Odpuszczanie to proces nagrzewania utwardzonej stali do niższej temperatury krytycznej, wygrzewania w tej temperaturze, a następnie chłodzenia, zwykle bardzo powolnego. Temperatura odpuszczania zależy od wytrzymałości (lub twardości) i wiązkości wymaganej dla danego zastosowania. Zazwyczaj martenzyt rozkłada się przez ogrzewanie podczas odpuszczania, co powoduje zmniejszenie odporności, twardości i wytrzymałości, ale zwiększenie ciągliwości i wiązkości. Na czym polega ten proces obróbki cieplnej? Czy odpuszczanie polega na hartowaniu? O tym i innych elementach piszemy poniżej!
Jakie są cele odpuszczania stali?
Poniżej piszemy o skutkach odpuszczania stali. W takim wypadku następuje:
1. Usunięcie naprężeń wewnętrznych powstałych podczas hartowania.
2. Przywrócenie elastyczności i ciągliwość kosztem twardości i wytrzymałości.
3. Poprawa stabilności wymiarowej poprzez rozkład austenitu szczątkowego.
4. Poprawa właściwości magnetycznych, przekształconych w austenit niemagnetyczny w produkty magnetyczne.
Utwardzona struktura
Stal hartowana ma złożoną strukturę, która zazwyczaj obejmuje:
- Wysoce przesycony martenzyt – Typ płaszczowy lub typ płytowy ma wysoką gęstość dyslokacji około 1012 cm/cm3 dla pierwszego i mniejszą gęstość dyslokacji dla drugiego, ale może być silnie bliźniaczy wraz ze wzrostem zawartości węgla w stali.
- Austenit szczątkowy – którego ilość zależy od zawartości węgla i pierwiastków stopowych (także od temperatury otoczenia). Stale węglowe zawierające mniej niż 0,5% węgla zachowują mniej niż 2% austenitu, 6% przy 0,77% C, ale więcej niż 30% przy 1,25% C.
- Nierozpuszczone węgliki – Na przykład cementyt przedeutektoidalny w stali nadeutektoidalnej lub węglik wanadu w stali szybkotnącej (18/4/1), aby kontrolować wielkość ziarna.
- Sortowanie węgla – Węgiel jest podzielony na miejsca o niskiej energii, takie jak dyslokacje lub wakaty, lub w klastry wzdłuż płaszczyzny w martenzycie warstwowym lub wzdłuż płaszczyzny w martenzycie dwupłaszczyznowym. Segregacja może wystąpić podczas hartowania między Ms a temperaturą pokojową lub w temperaturze pokojowej podczas przechowywania, a nawet ogrzewania do około 100°C podczas odpuszczania. Przy około 0,2% węgla w stali, miejsca defektu są prawie nasycone węglem, podczas gdy pozostały węgiel w stali (jeśli jest obecny) pozostaje w normalnych międzywęźlach. W rzeczywistości 0,20% węgla jest również punktem, w którym można wykryć tetragonalność martenzytu, tj. jeśli węgiel w stali spadnie do 0,20%, martenzytem jest BCC, w przeciwnym razie jest to BCT. Z powyższych powodów kruchość odpuszczania ma znaczenie.
Etapy hartowania
W czasie odpuszczania całość procesu dzieli się na kilka elementów i szybkości chłodzenia. Odpuszczanie stali węglowej odbywa się w czterech odrębnych, ale zachodzących na siebie etapach:
1. Pierwszy etap hartowania – Do 200°C – Wytrącanie węglików e(ε) w wyniku tetragonalnej redukcji martenzytu.
2. Drugi etap odpuszczania – 200° do 300°C – Rozkład austenitu szczątkowego.
3. Trzeci etap hartowania – 200° do 350° C – Wytwarza pręty lub płyty cementytowe z konkurencyjną stratą martenzytu i rozpuszczaniem węglika elektronowego.
4. Odpuszczanie czwartego stopnia – 350°C do 700°C – zagęszczanie i sferoidyzacja cementytu, odzyskiwanie i rekrystalizacja ferrytu.
Czym jest klasyfikacja temperowania?
Odpuszczanie generalnie dzieli się na trzy kategorie w zależności od zakresu temperatur odpuszczania. Odpuszczanie całkowicie lub częściowo łagodzi naprężenia wewnętrzne powstałe podczas hartowania – są one bardziej całkowicie usuwane w wyższych temperaturach, np. 1,5 godziny w 550°C.
