สมบัติทางกลของวัสดุโลหะและความรู้เกี่ยวกับกระบวนการอบชุบด้วยความร้อน

สมบัติทางกลของวัสดุโลหะหมายถึงพฤติกรรมของวัสดุโลหะภายใต้การกระทำของภาระภายนอกหรือการกระทำร่วมกันของภาระและปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม (อุณหภูมิ ปานกลาง และอัตราการบรรทุก)
คุณสมบัติทางกลทั่วไปของโลหะแสดงในตารางด้านล่าง:

คุณสมบัติทางกลของโลหะ

ดัชนีคุณสมบัติเชิงกลของโลหะที่ใช้กันทั่วไป

ความแข็งแกร่ง

ความแข็งแรงของผลผลิต ความต้านทานแรงดึง ความต้านทานการแตกหัก

ความเป็นพลาสติก

การยืดตัว การลดลงของพื้นที่ ดัชนีการแข็งตัวของความเครียด

ความยืดหยุ่น

โมดูลัสยืดหยุ่น (ความแข็ง), ขีดจำกัดยืดหยุ่น, ขีดจำกัดตามสัดส่วน

ความแข็ง

ความแข็งของบริเนล ความแข็งของวิคเกอร์ ความแข็งของร็อกเวลล์

ความเหนียว

ความเหนียวคงตัว ความเหนียวทนแรงกระแทก ความเหนียวแตกหัก

ความเหนื่อยล้า

ความแข็งแรงเมื่อยล้า, ชีวิตที่เหนื่อยล้า, ความเมื่อยล้าของความไว

การกัดกร่อนจากความเครียด

ปัจจัยความเข้มของสนามความเค้นวิกฤตจากการกัดกร่อนจากความเครียด อัตราการเจริญเติบโตของรอยร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้น

เส้นโค้งความเค้น-ความเค้นแรงดึงของเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำภายใต้โหลดคงที่แกนเดียว

รูปภาพ

เส้นโค้งการยืดตัวของแรงดึงเหล็กอ่อน

1. ส่วน oa: การเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่น

2. ส่วน ab: การเสียรูปแบบยืดหยุ่นและการเสียรูปพลาสติก

3. ส่วน Bcd: การเสียรูปของพลาสติกอย่างเห็นได้ชัด ปรากฏการณ์คราก และการยืดตัวอย่างต่อเนื่องของตัวอย่างภายใต้เงื่อนไขที่แรงยังคงไม่เปลี่ยนแปลงโดยพื้นฐาน

4. เส้นโค้งส่วน dB: การเสียรูปแบบยืดหยุ่นและการเสียรูปพลาสติกแบบสม่ำเสมอ

5. จุด B: ปรากฏการณ์การคอเกิดขึ้น ส่วนท้องถิ่นของตัวอย่างลดลงอย่างเห็นได้ชัด ความสามารถในการรับน้ำหนักของตัวอย่างลดลง แรงดึงถึงค่าสูงสุด และตัวอย่างกำลังจะแตก

ดัชนีความแข็งแรง

ความแข็งแรงหมายถึงความสามารถของวัสดุในการต้านทานการเปลี่ยนรูปและการแตกหักของพลาสติก

1. ความแข็งแรงของผลผลิต

σs {{0}} Fs/S0

Fs: แรงดึง (N) ที่ตัวอย่างแบกรับเมื่อมันเกิด; S0: พื้นที่หน้าตัดเดิมของตัวอย่าง (มม.)

2. ความต้านทานแรงดึง

ค่าความเค้นดึงสูงสุดที่ตัวอย่างรองรับก่อนการแตกหักจะสะท้อนถึงความต้านทานการเสียรูปสม่ำเสมอสูงสุดของวัสดุ

σb {{0}} Fb/S0

σb มักถูกใช้เป็นพื้นฐานสำหรับการเลือกวัสดุและการออกแบบวัสดุที่เปราะ

ดัชนีพลาสติก

ความเป็นพลาสติกคือความสามารถของวัสดุในการเปลี่ยนรูปพลาสติกภายใต้ภาระคงที่โดยไม่เกิดข้อผิดพลาด

1. การยืดตัวหลังหัก

เปอร์เซ็นต์ของการยืดตัวของความยาวเกจหลังจากที่ตัวอย่างหักเป็นความยาวเกจเดิม

δ{{0}}(L1-L0)/L*100 เปอร์เซ็นต์

L0: ความยาวเกจ; L1: ความยาวเกจของชิ้นทดสอบหลังจากหัก

2. การลดลงของพื้นที่

เปอร์เซ็นต์ของการลดลงสูงสุดของพื้นที่หน้าตัดที่รายการที่ดึงกลับของตัวอย่างไปยังพื้นที่หน้าตัดเดิม

Ψ{{0}}(A0-A1)/A0 *100 เปอร์เซ็นต์

A0: พื้นที่หน้าตัดเดิมของชิ้นงานทดสอบ A1: พื้นที่หน้าตัดของคอหลังหัก

ดัชนีความแข็งแรง

1. ความแข็งแรงของผลผลิต

σs {{0}} Fs/S0

2. ความต้านทานแรงดึง

σb {{0}} Fb/S0

σb มักถูกใช้เป็นพื้นฐานสำหรับการเลือกวัสดุและการออกแบบวัสดุที่เปราะ

ดัชนีพลาสติก

1. การยืดตัวหลังหัก

δ{{0}}(L1-L0)/L*100 เปอร์เซ็นต์

L0: ความยาวเกจ; L1: ความยาวเกจของชิ้นทดสอบหลังจากหัก

รูปภาพ

2. การลดลงของพื้นที่

Ψ{{0}}(A0-A1)/A0*100 เปอร์เซ็นต์

A0: พื้นที่หน้าตัดเดิมของชิ้นงานทดสอบ A1: พื้นที่หน้าตัดของคอหลังหัก

ดัชนีความยืดหยุ่น

ความแข็ง: ความสามารถของวัสดุในการต้านทานการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นเมื่อเกิดความเครียด

