Mis on süsinikukonstruktsiooniterase karastamise eesmärk?
Kahjustavat süsinikkonstruktsioon Teras hõlmab kustutatud terase uuesti kuumutamist temperatuurini AC1 (tavaliselt 150 - 650 kraadi, vältides kustutatud martensiidi kriitilist lagunemistsooni), hoides seda kindlaksmääratud perioodi jooksul ja seejärel aeglaselt jahutades. Selle põhifunktsioon on järeltkuulamise järelnäitajate defektide korrigeerimine ja terase mehaaniliste omaduste kohandamine vastavalt nõuetele, saavutades lõppkokkuvõttes tugevuse, kareduse, kõvaduse ja elastsuse tasakaalu. Selle saab liigitada järgmistesse peamistesse funktsioonidesse:
1.
Kiire jahutusprotsess kustutamise ajal võib põhjustada terase sees tõsiseid sisemisi pingeid. See on peamiselt tingitud kahest allikast:
Tektooniline stress: kui austeniit muutub kiiresti martensiidiks, laieneb selle maht (martensiit on mahu järgi suurem kui austeniit). Kuid osa erinevate osade (näiteks paksu - seinaga osade pind ja südamik, ebaühtlased jahutuskiirused või kompleksi - osade servad ja sooned) põhjustavad asünkroonseid mikrostruktuurimuundumisi ja tekitavad sisemisi pingeid.
Termiline pinge: kiire jahutamise ajal on temperatuuri erinevus osa pinna ja südamiku vahel märkimisväärne, põhjustades pinna kahanemise südamikust kiiremini, põhjustades tõmbe- ja survepingeid.
Kui neid sisemisi pingeid ei kõrvaldata, võivad need parimal juhul põhjustada osa deformatsiooni ladustamise või töötlemise ajal (näiteks võllide painutamine või plaatide väändumine) või halvimal juhul põhjustada otse pragunemist (eriti kõrge - süsinikukonstruktsiooni teras või suur- rist - osa). Kahjumise ajal saavad aatomid kuumutamise ajal energiat, mis võib leevendada võre moonutusi difusiooni ja dislokatsiooni liikumise kaudu, vabastades järk -järgult sisemise stressi.
Näiteks pärast kustutamist võib 45 terase sisepinge jõuda sadade MPA -ni. Pärast madala - temperatuuri karastamist 200 kraadi korral saab seda stressi leevendada 50%- 60%. Pärast kõrgtemperatuuri karastamist 500 kraadi juures võib stressi leevendamise määr ulatuda üle 80%-ni, takistades põhimõtteliselt komponentide riket.
2. Vähendage rabedust ja parandage terase sitkust ja plastilisust
Ehkki kustutatud süsinikkonstruktsiooniterasel on äärmiselt kõrge kõvadus ja tugevus, on selle martensiidi struktuur "üleküllastumata tahke lahus", mille tulemuseks on tugev võre moonutamine ja äärmiselt kõrge nihestustihedus. Selle tulemuseks on äärmiselt halb sitkus ja madal plastilisus. (Näiteks on kustutatud 45 terase neeldunud löögienergia ainult 5-10J, muutes selle painutamisel rabeda luumurru tekkeks ja ei suuda vastu pidada löögikoormustele.) See muudab selle praktiliselt sobimatuks kasutamiseks valmisosadena. Üks karastamise põhifunktsioone on vähendada rabeduse. Kuumutamise ajal sadestub üleküllastumata süsinik martensiidist (moodustades karbiide, näiteks tsementiit), leevendades järk -järgult martensiitide võre moonutusi ja vähendades vastupanu niheldamise liikumisele, parandades märkimisväärselt sitkust ja elastsust.
Näiteks 45 terase energia imendumine on umbes 8J pärast summutamist (mitteempot). See energia tõuseb 15 - 20J -ni pärast madala - temperatuuri karastamist 200 kraadi juures (siiski mõnevõrra rabe, kuid piisav madala - löögirakenduste jaoks). Pärast kõrgtemperatuuri karastamist 550 kraadi juures jõuab mõju energia imendumine üle 50J (parandab oluliselt sitkust ja võimaldab sellel vastu pidada mõõdukale mõjule).
Kõrge - süsinikukonstruktsiooniliste teraste (näiteks 65 terase) korral on plastilisuse paranemine pärast karastamist veelgi väljendunud, pikenemine suureneb 1%-2%-lt pärast 10%-15%-ni kustutamist, takistades osade purunemist väliste jõudude korral kergesti.
