen te realiseren, waardoor ze onstabiel worden. De onevenwichtige organisatie verandert geleidelijk in een stabiele evenwichtige organisatie. De verlichting van interne spanning houdt ook verband met de afname van de metaalsterkte naarmate de temperatuur stijgt. Over het algemeen nemen de hardheid en sterkte af wanneer staal wordt getemperd en neemt de plasticiteit toe. Hoe hoger de ontlaattemperatuur, hoe groter de verandering in deze mechanische eigenschappen. Sommige gelegeerd staalsoorten met een hoog gehalte aan legeringselementen zullen sommige fijnkorrelige metaalverbindingen neerslaan wanneer ze worden getemperd in een bepaald temperatuurbereik, wat de sterkte en hardheid zal verhogen. Dit fenomeen wordt secundaire verharding genoemd.
Vereisten voor temperen: werkstukken met verschillende toepassingen moeten bij verschillende temperaturen worden getemperd om aan de eisen van het gebruik te voldoen.
① Snijgereedschappen, lagers, gecarboneerde en afgeschrikte onderdelen en oppervlakteafgeschrikte onderdelen worden meestal getemperd bij een temperatuur van minder dan 250 graden. Na ontlaten bij lage temperatuur verandert de hardheid niet veel, neemt de interne spanning af en verbetert de taaiheid enigszins.
② De veer wordt getemperd bij een gemiddelde temperatuur van 350-500 graden om een hoge elasticiteit en noodzakelijke taaiheid te verkrijgen.
③ Onderdelen gemaakt van constructiestaal met een medium koolstofgehalte worden meestal getemperd bij een hoge temperatuur van 500-600 graden C om een goede combinatie van sterkte en taaiheid te verkrijgen.
Wanneer staal wordt getemperd op ongeveer 300 graden, neemt de brosheid vaak toe. Dit fenomeen wordt het eerste type woede-brosheid genoemd. Over het algemeen mag het niet worden getemperd in dit temperatuurbereik. Sommige constructiestaalsoorten met een gemiddelde koolstoflegering zijn ook vatbaar voor brosheid als ze langzaam worden afgekoeld tot kamertemperatuur na ontlaten bij hoge temperatuur. Dit fenomeen wordt het tweede type driftbrosheid genoemd. De toevoeging van molybdeen aan het staal, of afkoeling in olie of water tijdens het ontlaten, kan het tweede type hardheid voorkomen. Deze broosheid kan worden geëlimineerd door het tweede type getemperd bros staal opnieuw te verhitten tot de oorspronkelijke ontlaattemperatuur.
In productie is het vaak gebaseerd op de vereisten voor de prestaties van het werkstuk. Volgens verschillende verwarmingstemperaturen is ontlaten verdeeld in ontlaten bij lage temperatuur, ontlaten bij gemiddelde temperatuur en ontlaten bij hoge temperatuur. Het warmtebehandelingsproces dat afschrikken en daaropvolgend ontlaten bij hoge temperatuur combineert, wordt afschrikken en ontlaten genoemd, dat wil zeggen dat het een goede plasticiteit en taaiheid heeft terwijl het een hoge sterkte heeft.
1) Ontlaten bij lage temperatuur: 150-250 graden, M keer, vermindert interne spanning en broosheid, verbetert de plastic taaiheid, heeft een hogere hardheid en slijtvastheid. Wordt gebruikt voor het maken van meetgereedschappen, messen en wentellagers enz.
2) Temperen bij gemiddelde temperatuur: 350-500 graden, T-tijd, met hoge elasticiteit, bepaalde plasticiteit en hardheid. Gebruikt om veren te maken, matrijzen te smeden, enz.
3) Ontlaten op hoge temperatuur: 500-650 graad, S-ontlaten, met goede uitgebreide mechanische eigenschappen. Gebruikt om tandwielen, krukassen, enz.
03
Wat is normaliseren?