E=σ/ε

σ: ความเค้นดึง; ε: ความเครียดแรงดึง

โครงสร้างจุลภาคไม่ไวต่อดัชนีประสิทธิภาพเชิงกล และการผสม การอบชุบด้วยความร้อน และการเสียรูปพลาสติกเย็นมีผลเพียงเล็กน้อยต่อโครงสร้างดังกล่าว

ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพกลไกที่สำคัญสำหรับการเลือกวัสดุของกลไกและส่วนประกอบ:

►คานขับควรมีความแข็งแกร่งเพียงพอ มิฉะนั้น จะทำให้เกิดการสั่นสะเทือนเนื่องจากการโก่งตัวมากเกินไปเมื่อยกของหนัก

►เครื่องจักรและแกนกด เตียง และโต๊ะทำงานมีข้อกำหนดด้านความแข็งแกร่งเพื่อให้มั่นใจถึงความแม่นยำในการตัดเฉือน

►ส่วนประกอบหลัก เช่น เครื่องยนต์สันดาปภายใน เครื่องหมุนเหวี่ยง และคอมเพรสเซอร์ต้องมีความแข็งแกร่งเพียงพอเพื่อป้องกันการสั่นสะเทือน

ความแข็ง

ความสามารถของพื้นผิวเฉพาะที่ของวัสดุในการต้านทานการเสียรูปและความล้มเหลวของพลาสติก

เป็นดัชนีที่ใช้วัดความอ่อนและความแข็งของวัสดุ และความหมายทางกายภาพของวัสดุนั้นเกี่ยวข้องกับวิธีการทดสอบ

วิธีการทดสอบความแข็ง: ความแข็งของ Brinell, ความแข็งของ Rockwell, ความแข็งของ Vickers, ความแข็งของ Shore, ความแข็งของ Leeb, ความแข็งของ Mohs

(1) ความแข็งบริเนลล์

ความเค้นเฉลี่ยต่อหน่วยพื้นที่ นั่นคือผลหารของแรงทดสอบ p และพื้นที่ผิวทรงกลมของการเยื้อง

รูปภาพ

< 450HB: The test indenter is a quenched steel ball, the hardness symbol is HBS;

<650HB: The test indenter is cemented carbide, and the hardness symbol is HBW.

สูตรเอมพิริคัล:

เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ: σb≈3.6HBS;

เหล็กกล้าคาร์บอนสูง: σb≈3.4HBS

ขอบเขตการใช้งาน: ใช้ในการวัดเหล็กหล่อสีเทา เหล็กรูปพรรณ โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก และวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ ฯลฯ

ข้อดีและข้อเสีย:

ค่าที่วัดได้แม่นยำกว่าและสามารถทำซ้ำได้

วัสดุที่เป็นเนื้อเดียวกันของเนื้อเยื่อที่วัดได้

ไม่เหมาะสำหรับการทดสอบผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปและชิ้นส่วนที่บาง

การวัดใช้เวลานานและไม่มีประสิทธิภาพ

(2) ความแข็งแบบร็อกเวลล์

ค่าความแข็งของวัสดุแสดงโดยการวัดความลึกของการเจาะ และทุกๆ 0.002 มม. จะเทียบเท่ากับ 1 หน่วยความแข็งของ Rockwell

หัวกดมีสองประเภท:

1. กรวยเพชรที่มีมุมกรวย =120 องศา ,

2. ลูกเหล็กชุบแข็งขนาดเล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง Φ1.588 มม.

สูตรการคำนวณความแข็งของ Rockwell:

ชม.{{0}}(ข)/0.002

หัวกด 1: k=0.2 มม.; หัวกด 2: k=0.26 มม.

ไม้บรรทัด

สัญลักษณ์ความแข็ง

ประเภทหัว

แรงทดสอบทั้งหมด F/N

ช่วงการวัดความแข็ง

ตัวอย่างการใช้งาน

เหล็กแผ่นรีดร้อน

โคนเพชร

1471

20-70

เหล็กชุบแข็ง เหล็กหล่อความแข็งสูง เหล็กหล่ออบอ่อนมุก

ชม

ลูกเหล็กΦ1.588mm

980.7

20-100

เหล็กเหนียว โลหะผสมทองแดง เหล็กอ่อนเฟอริติก

ชม

โคนเพชร

588.4

20-88

คาร์ไบด์ เหล็กแผ่นชุบแข็ง เหล็กชุบแข็งเคส

ข้อดีและข้อเสีย:

การทดสอบนั้นง่าย สะดวก และรวดเร็ว;

การเยื้องมีขนาดเล็กและสามารถวัดผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปและชิ้นส่วนที่บางได้

ข้อมูลไม่แม่นยำเพียงพอ ควรวัดสามจุดเพื่อหาค่าเฉลี่ย

ไม่ควรทดสอบวัสดุที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน เช่น เหล็กหล่อ

