Obróbka cieplna odlewów stalowych opiera się na diagramie fazowym Fe-Fe3C w celu kontrolowania mikrostruktury odlewów stalowych w celu osiągnięcia wymaganej wydajności. Obróbka cieplna jest jednym z ważnych procesów w produkcji odlewów stalowych. Jakość i efekt obróbki cieplnej są bezpośrednio związane z końcową wydajnością odlewów stalowych.
Struktura odlewów stalowych w stanie surowym zależy od składu chemicznego i procesu krzepnięcia. Ogólnie rzecz biorąc, występuje stosunkowo duża segregacja dendrytów, bardzo nierówna struktura i gruboziarniste ziarna. Dlatego też odlewy stalowe na ogół wymagają obróbki cieplnej, aby wyeliminować lub zmniejszyć wpływ powyższych problemów i poprawić właściwości mechaniczne odlewów stalowych. Ponadto, ze względu na różnicę w budowie i grubości ścianek odlewów stalowych, różne części tego samego odlewu mają odmienną formę organizacyjną i generują znaczne naprężenia własne. Dlatego też odlewy stalowe (zwłaszcza odlewy ze stali stopowych) powinny być z reguły dostarczane w stanie poddanym obróbce cieplnej.
1. Charakterystyka obróbki cieplnej odlewów stalowych
1) W strukturze odlewów stalowych często występują grube dendryty i segregacja. Podczas obróbki cieplnej czas nagrzewania powinien być nieco dłuższy niż w przypadku kutych części stalowych o tym samym składzie. Jednocześnie należy odpowiednio wydłużyć czas utrzymywania austenityzowania.
2) Ze względu na poważną segregację struktury w stanie odlanym niektórych odlewów ze stali stopowych, w celu wyeliminowania jej wpływu na końcowe właściwości odlewów, należy podjąć działania zmierzające do ujednorodnienia podczas obróbki cieplnej.
3) W przypadku odlewów stalowych o skomplikowanych kształtach i dużych różnicach grubości ścianek, podczas obróbki cieplnej należy uwzględnić efekty przekroju poprzecznego i współczynniki naprężenia odlewu.
4) Gdy obróbka cieplna jest wykonywana na odlewach stalowych, musi ona być rozsądna w oparciu o jej właściwości strukturalne i starać się unikać deformacji odlewów.
2. Główne czynniki procesu obróbki cieplnej odlewów staliwnych
Obróbka cieplna odlewów stalowych składa się z trzech etapów: ogrzewania, utrwalania cieplnego i chłodzenia. Ustalenie parametrów procesu powinno opierać się na celu zapewnienia jakości produktu i oszczędności kosztów.
1) Ogrzewanie
Ogrzewanie jest najbardziej energochłonnym procesem w procesie obróbki cieplnej. Do głównych parametrów technicznych procesu nagrzewania należy dobór odpowiedniego sposobu nagrzewania, szybkości nagrzewania oraz sposobu zasypu.
(1) Metoda ogrzewania. Metody nagrzewania odlewów stalowych obejmują głównie ogrzewanie promiennikowe, ogrzewanie w kąpieli solnej i ogrzewanie indukcyjne. Zasada wyboru metody ogrzewania jest szybka i jednolita, łatwa do kontrolowania, wysoka wydajność i niski koszt. Podczas ogrzewania odlewnia zazwyczaj bierze pod uwagę wielkość konstrukcyjną, skład chemiczny, proces obróbki cieplnej i wymagania jakościowe odlewu.