Normaliseren is een warmtebehandeling die de taaiheid van staal verbetert. Nadat het stalen element is verwarmd tot 30-50 graden boven de Ac3-temperatuur, wordt het een bepaalde tijd bewaard en vervolgens aan de lucht gekoeld. Het belangrijkste kenmerk is dat de koelsnelheid sneller is dan gloeien en lager dan blussen. Tijdens het normaliseren kunnen de kristalkorrels van staal worden verfijnd in een iets snellere afkoeling, niet alleen om een bevredigende sterkte te verkrijgen, maar ook om de taaiheid (AKV-waarde) aanzienlijk te verbeteren, de neiging tot scheuren van componenten te verminderen. Nadat enkele laaggelegeerde warmgewalste staalplaten, laaggelegeerde stalen smeedstukken en gietstukken zijn genormaliseerd, kunnen de uitgebreide mechanische eigenschappen van het materiaal aanzienlijk worden verbeterd en worden ook de snijprestaties verbeterd.
Normaliseren heeft de volgende doelen en gebruiken:
① Voor hypoeutectoïde staal wordt normalisatie gebruikt om de oververhitte grofkorrelige structuur en de Widmanstatten-structuur van gietstukken, smeedstukken en laswerken en de gestreepte structuur in gewalste materialen te elimineren; verfijn granen; en kan worden gebruikt als voorverwarmingsbehandeling vóór het doven.
② Voor hypereutectoïde staal kan normalisatie reticulair secundair cementiet elimineren en perliet verfijnen, wat niet alleen de mechanische eigenschappen verbetert, maar ook het latere sferoïdiserende uitgloeien vergemakkelijkt.
③ Voor koolstofarme dunne staalplaten kan door normalisatie vrij cementiet aan de korrelgrenzen worden geëlimineerd om hun dieptrekeigenschappen te verbeteren.
④ Gebruik voor koolstofarm staal en koolstofarm laaggelegeerd staal normalisatie om een fijnere perlietstructuur te verkrijgen, verhoog de hardheid tot HB140-190, vermijd het fenomeen van "plakkend mes" tijdens het snijden en verbeter bewerkbaarheid. Voor medium koolstofstaal, wanneer zowel normaliseren als gloeien kan worden gebruikt, is het zuiniger en handiger om normaliseren te gebruiken.
⑤ Voor gewoon constructiestaal met medium koolstof kan normalisatie worden gebruikt in plaats van afschrikken en ontlaten bij hoge temperatuur wanneer de mechanische eigenschappen niet hoog zijn, wat niet alleen eenvoudig te bedienen is, maar ook de structuur en grootte van het staal stabiliseert.
⑥ Normalisatie bij hoge temperatuur (150-200 graden boven Ac3) kan de scheiding van de samenstelling van gietstukken en smeedstukken verminderen vanwege de hoge diffusiesnelheid bij hoge temperaturen. Grove korrels kunnen na normalisatie bij hoge temperatuur worden verfijnd door vervolgens bij een tweede lagere temperatuur te normaliseren.
⑦ Voor sommige gelegeerde staalsoorten met een laag en gemiddeld koolstofgehalte die worden gebruikt in stoomturbines en ketels, wordt vaak normalisatie gebruikt om een bainietstructuur te verkrijgen en vervolgens bij hoge temperatuur te ontlaten. Het heeft een goede kruipweerstand bij gebruik bij 400-550 graden.
⑧ Naast stalen onderdelen en staalproducten wordt normaliseren ook veel gebruikt bij de warmtebehandeling van nodulair gietijzer om een perlietmatrix te verkrijgen en de sterkte van nodulair gietijzer te verbeteren.
Aangezien normalisatie wordt gekenmerkt door luchtkoeling, hebben de omgevingstemperatuur, stapelmethode, luchtstroom en werkstukgrootte allemaal invloed op de structuur en prestaties na normalisatie. De genormaliseerde structuur kan ook worden gebruikt als classificatiemethode van gelegeerd staal. Over het algemeen worden gelegeerd staal onderverdeeld in perlietstaal, bainietstaal, martensitisch staal en austenitisch staal volgens de microstructuur die wordt verkregen door een monster met een diameter van 25 mm tot 900 graden en luchtkoeling te verwarmen.
04
Wat is gloeien?