(3) ความแข็งแบบวิคเกอร์

ค่าความแข็งคำนวณตามแรงทดสอบต่อหน่วยพื้นที่ของการเยื้อง

หัวกดเป็นรูปปิรามิดรูปสี่เหลี่ยมข้าวหลามตัดที่มีมุมรวม 136 องศาระหว่างพื้นผิวสองด้านที่ตรงข้ามกัน

ช่วงการวัด :

มักใช้วัดชิ้นส่วนบาง การเคลือบผิว ชั้นผิวหลังการอบชุบด้วยเคมี ฯลฯ

ข้อดีและข้อเสีย:

การวัดที่แม่นยำและการใช้งานที่หลากหลาย (ความแข็งตั้งแต่อ่อนไปจนถึงแข็งมาก)

ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปที่วัดได้และชิ้นส่วนบาง

ความต้องการพื้นผิวของตัวอย่างสูงและใช้แรงงานมาก

ความทนทานต่อแรงกระแทก

ความสามารถของวัสดุในการต้านทานความเสียหายภายใต้แรงกระแทก

พลังงานกระแทกที่ Ak ใช้เมื่อตัวอย่างแตกคือ:

อัก=mgH – mgh (J)

ค่าความเหนียวต่อแรงกระแทก ak คือพลังงานกระแทกที่ใช้ต่อหน่วยพื้นที่หน้าตัดที่รอยบากของตัวอย่าง

ak {{0}} Ak / S0 (J/ซม.²)

ค่า ak ต่ำ - วัสดุเปราะ:

ไม่มีการเสียรูปที่ชัดเจนเมื่อแตกหัก มีความแวววาวแบบโลหะ เป็นผลึก

ค่า ak สูง - วัสดุที่เหนียว:

การเปลี่ยนแปลงของพลาสติกที่เห็นได้ชัด การแตกหักเป็นสีเทาและเป็นเส้นๆ หมองคล้ำ

รูปภาพ

ความเหนียวแตกหัก

กลศาสตร์การแตกหัก: บนพื้นฐานของการรับทราบการมีอยู่ของรอยแตกขนาดมหึมาในชิ้นส่วนเครื่องจักร พารามิเตอร์เชิงกลใหม่ต่างๆ ของการแพร่กระจายของรอยแตกได้ถูกสร้างขึ้น และเสนอเกณฑ์การแตกหักและความทนทานต่อการแตกหักของวัสดุของชิ้นส่วนที่มีรอยแตก

รูปภาพ

ความเหนื่อยล้า

ปรากฏการณ์ความเหนื่อยล้า:

ปรากฏการณ์การแตกหักที่เกิดจากความเสียหายสะสมของชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบโลหะภายใต้ผลกระทบระยะยาวของความเค้นและความเครียดที่ผันผวน

คุณสมบัติความเมื่อยล้า:

(1) ความล้าเป็นการแตกหักแบบหน่วงเวลาของวัฏจักรความเค้นต่ำ และความเครียดจากการแตกหักมักจะต่ำกว่าความต้านทานแรงดึงของวัสดุ หรือแม้แต่กำลังคราก

(2) ความเมื่อยล้าเป็นการแตกหักที่เปราะและฉับพลัน และจะไม่มีสัญญาณของการเสียรูปที่ชัดเจนก่อนการแตกหัก ซึ่งเป็นอันตรายมาก

(3) ความล้านั้นไวต่อรอยบาก รอยร้าว และข้อบกพร่องของโครงสร้างเป็นอย่างมาก และมีความละเอียดอ่อนสูง

ขีดจำกัดความล้า σ-1:

ค่าความเค้นสูงสุดที่วัสดุผ่านวงจรความเค้นจำนวนมากโดยไม่มีการแตกหักเมื่อล้า

ขีด จำกัด ความล้าของสภาพ:

ค่าความเค้นสูงสุดที่ทนได้ 107 รอบความเค้นโดยไม่แตกหัก

สูตรเอมพิริคัลของความแข็งแรงล้าของเหล็ก:

σ-1= (0.45-0.55)σb

หรือ σ-1= 0.27(σs บวก σb)

σ-1p= 0.23(σs บวก σb）

02
กระบวนการบำบัดความร้อน

คำนิยาม: กระบวนการเปลี่ยนโครงสร้างภายในของโลหะแข็งหรือโลหะผสมด้วยการให้ความร้อน การเก็บรักษาความร้อน และการทำให้เย็นเพื่อให้ได้คุณสมบัติที่ต้องการ

รูปภาพ

วัตถุประสงค์: หนึ่งคือเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพกระบวนการของวัสดุและรับประกันความคืบหน้าของการประมวลผลที่ตามมาอย่างราบรื่น การรักษาความร้อนนี้เรียกว่าการรักษาความร้อนก่อน อีกประการหนึ่งคือการปรับปรุงประสิทธิภาพของวัสดุและยืดอายุการใช้งานของชิ้นส่วน การรักษาความร้อนนี้เรียกว่าการรักษาความร้อนขั้นสุดท้าย

การจำแนกประเภทการรักษาความร้อน:

การรักษาความร้อนทั่วไป (สี่ไฟ: การหลอม, การทำให้เป็นปกติ, การดับ, การอบคืนตัว)

การรักษาความร้อนที่พื้นผิว (การชุบพื้นผิว, การรักษาความร้อนด้วยสารเคมี)