(2) Prędkość nagrzewania. W przypadku odlewów stalowych ogólnych prędkość nagrzewania nie może być ograniczona, a do nagrzewania wykorzystywana jest maksymalna moc pieca. Zastosowanie gorącego załadunku pieca może znacznie skrócić czas nagrzewania i cykl produkcyjny. W rzeczywistości, w warunkach szybkiego nagrzewania, nie występuje wyraźna histereza temperaturowa pomiędzy powierzchnią odlewu a rdzeniem. Powolne nagrzewanie spowoduje zmniejszenie wydajności produkcji, zwiększone zużycie energii oraz poważne utlenianie i odwęglanie na powierzchni odlewu. Jednakże w przypadku niektórych odlewów o skomplikowanych kształtach i konstrukcjach, dużych grubościach ścianek i dużych naprężeniach termicznych podczas procesu nagrzewania, należy kontrolować prędkość nagrzewania. Ogólnie rzecz biorąc, można zastosować niską temperaturę i powolne ogrzewanie (poniżej 600 ° C) lub utrzymywanie niskiej lub średniej temperatury, a następnie można zastosować szybkie ogrzewanie w obszarach o wysokiej temperaturze.
(3) Metoda ładowania. Zasadą umieszczania odlewów stalowych w piecu jest maksymalne wykorzystanie przestrzeni efektywnej, zapewnienie równomiernego nagrzewania oraz narażenie odlewów na odkształcenie.
2) Izolacja
Temperaturę przetrzymywania austenityzacji odlewów stalowych należy dobierać w zależności od składu chemicznego staliwa i wymaganych właściwości. Temperatura przetrzymywania jest na ogół nieco wyższa (około 20°C) niż w przypadku kucia części stalowych o tym samym składzie. W przypadku odlewów ze stali eutektoidalnej należy zadbać o to, aby węgliki mogły szybko zostać wchłonięte w austenit i aby austenit zachował drobne ziarna.
Przy określaniu czasu utrwalania cieplnego odlewów stalowych należy wziąć pod uwagę dwa czynniki: pierwszym czynnikiem jest zapewnienie jednolitej temperatury powierzchni odlewu i rdzenia, a drugim czynnikiem jest zapewnienie jednorodności konstrukcji. Dlatego czas wytrzymywania zależy głównie od przewodności cieplnej odlewu, grubości ścianki kształtownika i składników stopu. Ogólnie rzecz biorąc, odlewy ze stali stopowej wymagają dłuższego czasu przetrzymywania niż odlewy ze stali węglowej. Grubość ścianki odlewu jest zwykle główną podstawą do obliczenia czasu przetrzymywania. W przypadku czasu utrzymywania obróbki odpuszczania i starzenia należy wziąć pod uwagę takie czynniki, jak cel obróbki cieplnej, temperatura utrzymywania i szybkość dyfuzji pierwiastków.
3) Chłodzenie
Odlewy stalowe po konserwacji cieplnej można schładzać z różną szybkością, aby zakończyć przemianę metalograficzną, uzyskać wymaganą strukturę metalograficzną i osiągnąć określone wskaźniki wydajności. Ogólnie rzecz biorąc, zwiększenie szybkości chłodzenia może pomóc w uzyskaniu dobrej struktury i rozdrobnieniu ziaren, poprawiając w ten sposób właściwości mechaniczne odlewu. Jeśli jednak szybkość chłodzenia jest zbyt duża, łatwo jest spowodować większe naprężenia w odlewie. Może to powodować deformację lub pękanie odlewów o złożonej strukturze.
Medium chłodzące do obróbki cieplnej odlewów stalowych zazwyczaj obejmuje powietrze, olej, wodę, słoną wodę i stopioną sól.
3. Metoda obróbki cieplnej odlewów stalowych
W zależności od różnych metod ogrzewania, czasu przetrzymywania i warunków chłodzenia, metody obróbki cieplnej odlewów stalowych obejmują głównie wyżarzanie, normalizowanie, hartowanie, odpuszczanie, obróbkę przesycającą, utwardzanie wydzieleniowe, obróbkę odprężającą i obróbkę usuwania wodoru.
1) Wyżarzanie.
Wyżarzanie polega na podgrzaniu stali, której struktura odbiega od stanu równowagi, do określonej temperatury ustalonej w procesie, a następnie powolnym schłodzeniu jej po utrwaleniu cieplnym (najczęściej chłodzeniu w piecu lub zasypaniu wapnem) w celu uzyskania procesu obróbki cieplnej zbliżonej do temperatury stan równowagi konstrukcji. W zależności od składu stali oraz celu i wymagań wyżarzania, wyżarzanie można podzielić na wyżarzanie całkowite, wyżarzanie izotermiczne, wyżarzanie sferoidyzujące, wyżarzanie rekrystalizujące, wyżarzanie odprężające i tak dalej.