Gloeien is een metaalwarmtebehandelingsproces waarbij het metaal langzaam wordt verwarmd tot een bepaalde temperatuur, voldoende lang wordt bewaard en vervolgens met een passende snelheid wordt afgekoeld. Gloeiende warmtebehandeling is onderverdeeld in volledig gloeien, onvolledig gloeien en spanningsontharding. De mechanische eigenschappen van uitgegloeide materialen kunnen worden gedetecteerd door middel van een trekproef of hardheidstest. Veel staalproducten worden geleverd in de staat van gloeien en warmtebehandeling. Rockwell hardheidsmeter kan worden gebruikt om de hardheid van staal te testen. Voor dunnere staalplaten, stalen strips en dunwandige stalen buizen kunnen oppervlakte-Rockwell-hardheidsmeters worden gebruikt om de HRT-hardheid te testen. .
Het doel van gloeien is:
① Verbeter of elimineer verschillende structurele defecten en restspanningen veroorzaakt door staalgieten, smeden, walsen en lassen, en voorkom vervorming en barsten van werkstukken.
② Verzacht het werkstuk om te zagen.
③ Verfijning van de korrels en verbetering van de structuur om de mechanische eigenschappen van het werkstuk te verbeteren.
④ Tref organisatorische voorbereidingen voor de uiteindelijke warmtebehandeling (afschrikken, ontlaten).
Veelgebruikte gloeiprocessen zijn:
① Volledig gegloeid. Het wordt gebruikt om de grove oververhitte structuur met slechte mechanische eigenschappen te verfijnen na het gieten, smeden en lassen van medium en laag koolstofstaal. Verwarm het werkstuk tot 30-50 graden boven de temperatuur waarbij ferriet volledig wordt omgezet in austeniet, houd het een tijdje warm en koel dan langzaam af met de oven. Tijdens het koelproces zal het austeniet opnieuw transformeren om de staalconstructie dunner te maken.
② Bolvormig gloeien. Het wordt gebruikt om de hoge hardheid van gereedschapsstaal en lagerstaal na het smeden te verminderen. Het werkstuk wordt verwarmd tot 20-40 graden boven de temperatuur waarbij het staal austeniet begint te vormen, en daarna langzaam afgekoeld na hittebehoud. Tijdens het koelproces wordt het lamellaire cementiet in het perliet bolvormig, waardoor de hardheid afneemt.
③ Isotherm gloeien. Het wordt gebruikt om de hoge hardheid van sommige gelegeerd constructiestaal met een hoog nikkel- en chroomgehalte voor snijden te verminderen. Over het algemeen wordt het eerst sneller afgekoeld tot de meest onstabiele temperatuur van austeniet, waarna het austeniet gedurende een geschikte tijd wordt omgezet in troostiet of sorbiet en de hardheid kan worden verminderd.
④ Herkristallisatie gloeien. Het wordt gebruikt om het verhardingsverschijnsel (toename van hardheid en afname van plasticiteit) van metaaldraad en dunne plaat tijdens het koudtrekken en koudwalsen te elimineren. De verwarmingstemperatuur is over het algemeen 50-150 graden lager dan de temperatuur waarbij het staal austeniet begint te vormen. Alleen op deze manier kan het werkverhardende effect worden geëlimineerd en het metaal worden verzacht.
⑤ Grafitisering gloeien. Het wordt gebruikt om gietijzer met een grote hoeveelheid cementiet om te zetten in kneedbaar gietijzer met een goede plasticiteit. De procesoperatie is om het gietstuk te verwarmen tot ongeveer 950 graden, het gedurende een bepaalde tijd warm te houden en het vervolgens goed af te koelen om het cementiet te ontbinden om een groep vlokkig grafiet te vormen.
⑥ Diffusie gloeien. Het wordt gebruikt om de chemische samenstelling van gietstukken van legeringen te homogeniseren en hun prestaties te verbeteren. De methode is om het gietstuk tot de hoogst mogelijke temperatuur te verwarmen zonder te smelten, het lange tijd warm te houden en vervolgens langzaam af te koelen nadat de diffusie van verschillende elementen in de legering de neiging heeft gelijkmatig te worden verdeeld.
⑦ Uitgloeien voor spanningsverlichting. Gebruikt om de interne spanning van stalen gietstukken en lasnaden te elimineren. Voor ijzer- en staalproducten die zijn verhit tot 100-200 graden onder de temperatuur waarbij austeniet begint te vormen, kan afkoeling in de lucht na warmtebehoud interne stress elimineren