การอบชุบด้วยความร้อนอื่นๆ (การอบชุบด้วยความร้อนแบบสุญญากาศ การอบชุบด้วยความร้อนที่เสียรูป เป็นต้น)

การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคของเหล็กยูเทคทอยด์ระหว่างการให้ความร้อน

สี่ขั้นตอนในกระบวนการเปลี่ยนจากเพิร์ลไลต์เป็นออสเทนไนต์:

(1) ออสเตไนต์นิวเคลียส;

(2) การเติบโตของออสเตนไนต์;

(3) Fe3C ที่เหลือละลาย;

(4) การทำให้เป็นเนื้อเดียวกันของออสเทนไนท์
รูปภาพ

รูปภาพ

การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของเหล็กระหว่างการหล่อเย็น

การเย็นตัวของออสเทนไนท์: ออสเทนไนท์เป็นเฟสที่เสถียรเหนือจุดวิกฤติ A1 และจะกลายเป็นเฟสที่ไม่เสถียรเมื่อถูกทำให้เย็นลงต่ำกว่า A1 และจะเกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง

ความสำคัญ: กำหนดโครงสร้างและคุณสมบัติของเหล็กหลังการอบชุบ สำหรับเหล็กกล้าชนิดเดียวกัน อุณหภูมิในการทำความร้อนและเวลาในการคงรูปจะเหมือนกัน แต่วิธีการทำความเย็นจะแตกต่างกัน และคุณสมบัติหลังการอบชุบด้วยความร้อนจะแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง

รูปภาพ

คุณสมบัติทางกลของเหล็ก 45 ที่ได้รับความร้อนถึง 840 องศาและเย็นลงภายใต้สภาวะการทำความเย็นที่แตกต่างกัน

วิธีการทำความเย็น

σb/เมกะปาสคาล

σs/เมกะปาสคาล

δ/ เปอร์เซ็นต์

ψ/ เปอร์เซ็นต์

เหล็กแผ่นรีดร้อน

ระบายความร้อนด้วยเตา

519

272

32.5

15~18

อากาศเย็น

657~706

333

15~18

45~50

18~24

ระบายความร้อนในน้ำมัน

882

608

18~20

40~50

ระบายความร้อนด้วยน้ำ

1078

706

7~8

12~14

52~60

การสร้างกราฟการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิความร้อนของออสเทนไนต์ที่เย็นยิ่งยวดในเหล็กกล้ายูเทคตอยด์ (วิธีความแข็งทางโลหะวิทยา)

หรือที่เรียกว่า "เส้นโค้ง TTT" (เส้นโค้งเวลา-อุณหภูมิ-การเปลี่ยนแปลง) เนื่องจากรูปร่างคล้ายกับ "C" จึงมักเรียกว่า "เส้นโค้ง C"

รูปภาพ

ด้วยความช่วยเหลือของ "เส้นโค้ง C" ทำให้สามารถเข้าใจได้ว่าออสเทนไนต์โครงสร้างชนิดใดที่เปลี่ยนเป็นภายใต้สภาวะการทำความเย็นที่แตกต่างกันและคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ที่เปลี่ยนรูป ซึ่งเป็นพื้นฐานทางทฤษฎีสำหรับการกำหนดและการเลือกกระบวนการบำบัดความร้อนที่ถูกต้อง

เส้นโค้งรูปตัว C ของเหล็กยูเทคตอยด์และผลิตภัณฑ์จากการแปลงรูป

รูปภาพ

1) การแปรสภาพแบบเพิร์ลไลต์ (หรือที่เรียกว่าการแปรสภาพที่อุณหภูมิสูง)

อุณหภูมิการเปลี่ยนแปลง: A1~550 องศา ; ผลิตภัณฑ์แปรรูป: เพิร์ลไลต์

A1~6500 องศา : แผ่นเพิร์ลไลท์หนากว่า, P (เพิร์ลไลท์-เพิร์ลไลท์)

6500 องศา ~ 6000 องศา : ชั้นเพิร์ลไลท์บางลง, S (ซอร์ไบท์-ซอร์ไบท์)

6,000 องศา ~ 5500 องศา : ชั้นเพิร์ลไลต์ดีมาก T (troolstite)

รูปภาพ

ความหนาของชั้นลาเมลลาร์เฟอร์ไรต์และซีเมนต์ไทต์ของเพิร์ลไลต์นั้นสัมพันธ์กับอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลง ยิ่งอุณหภูมิต่ำเท่าไร ชั้นจะบางลง ความแข็งแรงและความแข็งเพิ่มขึ้น และความเหนียวของพลาสติกเพิ่มขึ้น

2) การแปลงแบบไบนิติก (เรียกอีกอย่างว่าการแปลงอุณหภูมิปานกลาง)

อุณหภูมิเปลี่ยนผ่าน: 550-Ms (230 องศา )

ผลิตภัณฑ์แปรรูป: Bainite B (เบไนต์) - ส่วนผสมของ F และซีเมนต์ที่อิ่มตัวสูง

รูปภาพ

550~350 องศา : โครงสร้างแบบขนนกด้านบน (ด้านบน B) ความแข็งแรงต่ำและความเป็นพลาสติก ความเปราะบางสูง

350 องศา ~ Ms: โครงสร้างคล้ายเข็มที่ต่ำกว่า bainite (lower B) ประสิทธิภาพที่ครอบคลุมดี

รูปภาพ

3) การแปลงมาร์เทนซิติก (หรือที่เรียกว่าการแปลงอุณหภูมิต่ำ)