(1) Całkowite wyżarzanie. Ogólny proces wyżarzania całkowitego polega na: nagrzaniu odlewu staliwnego do temperatury 20°C-30°C powyżej Ac3, przetrzymaniu go przez pewien czas, aż struktura w stali całkowicie przekształci się w austenit, a następnie powolne schładzanie (zwykle chłodzenie piecem) w temperaturze 500℃ - 600℃, a na koniec schładzanie na powietrzu. Tak zwany pełny oznacza, że po nagrzaniu uzyskuje się pełną strukturę austenitu.
Celem całkowitego wyżarzania jest przede wszystkim: po pierwsze poprawa grubej i nierównej struktury spowodowanej obróbką na gorąco; drugim jest zmniejszenie twardości odlewów ze stali węglowej i stopowej powyżej średniowęglowej, poprawiając w ten sposób ich właściwości skrawania (ogólnie rzecz biorąc, gdy twardość przedmiotu obrabianego mieści się w przedziale 170 HBW-230 HBW, jest on łatwy do cięcia. Gdy twardość jest wyższy lub niższy niż ten zakres, utrudni to cięcie); trzeci polega na wyeliminowaniu naprężeń wewnętrznych odlewu stalowego.
Zakres stosowania wyżarzania całkowitego. Wyżarzanie pełne nadaje się głównie do odlewów ze stali węglowej i stopowej o składzie podeutektoidalnym i zawartości węgla w zakresie od 0,25% do 0,77%. Stal nadeutektoidalna nie powinna być całkowicie wyżarzana, ponieważ gdy stal nadeutektoidalna zostanie nagrzana do temperatury powyżej Accm i powoli schładzana, cementyt wtórny wytrąci się wzdłuż granicy ziaren austenitu w kształcie sieci, co powoduje, że wytrzymałość, plastyczność i udarność stali są znaczące spadek.
(2) Wyżarzanie izotermiczne. Wyżarzanie izotermiczne odnosi się do nagrzewania odlewów staliwnych do temperatury 20°C - 30°C powyżej Ac3 (lub Ac1), po przetrzymywaniu przez pewien okres czasu, szybkim schłodzeniu do temperatury szczytowej krzywej przemiany izotermicznej przechłodzonego austenitu, a następnie utrzymywaniu przez pewien okres czasu (strefa transformacji perlitu). Po przekształceniu austenitu w perlit następuje powolne stygnięcie.
(3) Wyżarzanie sferoidyzujące. Wyżarzanie sferoidyzujące polega na nagrzaniu odlewów stalowych do temperatury nieco wyższej od Ac1, a następnie po długim czasie utrwalania cieplnego wtórny cementyt w stali samoistnie przekształca się w cementyt ziarnisty (lub kulisty), a następnie z małą prędkością Obróbka cieplna proces do ochłodzenia do temperatury pokojowej.
Celem wyżarzania sferoidyzującego jest: zmniejszenie twardości; ujednolicenie struktury metalograficznej; poprawa wydajności skrawania i przygotowanie do hartowania.
Wyżarzanie sferoidyzujące ma zastosowanie głównie do stali eutektoidalnych i nadeutektoidalnych (zawartość węgla większa niż 0,77%), takich jak węglowa stal narzędziowa, stopowa stal sprężynowa, stal na łożyska toczne i stopowa stal narzędziowa.