3. Kõvaduse ja tugevuse kohandamine erinevate rakendusnõuete täitmiseks
Pärast kustutamist saavutab teras maksimaalse kareduse ja tugevuse (nt 45 terast saavutab HRC55-60 karedus ja tõmbetugevus pärast kustutamist üle 1000 MPa). Kuid mitte kõik rakendused ei vaja äärmist kõvadust. Erinevate osade jõudlusnõuded on väga erinevad (nt tööriistad nõuavad suurt kõvadust, võllid vajavad tugevuse ja sitkuse tasakaalu ning pistikud vajavad plastilisust). Karastamine võimaldab kõvaduse ja tugevuse täpset reguleerimist, kontrollides küttetemperatuuri:
Madal - temperatuuri karastamine (150 - 250 kraadi): sadestub ainult väike kogus peeneid karbiide, säilitades martensiitide struktuuri ja minimeerides kõvaduse ja tugevuse kadu (45 terast jõuab HRC50-55 karedus ja mis on üle 900 MPA pärast karastust). Seda kasutatakse peamiselt rakendustes, mis nõuavad nii suurt karedust kui ka teatud raskust (nt lõikamisriistad ja kulumiskindlad puksid).
Keskmine - temperatuuri karastamine (350 - 500 kraadi): Martensiit laguneb märkimisväärselt karastatud troostiidi (peeneteraline tsementiit + ferriit), vähendades karedust 100%-ni. HRC 35-45 juures püsib tugevus 700-800 MPa, samas kui elastsus on märkimisväärselt paranenud (elastne piir ulatub 300–400 MPa). See sobib vedrude ja elastsete komponentide jaoks (näiteks autotööstuse amortisaatorite vedrud ja tööpinkide padrunid).
Kõrge - temperatuuri karastamine (500 - 650 kraadi): martensiit laguneb täielikult "karastatud troostiidiks" (jäme - teraline tsementiit + ferriit), vähendades veelgi HRC 25-35. Tugevust hoitakse 600–800 MPa ning sitkus ja elastsus on märkimisväärselt paranenud. See sobib tuumaosade jaoks, mis nõuavad tugevuse ja sitkuse tasakaalu (näiteks võllid, ühendusvardad ja käigud) . 4. stabiliseerige mikrostruktuur ja mõõtmed, et tagada pikaajaline osa täpsus ja usaldusväärsus.
Kustutatud martensiit on mitte - tasakaalustruktuur ja sellel on endiselt kalduvus toatemperatuuril spontaanselt laguneda (süsinik sadestub aeglaselt, nihutades järk -järgult struktuuri tasakaalu poole). See "vananemisefekt" võib pikkade - termini kasutamise või salvestusruumi ajal viia järgmisteni:
Mikrostrukturaalne ebastabiilsus: martensiit laguneb aeglaselt pärliidiks või tsementiidiks, mille tulemuseks on omaduste järkjärguline langus (näiteks kõvadus ja elastsus);
Mõõtmete ebastabiilsus: mikrostrukturaalse teisendusega kaasnevad mahumuutused, mis põhjustab osade mõõtmetes väikeseid, kuid püsivaid kõrvalekaldeid (nt mõõtmete täpsuse kaotus täpsuslaagrites ja mõõtmisvahendid).
Karastamine kiirendab martensiidi lagunemist ja karbiidi sademeid "aktiivse kuumutamise kaudu", võimaldades struktuuril varasema suhteliselt stabiilse olekuni (nt karastatud bainit, mis moodustub pärast kõrget - temperatuuri karastumist, ei toimu peaaegu enam mikrostrukturaalset muundamist toatemperatuuril). Selle tulemuseks on:
Mikrostruktuuri lukustamine: jõudluse kõikumiste ennetamine järgneva kasutamise ajal;
Mõõtmete fikseerimine: "vananemise deformatsiooni" riski kõrvaldamine, tagades pikka - täppisosade (näiteks tööpinkide spindlid ja täppispoldid) termini mõõtme täpsus {. 5. hõlbustab järgnevat töötlemist (parandab magetlusvõimet)
Kustutatud terase kõvadus on äärmiselt kõrge (nt 45 terast jõuab pärast summutamist HRC 55-60). Otsesed lõikamisoperatsioonid (näiteks pööramine ja jahvatamine) seisavad silmitsi kahe peamise probleemiga:
Kiire tööriista kulumine: kõrge - kõvadusratas kannab kiiresti kõrge - kiiruseterase või karbiidilõikamisriistade, mille tulemuseks on kõrged töötlemiskulud;
Madal töötlemise täpsus: liigne karedus võib osade lõikamise ajal hõlpsalt põhjustada hakkimise ja jutumärke, muutes pinna kareduse säilitamise keeruliseks (nt saavutades RA väärtuse alla 3,2 μm).
Kõrge temperatuuril mõõdetud terase karastamine võib vähendada karedust HRC 25 - 40-ni (vahemikus "Easy - kuni lõikesse).
Sel hetkel on terase mikrostruktuur karastatud troostiidi või karastatud troostiit, mille tulemuseks on mõõdukas kõvadus. Tööriistajõud jaotatakse lõikamise ajal ühtlaselt, põhjustades aeglase kulumise.
Suurenenud plastilisus hõlbustab kiibi purunemist (takistades tööriistade pakkimist), parandades märkimisväärselt pinna viimistluse kvaliteeti (RA väärtusi saab vähendada alla 1,6 μm), sillutades teed järgneva täpsuse töötlemiseks (nt viimistlusvarustus ja võllid).