อุณหภูมิการเปลี่ยนแปลง: Ms (230 องศา ) ~ Mf

ผลิตภัณฑ์การแปลงร่าง: มาร์เทนไซต์ (มาร์เทนไซต์) บวก A' (ออสเทนไนท์ที่เหลือ)

Martensite: สารละลายของแข็งที่อิ่มตัวยิ่งยวดของคาร์บอนที่เกิดขึ้นใน -Fe ซึ่งแสดงโดย M

การจัดหมวดหมู่:

มาร์เทนไซต์คาร์บอนต่ำ (มาร์เทนไซต์คาร์บอนต่ำ): คล้ายไม้ระแนง มีความแข็งแรงและความเหนียวสูง หรือที่เรียกว่าไม้ระแนง M (ไม้ระแนง martensite)

มาร์เทนไซต์คาร์บอนสูง (มาร์เทนไซต์คาร์บอนสูง): แม่และเด็ก ลักษณะคล้ายแผ่น มีสันตรงกลาง มีความแข็งแรงสูง แต่มีความเหนียวต่ำและมีความเปราะบางสูง

ภาพ] [ภาพ

เส้นโค้ง C ของเหล็กไฮโปยูเทคตอยด์

รูปภาพ

เส้นโค้ง C ของเหล็กไฮเปอร์ยูเทคตอยด์

รูปภาพ

เส้นโค้งการทำความเย็นที่เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง Supercooled austenite (เส้นโค้ง CCT) (การแปลงความเย็นอย่างต่อเนื่อง)

รูปภาพ

การหลอม

คำอธิบาย : การให้ความร้อนแก่โลหะจนถึงอุณหภูมิหนึ่ง, คงไว้เป็นเวลาเพียงพอ, แล้วทำให้เย็นลงด้วยอัตราที่เหมาะสม

วัตถุประสงค์:

ปรับแต่งธัญพืช

ลดความแข็งและปรับปรุงประสิทธิภาพการขึ้นรูปและการตัดเหล็ก

ขจัดความเครียดภายใน

การจำแนกประเภท: ตามวัตถุประสงค์และลักษณะกระบวนการของการหลอม มันสามารถแบ่งออกเป็นการหลอมที่สมบูรณ์ การหลอมที่ไม่สมบูรณ์ การหลอมแบบไอโซเทอร์มอล การหลอมทรงกลม การหลอมแบบคลายความเครียด ฯลฯ

การหลอมเต็ม

ล. ขอบเขตการใช้งาน: เหล็กไฮโปยูเทคตอยด์

l อุณหภูมิความร้อน: Ac3 บวก 30-50 องศา

l วัตถุประสงค์: เพื่อปรับแต่งโครงสร้าง, ลดความแข็ง, ปรับปรุงความสามารถในการแปรรูป,

ขจัดความเครียดภายใน

l เนื้อเยื่ออุณหภูมิห้อง: F บวก P
รูปภาพ

การหลอมทรงกลม

ขอบเขตการใช้งาน: เหล็กยูเทคตอยด์และเหล็กไฮเปอร์ยูเทคตอยด์

อุณหภูมิความร้อน: Ac1 บวก 20 ~ 30 องศา

วัตถุประสงค์: เพื่อทำให้ Fe3CⅡ เป็นรูปตาข่ายหรือเกล็ด Fe3CⅡ

องค์กร: ไข่มุกทรงกลม

รูปภาพ

การหลอมด้วยความร้อน

กระบวนการ: การให้ความร้อนที่ Ac1 บวก 30~50 องศา หรือ Ac3 บวก 30~50 องศา หลังจากรักษาความอบอุ่นแล้ว ให้ทำความเย็นอย่างรวดเร็วจนถึงอุณหภูมิต่ำกว่า Ar1 เมื่อ A กลายเป็นเนื้อเยื่อประเภท P ให้นำออกจากเตาและระบายความร้อนด้วยอากาศ .

องค์กร: คลาส P

ข้อดี: เวลาหลอมสั้น โครงสร้างสม่ำเสมอ

รูปภาพ

บรรเทาการหลอม

วัตถุประสงค์: เพื่อขจัดความเครียดที่ตกค้าง

เครื่องทำความร้อน

อุณหภูมิ: T ความร้อน < AC1 (500 ~ 600 องศา)

การใช้งาน: ขจัดความเค้นภายในที่ตกค้างของการหล่อ การตีขึ้นรูป การเชื่อม ฯลฯ

รูปภาพ

การหลอมให้เป็นเนื้อเดียวกัน (การหลอมแบบกระจาย)

วัตถุประสงค์: ขจัดการแบ่งแยก; องค์ประกอบที่เหมือนกัน, องค์กร

อุณหภูมิความร้อน: AC3＋150-250 องศา

องค์กร: เหล็กไฮโปยูเทคตอยด์คือ P บวก F

การใช้งาน: ส่วนใหญ่ใช้สำหรับโลหะผสมเหล็กหลอม การหล่อ และการตีขึ้นรูปที่มีความต้องการคุณภาพสูง

การหลอมผลึกซ้ำ

กระบวนการ: การให้ความร้อนที่ 50-150 องศาต่ำกว่า Ac1 หรือ T บวก 30-50 องศา ทำให้ร่างกายอบอุ่นและเย็นลงอย่างช้าๆ