(4) Wyżarzanie odprężające i wyżarzanie rekrystalizujące. Wyżarzanie odprężające nazywane jest również wyżarzaniem niskotemperaturowym. Jest to proces, w którym odlewy staliwne są podgrzewane do temperatury poniżej Ac1 (400°C - 500°C), następnie przetrzymywane przez pewien czas, a następnie powoli schładzane do temperatury pokojowej. Celem wyżarzania odprężającego jest wyeliminowanie naprężeń wewnętrznych odlewu. Struktura metalograficzna stali nie ulegnie zmianie podczas procesu wyżarzania odprężającego. Wyżarzanie rekrystalizujące stosuje się głównie w celu wyeliminowania zniekształconej struktury spowodowanej obróbką odkształcenia na zimno i wyeliminowania utwardzania przez zgniot. Temperatura ogrzewania przy wyżarzaniu rekrystalizacyjnym jest o 150°C - 250°C wyższa od temperatury rekrystalizacji. Wyżarzanie rekrystalizujące może po odkształceniu na zimno przekształcić wydłużone ziarna kryształów w jednolite kryształy równoosiowe, eliminując w ten sposób efekt utwardzania przez zgniot.
2) Normalizacja
Normalizowanie to obróbka cieplna, podczas której stal jest podgrzewana do temperatury 30°C – 50°C powyżej temperatury Ac3 (stal podeutektoidalna) i Acm (stal nadeutektoidalna), a po okresie utrwalania cieplnego jest schładzana do temperatury pokojowej w powietrzu lub w wymuszone powietrze. metoda. Normalizowanie charakteryzuje się większą szybkością chłodzenia niż wyżarzanie, zatem znormalizowana struktura jest delikatniejsza niż struktura wyżarzana, a jej wytrzymałość i twardość są również wyższe niż struktury wyżarzanej. Ze względu na krótki cykl produkcyjny i duże wykorzystanie sprzętu do normalizowania, normalizowanie jest szeroko stosowane w różnych odlewach stali.
Cel normalizacji dzieli się na trzy następujące kategorie:
(1) Normalizowanie jako końcowa obróbka cieplna
W przypadku odlewów metalowych o niskich wymaganiach wytrzymałościowych, jako końcową obróbkę cieplną można zastosować normalizację. Normalizowanie może rozdrobnić ziarna, ujednolicić strukturę, zmniejszyć zawartość ferrytu w stali podeutektoidalnej, zwiększyć i udoskonalić zawartość perlitu, poprawiając w ten sposób wytrzymałość, twardość i udarność stali.
(2) Normalizowanie jako wstępna obróbka cieplna
W przypadku odlewów stalowych o większych przekrojach normalizacja przed hartowaniem lub hartowaniem i odpuszczaniem (hartowanie i odpuszczanie w wysokiej temperaturze) może wyeliminować strukturę Widmanstättena i strukturę pasmową oraz uzyskać delikatną i jednolitą strukturę. W przypadku cementytu sieciowego występującego w stalach węglowych i stopowych stalach narzędziowych o zawartości węgla większej niż 0,77% normalizowanie może zmniejszyć zawartość cementytu wtórnego i zapobiec tworzeniu się przez niego ciągłej sieci, przygotowując organizację do wyżarzania sferoidyzującego.
(3) Popraw wydajność cięcia
Normalizowanie może poprawić wydajność skrawania stali niskowęglowej. Twardość odlewów ze stali niskowęglowych po wyżarzaniu jest zbyt mała, a podczas cięcia łatwo przyklejają się do noża, co skutkuje nadmierną chropowatością powierzchni. Poprzez normalizującą obróbkę cieplną twardość odlewów ze stali niskowęglowych można zwiększyć do 140 HBW - 190 HBW, co jest wartością twardości zbliżoną do optymalnej, poprawiając w ten sposób wydajność skrawania.
3) Hartowanie
Hartowanie to proces obróbki cieplnej, podczas którego odlewy stali są podgrzewane do temperatury powyżej Ac3 lub Ac1, a następnie po pewnym czasie szybkiego schładzania w celu uzyskania pełnej struktury martenzytycznej. Odlewy stalowe należy odpuszczać w czasie po najgorętszym, aby wyeliminować naprężenia hartownicze i uzyskać wymagane kompleksowe właściwości mechaniczne.