วัตถุประสงค์: กำจัดการชุบแข็งของงานและฟื้นฟูความเป็นพลาสติกและความเหนียวของเหล็ก

การใช้งาน: กำจัดการแข็งตัวของชิ้นงานหลังการทำงานเย็น เช่นการหลอมระหว่างขั้นตอนการวาดลวดเหล็ก

การทำให้เป็นมาตรฐาน

คำนิยาม: กระบวนการอบชุบด้วยความร้อนที่ชิ้นงานถูกทำให้ร้อนถึงระดับ 30-50 องศาเหนือ Ac3 หรือ Accm นำออกจากเตาหลังจากเก็บรักษาความร้อน และทำให้เย็นลงด้วยอากาศ

วัตถุประสงค์:

เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ: เพิ่มความแข็งและอำนวยความสะดวกในการตัด

เหล็กไฮเปอร์ยูเทคตอยด์: กำจัดซีเมนต์ไซต์ทุติยภูมิแบบร่างแห ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อ P spheroidization

เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลางและเหล็กกล้าผสมคาร์บอนต่ำที่มีคาร์บอนปานกลาง: ความเค้นมีไม่มาก และความต้องการด้านประสิทธิภาพไม่สูง ซึ่งสามารถใช้เป็นการอบชุบขั้นสุดท้ายได้

รูปภาพ

ดับ

รูปภาพ

วัตถุประสงค์: เพื่อให้ได้โครงสร้างภายใต้ M หรือ B และปรับปรุงความแข็งและความต้านทานการสึกหรอของเหล็ก

การเลือกอุณหภูมิดับ

เหล็กไฮโปยูเทคตอยด์: AC3 บวก 30-50 องศา ;

เหล็กยูเทคทอยด์และเหล็กไฮเปอร์ยูเทคตอยด์: AC1 บวก 30-50 องศา

รูปภาพ

การระบายความร้อนในการดับเป็นกุญแจสำคัญในการกำหนดคุณภาพของการดับ และอัตราการทำความเย็นที่เหมาะสมควรเป็นดังแสดงในรูป

สูงกว่า 650 องศา ช้า ลดความเครียดจากความร้อน

650-400 องศา เร็ว หลีกเลี่ยงเส้นโค้ง C

ต่ำกว่า 400 องศา ช้า ลดความเครียดการเปลี่ยนเฟส

รูปภาพ

สารดับกลางที่ใช้กันทั่วไป

ในปัจจุบัน สารทำความเย็นที่ใช้กันทั่วไปในการผลิต ได้แก่ น้ำมัน น้ำ และน้ำเกลือ และความสามารถในการทำความเย็นเพิ่มขึ้นตามลำดับ

น้ำ: สามารถชุบแข็งได้ดี แต่มีจุดอ่อนบนพื้นผิวของชิ้นงานซึ่งง่ายต่อการเปลี่ยนรูปและแตก

น้ำเกลือ: ความสามารถในการดับจะแข็งแกร่งขึ้น พื้นผิวของชิ้นงานเรียบและสะอาด ไม่มีจุดอ่อน แต่จะเสียรูปและแตกได้ง่ายกว่า

น้ำมัน: ความสามารถในการดับอ่อน แต่ชิ้นงานไม่เสียรูปและแตกง่าย

วิธีการดับความเย็นทั่วไป (วิธีดับความเย็น)

รูปภาพ

อารมณ์โกรธ

คำนิยาม: รูปภาพ

วัตถุประสงค์หลักของการแบ่งเบาบรรเทา

ขจัดความเครียดภายในและลดความเปราะบาง

ขนาดเนื้อเยื่อและชิ้นงานที่มั่นคง

ลดความแข็ง ปรับปรุงความเป็นพลาสติก

การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและคุณสมบัติของการแบ่งเบาบรรเทา

การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของเหล็กดับระหว่างการอบคืนตัวส่วนใหญ่เกิดขึ้นในขั้นตอนการให้ความร้อน เมื่ออุณหภูมิความร้อนเพิ่มขึ้น โครงสร้างของเหล็กชุบแข็งจะผ่านการเปลี่ยนแปลงสี่ขั้นตอน

1. การสลายตัวของมาร์เทนไซต์

ขั้นตอนการแบ่งเบาบรรเทา: เมื่อแบ่งเบาบรรเทาที่<100°C, the structure does not change; when heating at 100~200°C, martensite will decompose.

องค์กรที่ได้รับ: มาร์เทนไซต์ M ที่ผ่านการอบแล้ว (สารละลายของแข็งอิ่มตัวยิ่งยวด)

การเปลี่ยนแปลงด้านประสิทธิภาพ: ความเครียดภายในค่อยๆ ลดลง และโดยพื้นฐานแล้วประสิทธิภาพยังคงเหมือนเดิม

2. การสลายตัวของออสเทนไนท์ที่คงอยู่

ขั้นตอนการแบ่งเบาบรรเทา: 200-300 องศา A' สลายตัวและเปลี่ยนเป็น B

องค์กรที่ได้รับ: M (Tempered Martensite) หมายถึง

การเปลี่ยนแปลงด้านประสิทธิภาพ: ความเครียดจะลดลงอีก และความแข็งแรงและความแข็งจะลดลงเล็กน้อย

3. การสลายตัวของมาร์เทนไซต์เสร็จสมบูรณ์และการก่อตัวของซีเมนต์

ขั้นตอนการแบ่งเบาบรรเทา: 300-400 องศา ε คาร์ไบด์เปลี่ยนเป็นซีเมนต์ที่เสถียร

องค์กรที่ได้รับ: Tempered Troostite แสดงโดย T (Tempered Troostite)