(1) Temperatura hartowania
Temperatura ogrzewania hartowniczego stali podeutektoidalnej wynosi 30 ℃ -50 ℃ powyżej Ac3; temperatura ogrzewania hartowania stali eutektoidalnej i stali nadeutektoidalnej wynosi 30 ℃ -50 ℃ powyżej Ac1. Stal węglową podeutektoidalną nagrzewa się w podanej temperaturze hartowania w celu uzyskania drobnoziarnistego austenitu, a po hartowaniu można uzyskać drobnoziarnistą strukturę martenzytu. Stal eutektoidalna i stal nadeutektoidalna zostały sferoidyzowane i wyżarzane przed hartowaniem i ogrzewaniem, więc po podgrzaniu do 30 ℃ - 50 ℃ powyżej Ac1 i niecałkowicie austenityzowanym, struktura jest austenityczna i częściowo nierozpuszczona drobnoziarnista infiltracja cząstek ciała węglowego. Po hartowaniu austenit przekształca się w martenzyt, pozostawiając nierozpuszczone cząstki cementytu. Ze względu na wysoką twardość cementytu nie tylko nie zmniejsza twardości stali, ale także poprawia jej odporność na zużycie. Normalnie hartowaną strukturą stali nadeutektoidalnej jest drobno płatkowy martenzyt, a drobnoziarnisty cementyt i niewielka ilość austenitu szczątkowego są równomiernie rozmieszczone na osnowie. Struktura ta ma wysoką wytrzymałość i odporność na zużycie, ale ma również pewien stopień wytrzymałości.
(2) Medium chłodzące do hartowania procesu obróbki cieplnej
Celem hartowania jest uzyskanie pełnego martenzytu. Dlatego szybkość chłodzenia staliwa podczas hartowania musi być większa niż krytyczna szybkość chłodzenia staliwa, w przeciwnym razie nie można uzyskać struktury martenzytycznej i odpowiednich właściwości. Jednakże zbyt duża szybkość chłodzenia może łatwo doprowadzić do odkształcenia lub pęknięcia odlewu. Aby jednocześnie spełnić powyższe wymagania, należy dobrać odpowiedni czynnik chłodzący w zależności od materiału odlewu lub zastosować metodę stopniowego chłodzenia. W zakresie temperatur 650℃-400℃ szybkość przemiany izotermicznej przechłodzonego austenitu stali jest największa. Dlatego przy hartowaniu odlewu należy zapewnić szybkie schłodzenie w tym zakresie temperatur. Poniżej punktu Ms szybkość chłodzenia powinna być mniejsza, aby zapobiec deformacji lub pękaniu. Medium hartujące zwykle przyjmuje wodę, roztwór wodny lub olej. Na etapie hartowania lub odpuszczania powszechnie stosowane media obejmują gorący olej, stopiony metal, stopioną sól lub stopione zasady.
Zdolność chłodzenia wody w strefie wysokiej temperatury 650℃-550℃ jest duża, a zdolność chłodzenia wody w strefie niskiej temperatury 300℃-200℃ jest bardzo duża. Woda bardziej nadaje się do hartowania i chłodzenia odlewów ze stali węglowej o prostych kształtach i dużych przekrojach. W przypadku stosowania do hartowania i chłodzenia temperatura wody na ogół nie jest wyższa niż 30°C. Dlatego ogólnie przyjmuje się wzmacnianie obiegu wody, aby utrzymać temperaturę wody w rozsądnym zakresie. Ponadto ogrzewanie soli (NaCl) lub zasady (NaOH) w wodzie znacznie zwiększy zdolność chłodzenia roztworu.
Główną zaletą oleju jako czynnika chłodzącego jest to, że szybkość chłodzenia w strefie niskiej temperatury 300℃-200℃ jest znacznie niższa niż w przypadku wody, co może znacznie zmniejszyć naprężenia wewnętrzne hartowanego przedmiotu i zmniejszyć możliwość odkształcenia i pękanie odlewu. Jednocześnie zdolność chłodzenia oleju w wysokim zakresie temperatur 650℃-550℃ jest stosunkowo niska, co jest również główną wadą oleju jako środka hartującego. Temperatura oleju hartowniczego jest ogólnie kontrolowana w zakresie 60 ℃ -80 ℃. Olej stosuje się głównie do hartowania odlewów ze stali stopowych o skomplikowanych kształtach oraz do hartowania odlewów ze stali węglowych o małych przekrojach i skomplikowanych kształtach.