การเปลี่ยนแปลงด้านประสิทธิภาพ: โดยทั่วไปความเครียดภายในจะถูกกำจัดออกไป ความแข็งลดลง และความเหนียวของพลาสติกเพิ่มขึ้น

4. Fe3C รวมการเติบโตและการกู้คืนและการตกผลึกใหม่ของโซลูชันที่เป็นของแข็ง

ขั้นตอนการแบ่งเบาบรรเทา: สูงกว่า 400 องศา ระยะนี้เริ่มฟื้นตัว และการตกผลึกซ้ำเกิดขึ้นสูงกว่า 500 องศา ;

องค์กรที่ได้รับ: Tempered Sorbite แสดงโดย S (Tempered Sorbite)

การเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพ: ได้รับประสิทธิภาพโดยรวมที่ดี

โครงสร้างจุลภาคและสมบัติเชิงกลของเหล็กอบเทมเปอร์

งานฝีมือ

อุณหภูมิการแบ่งเบาบรรเทา

( ระดับ )

เนื้อเยื่อหลังจากการแบ่งเบาบรรเทา

ความแข็งหลังจากการอบคืนตัว (HRC)

คุณสมบัติ

ใช้

การแบ่งเบาบรรเทาอุณหภูมิต่ำ

150-250

มกลับ

58-64

ความแข็งสูง ทนต่อการสึกหรอสูง ความเปราะบาง ลดความเครียดภายใน

เหล็กกล้าเครื่องมือ,

ลูกปืนกลิ้ง ชิ้นส่วนคาร์บูไรซ์ ฯลฯ

การแบ่งเบาบรรเทาอุณหภูมิปานกลาง

250-500

ทีกลับ

35-50

ขีดจำกัดความยืดหยุ่นและขีดจำกัดผลผลิตที่สูงขึ้น พร้อมความเป็นพลาสติกและความเหนียวบางอย่าง

เหล็กสปริง,

แม่พิมพ์งานร้อน

การแบ่งเบาบรรเทาที่อุณหภูมิสูง

500-600

กลับมา

25-35

ประสิทธิภาพโดยรวมที่ดี

ชิ้นส่วนโครงสร้างที่สำคัญ

แนวโน้มทั่วไปของคุณสมบัติทางกลจะเปลี่ยนไประหว่างการอบคืนตัว: เมื่ออุณหภูมิการอบร้อนเพิ่มขึ้น ความแข็งแรงและความแข็งของเหล็กจะลดลง และความเป็นพลาสติกและความเหนียวเพิ่มขึ้น

การอบชุบผิวด้วยความร้อน (การอบชุบผิวด้วยความร้อน)

การรักษาความร้อนพื้นผิว: กระบวนการบำบัดความร้อนที่ให้ความร้อนเฉพาะพื้นผิวของชิ้นงานเพื่อเปลี่ยนโครงสร้างและคุณสมบัติ

การจำแนกประเภท: การชุบผิวและการรักษาความร้อนด้วยสารเคมี

ในการผลิต มีหลายชิ้นส่วนที่ต้องการให้พื้นผิวและแกนกลางมีคุณสมบัติแตกต่างกัน โดยทั่วไป พื้นผิวมีความแข็งสูง ต้านทานการสึกหรอสูง และความแข็งแรงความเมื่อยล้า ในขณะที่แกนกลางต้องการความเป็นพลาสติกและความเหนียวที่ดีขึ้น

ในกรณีนี้ การเลือกใช้วัสดุเพียงอย่างเดียวหรือการใช้วิธีอบชุบด้วยความร้อนธรรมดาไม่สามารถตอบสนองความต้องการได้ วิธีการแก้ปัญหานี้คือการรักษาความร้อนที่พื้นผิว

การดับพื้นผิว

คำนิยาม: กระบวนการอบชุบด้วยความร้อนซึ่งจะดับ (บวกอุณหภูมิ) ที่พื้นผิวของชิ้นงานเท่านั้น

วัตถุประสงค์: เพื่อให้พื้นผิวของชิ้นงานมีความแข็งและเหนียว

เหล็กกล้าสำหรับการชุบผิวแข็ง: เหล็กกล้าโครงสร้างคาร์บอนปานกลาง (0.4 เปอร์เซ็นต์ -0.5 เปอร์เซ็นต์ปริมาณคาร์บอน)

วิธีการ: การชุบแข็งผิวด้วยการให้ความร้อนแบบเหนี่ยวนำและการชุบแข็งผิวด้วยการให้ความร้อนด้วยเปลวไฟ

การดับพื้นผิวการเหนี่ยวนำ

หลักการพื้นฐาน: ขดลวดเหนี่ยวนำถูกป้อนด้วยไฟฟ้ากระแสสลับ → ทำให้เกิดกระแสไหลวน (เอฟเฟกต์ที่ผิวหนัง) → ได้รับ A ที่พื้นผิว → ได้รับ M โดยการระบายความร้อนด้วยน้ำ

การจัดหมวดหมู่:

ความร้อนเหนี่ยวนำความถี่สูง:

200~300kHz, 0.5~2.5มม.;

ความร้อนเหนี่ยวนำความถี่ปานกลาง:

0.5~10kHz, 2~10 มม.;

ความร้อนเหนี่ยวนำความถี่ไฟฟ้า:

50Hz, 10-20มม.
กฎ: ยิ่งความถี่ปัจจุบันมากเท่าใด ความลึกของชั้นที่ชุบแข็งก็จะยิ่งตื้นขึ้นเท่านั้น

การดับพื้นผิวความร้อนของเปลวไฟ

คำนิยาม: การดับพื้นผิวด้วยความร้อนด้วยเปลวไฟคือการใช้เปลวไฟออกซีอะเซทิลีน (หรือก๊าซที่ติดไฟได้อื่นๆ) เพื่อให้ความร้อนกับพื้นผิวของชิ้นส่วนแล้วดับอย่างรวดเร็ว ความลึกของชั้นชุบแข็งโดยทั่วไปคือ 2 ถึง 6 มม.