Ponadto powszechnie stosuje się stopioną sól jako środek hartujący, który w tym czasie staje się kąpielą solną. Kąpiel solna charakteryzuje się wysoką temperaturą wrzenia, a jej zdolność chłodzenia plasuje się pomiędzy wodą a olejem. Kąpiel solna jest często stosowana do odpuszczania i stopniowego hartowania, a także do obróbki odlewów o skomplikowanych kształtach, małych wymiarach i rygorystycznych wymaganiach dotyczących odkształceń.
4) Hartowanie
Odpuszczanie to proces obróbki cieplnej, podczas którego ulepszone lub normalizowane odlewy stalowe nagrzewa się do wybranej temperatury niższej od punktu krytycznego Ac1, a po pewnym czasie przetrzymywania poddaje się ich chłodzeniu z odpowiednią szybkością. Odpuszczająca obróbka cieplna może przekształcić niestabilną strukturę uzyskaną po hartowaniu lub normalizacji w stabilną strukturę, aby wyeliminować naprężenia i poprawić plastyczność i wytrzymałość odlewów stalowych. Ogólnie rzecz biorąc, proces obróbki cieplnej polegający na hartowaniu i odpuszczaniu w wysokiej temperaturze nazywany jest hartowaniem i odpuszczaniem. Hartowane odlewy stalowe muszą zostać odpuszczone w odpowiednim czasie, a znormalizowane odlewy stalowe powinny zostać odpuszczone w razie potrzeby. Wydajność odlewów stalowych po odpuszczaniu zależy od temperatury odpuszczania, czasu i liczby odpuszczań. Wzrost temperatury odpuszczania i wydłużenie czasu przetrzymywania w dowolnym momencie może nie tylko złagodzić naprężenia hartownicze odlewów stalowych, ale także przekształcić niestabilny hartowany martenzyt w odpuszczony martenzyt, troostyt lub sorbit. Zmniejsza się wytrzymałość i twardość odlewów stalowych oraz znacznie poprawia się plastyczność. W przypadku niektórych stali średniostopowych z pierwiastkami stopowymi silnie tworzącymi węgliki (takie jak chrom, molibden, wanad i wolfram itp.) twardość wzrasta, a wytrzymałość maleje podczas odpuszczania w temperaturze 400℃–500℃. Zjawisko to nazywa się hartowaniem wtórnym, co oznacza, że twardość staliwa w stanie odpuszczonym osiąga maksimum. W rzeczywistej produkcji staliwo średniostopowe o wtórnych właściwościach hartowania wymaga wielokrotnego odpuszczania.
(1) Odpuszczanie w niskiej temperaturze
Zakres temperatur odpuszczania w niskiej temperaturze wynosi 150 ℃ -250 ℃. Odpuszczanie w niskiej temperaturze pozwala uzyskać odpuszczoną strukturę martenzytu, która jest stosowana głównie do hartowania stali wysokowęglowej i stali wysokostopowej. Martenzyt odpuszczony odnosi się do struktury martenzytu kryptokrystalicznego plus drobnoziarnistych węglików. Struktura stali podeutektoidalnej po odpuszczaniu w niskiej temperaturze to odpuszczony martenzyt; struktura stali nadeutektoidalnej po odpuszczaniu w niskiej temperaturze to odpuszczony martenzyt + węgliki + austenit szczątkowy. Celem odpuszczania w niskiej temperaturze jest odpowiednie podniesienie wytrzymałości hartowanej stali przy zachowaniu wysokiej twardości (58HRC-64HRC), dużej wytrzymałości i odporności na zużycie, przy jednoczesnym znacznym zmniejszeniu naprężeń hartowniczych i kruchości odlewów stalowych.
(2) Odpuszczanie w średniej temperaturze
Temperatura odpuszczania średniej temperatury wynosi zazwyczaj od 350 ℃ do 500 ℃. Struktura po odpuszczaniu w średniej temperaturze to duża ilość drobnoziarnistego cementytu rozproszonego i rozłożonego na osnowie ferrytowej, czyli struktura odpuszczonego troostytu. Ferryt w odpuszczonej strukturze troostytu nadal zachowuje kształt martenzytu. Naprężenia wewnętrzne odlewów stalowych po odpuszczaniu są zasadniczo eliminowane i mają one wyższą granicę sprężystości i granicę plastyczności, wyższą wytrzymałość i twardość oraz dobrą plastyczność i wytrzymałość.
(3) Odpuszczanie w wysokiej temperaturze
Temperatura odpuszczania w wysokiej temperaturze wynosi zazwyczaj 500°C-650°C, a proces obróbki cieplnej łączący hartowanie i późniejsze odpuszczanie w wysokiej temperaturze jest zwykle nazywany hartowaniem i odpuszczaniem. Konstrukcją po odpuszczaniu w wysokiej temperaturze jest odpuszczony sorbit, czyli drobnoziarnisty cementyt i ferryt. Ferryt w hartowanym sorbicie jest ferrytem wielokątnym, który ulega rekrystalizacji. Odlewy stalowe po odpuszczaniu w wysokiej temperaturze charakteryzują się dobrymi, kompleksowymi właściwościami mechanicznymi pod względem wytrzymałości, plastyczności i wytrzymałości. Odpuszczanie w wysokiej temperaturze jest szeroko stosowane w przypadku stali średniowęglowej, stali niskostopowej i różnych ważnych części konstrukcyjnych o złożonych siłach.
5) Leczenie roztworem stałym
Głównym celem obróbki roztworowej jest rozpuszczenie węglików lub innych wytrąconych faz w roztworze stałym w celu uzyskania przesyconej struktury jednofazowej. Odlewy z austenitycznej stali nierdzewnej, austenitycznej stali manganowej i stali nierdzewnej utwardzanej wydzieleniowo powinny być zasadniczo poddawane obróbce roztworem stałym. Wybór temperatury rozpuszczania zależy od składu chemicznego i diagramu fazowego staliwa. Temperatura odlewów ze stali austenitycznej manganowej wynosi zazwyczaj 1000 ℃ - 1100 ℃; temperatura odlewów ze stali nierdzewnej austenitycznej chromowo-niklowej wynosi zazwyczaj 1000 ℃ -1250 ℃.
Im wyższa zawartość węgla w staliwie i im więcej nierozpuszczalnych pierwiastków stopowych, tym wyższa powinna być temperatura jego stałego rozpuszczania. W przypadku odlewów stalowych utwardzanych wydzieleniowo zawierających miedź, twardość odlewów stalowych wzrasta w wyniku wytrącania się twardych faz bogatych w miedź w stanie odlanym podczas chłodzenia. Aby zmiękczyć strukturę i poprawić wydajność przetwarzania, odlewy stalowe muszą zostać poddane obróbce roztworem stałym. Temperatura jego stałego roztworu wynosi 900 ℃ -950 ℃.
6) Utwardzanie wydzieleniowe
Utwardzanie wydzieleniowe to obróbka wzmacniająca dyspersyjnie przeprowadzana w zakresie temperatur odpuszczania, zwana także sztucznym starzeniem. Istotą utwardzania wydzieleniowego jest to, że w wyższych temperaturach węgliki, azotki, związki międzymetaliczne i inne niestabilne fazy pośrednie są wytrącane z przesyconego roztworu stałego i dyspergowane w osnowie, dzięki czemu staliwo ma kompleksową poprawę właściwości mechanicznych i twardości.