การใช้งาน: เหมาะสำหรับการผลิตชิ้นเดียวและชุดเล็ก

การรักษาความร้อนทางเคมีของเหล็ก

คำนิยาม: กระบวนการอบชุบด้วยความร้อนซึ่งชิ้นส่วนเหล็กถูกเก็บไว้ในตัวกลางที่ใช้งานที่อุณหภูมิหนึ่งเพื่อให้องค์ประกอบหนึ่งหรือหลายองค์ประกอบแทรกซึมเข้าไปในพื้นผิวเพื่อเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมี โครงสร้าง และประสิทธิภาพ

การจำแนกประเภท: ตามองค์ประกอบต่างๆ ที่แทรกซึม การบำบัดความร้อนด้วยสารเคมีสามารถแบ่งออกเป็นคาร์บูไรซิ่ง ไนไตรดิ้ง คาร์บอนไนไตรดิ้ง โบรอนไนซ์ อลูมิไนซ์ ฯลฯ

กระบวนการพื้นฐาน:

① การสลายตัว: ทำให้ตัวกลางทางเคมีย่อยสลายอะตอมที่ใช้งานซึ่งแทรกซึมเข้าไปในองค์ประกอบระหว่างกระบวนการให้ความร้อนและการเก็บรักษาความร้อน

② การดูดซับ: อะตอมที่ใช้งานจะถูกดูดซับโดยพื้นผิวของชิ้นงานเพื่อสร้างสารละลายที่เป็นของแข็งหรือสารประกอบพิเศษ

③ การแพร่กระจาย: อะตอมที่แทรกซึมเข้าไปจะกระจายภายในจากพื้นผิวของชิ้นงานเพื่อสร้างชั้นการแพร่กระจายที่มีความลึกระดับหนึ่ง ซึ่งก็คือชั้นที่แทรกซึมเข้าไป

คาร์บูไรซิ่งของเหล็ก (คาร์บูไรซ์ของเหล็ก)

รูปภาพ

วัตถุประสงค์: เพื่อปรับปรุงความแข็งและความทนทานต่อการสึกหรอของพื้นผิวชิ้นงาน

เหล็กกล้าสำหรับคาร์บูไรซิ่ง: เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำหรือเหล็กกล้าผสมคาร์บอนต่ำ

ปานกลาง: ก๊าซที่ใช้บ่อยที่สุด (น้ำมันก๊าด เบนซิน ฯลฯ) โดยมีอะตอมของถ่านกัมมันต์

อุณหภูมิ: ในเขตออสเทนไนท์ 900-950 องศา

เวลา: ขึ้นอยู่กับความลึกของชั้นซึมประมาณ 10 ชั่วโมง

วิธีการรักษาความร้อนทางเคมีอื่น ๆ

ไนไตรดิ้ง: กระบวนการบำบัดความร้อนที่แทรกซึมอะตอมของไนโตรเจนที่แอคทีฟเข้าไปในพื้นผิวของชิ้นงานที่อุณหภูมิหนึ่ง ปรับปรุงความแข็งของพื้นผิว ความต้านทานการสึกหรอ ความแข็งแรงของความเมื่อยล้า ความแข็งทางความร้อน และความต้านทานการกัดกร่อนของชิ้นส่วน

Carbonitriding (คาร์บอนไนไตรดิ้ง): คาร์บอนและไนโตรเจนแทรกซึมเข้าสู่พื้นผิวของชิ้นงานพร้อมกัน ปรับปรุงความแข็งผิว ต้านทานความล้า และต้านทานการสึกหรอ และรวมข้อดีของคาร์บูไรซิ่งและไนไตรดิ้ง

การชุบโครเมียม: มีความทนทานต่อการกัดกร่อนและต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่ดีเยี่ยม มีความแข็งและทนทานต่อการสึกหรอ และสามารถแทนที่เหล็กกล้าไร้สนิมและเหล็กกล้าทนความร้อนสำหรับการผลิตเครื่องมือ

โบรอนไนซ์: ต้านทานการสึกหรอได้ดีเยี่ยม ต้านทานการกัดกร่อนและต้านทานการสึกหรอของโคลน ความต้านทานการสึกหรอดีกว่าชั้นไนไตรดิ้ง คาร์บอน และคาร์บอนไนไตรดิ้งอย่างเห็นได้ชัด แต่ไม่ทนทานต่อการกัดกร่อนในชั้นบรรยากาศและน้ำ ใช้เป็นหลักสำหรับชิ้นส่วนปั๊มโคลน แม่พิมพ์งานร้อน และอุปกรณ์จับยึดชิ้นงาน

คุณสมบัติทางกลของวัสดุโลหะและความรู้เกี่ยวกับกระบวนการอบชุบด้วยความร้อน