Temperatura starzenia wpływa bezpośrednio na ostateczną wydajność odlewów stalowych. Jeśli temperatura starzenia jest zbyt niska, faza utwardzania wydzieleniowego będzie wytrącać się powoli; jeśli temperatura starzenia jest zbyt wysoka, nagromadzenie wytrąconej fazy spowoduje nadmierne starzenie i nie zostanie uzyskana najlepsza wydajność. Dlatego odlewnia powinna wybrać odpowiednią temperaturę starzenia w zależności od gatunku staliwa i określonych parametrów odlewu stalowego. Temperatura starzenia austenitycznego staliwa żaroodpornego wynosi zazwyczaj 550 ℃ -850 ℃; temperatura starzenia staliwa utwardzanego wydzieleniowo o wysokiej wytrzymałości wynosi zazwyczaj 500 ℃.
7) Leczenie łagodzące stres
Celem obróbki cieplnej odprężającej jest wyeliminowanie naprężeń odlewniczych, naprężeń hartowniczych i naprężeń powstałych w wyniku obróbki skrawaniem, tak aby ustabilizować wielkość odlewu. Obróbkę cieplną odprężającą na ogół ogrzewa się do 100°C-200°C poniżej Ac1, następnie utrzymuje przez pewien czas i na koniec chłodzi w piecu. Struktura odlewu staliwnego nie uległa zmianie w procesie odprężania. Odlewy ze stali węglowej, odlewy ze stali niskostopowej i odlewy ze stali wysokostopowej można poddać obróbce odprężającej.
4. Wpływ obróbki cieplnej na właściwości odlewów stalowych
Oprócz wydajności odlewów stalowych w zależności od składu chemicznego i procesu odlewania, można również zastosować różne metody obróbki cieplnej, aby uzyskać doskonałe kompleksowe właściwości mechaniczne. Ogólnym celem procesu obróbki cieplnej jest poprawa jakości odlewów, zmniejszenie masy odlewów, wydłużenie żywotności i obniżenie kosztów. Obróbka cieplna jest ważnym sposobem poprawy właściwości mechanicznych odlewów; Właściwości mechaniczne odlewów są ważnym wskaźnikiem oceny efektu obróbki cieplnej. Oprócz poniższych właściwości odlewnia musi również wziąć pod uwagę takie czynniki, jak procedury przetwarzania, wydajność skrawania i wymagania dotyczące użytkowania odlewów podczas obróbki cieplnej odlewów stalowych.
1) Wpływ obróbki cieplnej na wytrzymałość odlewów
W warunkach tego samego składu staliwa wytrzymałość odlewów stalowych po różnych procesach obróbki cieplnej ma tendencję do zwiększania się. Ogólnie rzecz biorąc, wytrzymałość na rozciąganie odlewów ze stali węglowej i odlewów ze stali niskostopowej może osiągnąć 414 Mpa-1724 MPa po obróbce cieplnej.
2) Wpływ obróbki cieplnej na plastyczność odlewów stalowych
Struktura odlewu staliwa jest gruba, a plastyczność niska. Po obróbce cieplnej odpowiednio poprawi się jego mikrostruktura i plastyczność. Szczególnie plastyczność odlewów staliwnych po hartowaniu i odpuszczaniu (hartowanie + odpuszczanie w wysokiej temperaturze) ulegnie znacznej poprawie.
3) Wytrzymałość odlewów stalowych
Wskaźnik wytrzymałości odlewów stalowych jest często oceniany za pomocą prób udarności. Ponieważ wytrzymałość i udarność odlewów stalowych to para sprzecznych wskaźników, odlewnia musi dokonać kompleksowych rozważań, aby wybrać odpowiedni proces obróbki cieplnej w celu osiągnięcia kompleksowych właściwości mechanicznych wymaganych przez klientów.
4) Wpływ obróbki cieplnej na twardość odlewów
Gdy hartowność staliwa jest taka sama, twardość staliwa po obróbce cieplnej może z grubsza odzwierciedlać wytrzymałość staliwa. Dlatego twardość można wykorzystać jako intuicyjny wskaźnik do oceny wydajności staliwa po obróbce cieplnej. Ogólnie rzecz biorąc, twardość odlewów ze stali węglowej może osiągnąć 120 HBW - 280 HBW po obróbce cieplnej.
Czas publikacji: 12 lipca 2021 r