Odpuszczanie w niskiej temperaturze (250 ℃ przez 1-2 godziny)
Odpuszczanie niskie jest przeprowadzane w celu zmniejszenia kruchości bez utraty zbyt dużej twardości. Hartowana martenzytyczna dwufazowa struktura zwiększa wytrzymałość przy jednoczesnej poprawie elastyczności i redukcji naprężeń wewnętrznych. Twardość hartowanej zwykłej stali węglowej (0,6～1,3%C) wynosi Rc 58～63. Obróbka ta jest powszechnie stosowana do zwykłych narzędzi ze stali węglowej i stali niskostopowej, a głównymi właściwościami rozwojowymi są wysoka skrawalność, wytrzymałość na ścieranie i pewna ciągliwość. Zwiększenie temperatury odpuszczania w tym zakresie zmniejszy w pewnym stopniu twardość, ale zwiększy ciągliwość, a tym samym lepiej łagodzi naprężenia wewnętrzne. Odpuszczanie niskotemperaturowe odbywa się w kąpielach olejowych (do 250°C – olej silikonowy), kąpielach solnych lub piecach z obiegiem powietrza (ponieważ poniżej 500°C przenoszenie ciepła przez powietrze jest bardzo powolne). Odpuszczanie niskotemperaturowe stosuje się również do elementów nawęglanych i utwardzonych osłonowo, takich jak nawęglane, cyjanowanie lub węgloazotowanie.
Kolor temperamentu
W czasach starożytnych i dziś temperatura odpuszczania osiągana dla elementów ze zwykłej stali węglowej i stali niskostopowej była determinowana kolorem powierzchni opracowanym w skali kolorów. Kolory te pojawiają się na czystych powierzchniach stalowych, gdy temperatura wzrasta powyżej 220°C. Powierzchnia stali powinna być czysta, aby temperaturę odpuszczania można było ocenić na podstawie koloru powierzchni po wygrzewaniu w piecu muflowym. Hartowany kolor wynika z tworzenia się niezwykle cienkiej przezroczystej warstwy tlenku żelaza. W tej cienkiej warstwie powierzchniowej dochodzi do interferencji światła, która w zależności od grubości warstwy przybiera barwę hartowaną. Ta metoda określania temperatury odpuszczania według koloru opiera się na fakcie, że każda temperatura ma określoną grubość warstwy tlenku, która daje określony kolor.
Odpuszczanie w średniej temperaturze (350°C do 500°C)
Odpuszczanie średnie oznacza, że w tym zakresie odpuszczania powstaje mikrostruktura „troostylu”, wykazująca rozwój wysokiej granicy plastyczności z dobrą ciągliwością i twardością w zakresie HRC 40-50. Hartowanie w wodzie po odpuszczaniu w zakresie 400-450°C zwiększa granicę wytrzymałości, co powoduje naprężenie ściskające w warstwie wierzchniej. Ze względu na duże ograniczenia plastyczności i wytrzymałości, ten asortyment jest stosowany głównie do dwóch typów sprężyn śrubowych oraz sprężyn laminowanych i matryc. Należy uważać, aby uniknąć kruchości w temperaturze 350°C.
Odpuszczanie w wysokiej temperaturze (500-650 ℃)
Odpuszczanie wysokie sprawia, że im wyższa temperatura odpuszczania zwykłej stali węglowej i stali niskostopowej, tym wyższa rozwijana ciągliwość. Ten zakres temperowania tworzy strukturę „sorbitolu” w stali, zapewniając częściom maszyn najlepszą kombinację wytrzymałości i wytrzymałości. Stal konstrukcyjna 0,3-0,5% węglowa zwykle ma wyższą temperaturę odpuszczania. Ta obróbka przez 1-2 godziny może prawie całkowicie uwolnić naprężenia szczątkowe powstałe podczas procesu hartowania.
Efekt temperowania
Węgiel odgrywa bardzo ważną rolę w odpuszczaniu stali. Twardość martenzytyczna po odpuszczaniu zależy głównie od zawartości węgla w stali, a zatem również od morfologii martenzytycznej od płatków do silnie skręconych płyt. Temperatury Ms i Mf maleją wraz ze wzrostem zawartości węgla w stali, tj. zmniejszają szansę na samonagrzanie, a także zwiększają ilość austenitu szczątkowego.
Wpływ odpuszczania stali na właściwości mechaniczne
W pierwszym etapie odpuszczania stali o zawartości węgla powyżej 0,2% martenzyt zmniejsza jej tetragonalność i zmniejsza twardość stali, ale występuje również wytrącanie ε-węglika, który zwiększa twardość stali, oraz jest proporcjonalna. Formularz. Dlatego do temperatury odpuszczania 200°C twardość stali zwykle spada w sposób ciągły, ale tylko nieznacznie, w zależności od końcowego wyniku tych dwóch efektów. W rzeczywistości w stalach wysokowęglowych o zawartości węgla 1,2% twardość nieznacznie wzrasta w zakresie temperatur do 200 °C ze względu na stosunkowo duży udział objętościowy utworzonych węglików, co nie tylko kompensuje do utraty twardości spowodowanej zmniejszeniem czworokąta, ale także kompensuje nieznaczny wzrost twardości ogólnej. Podczas odpuszczania w trzecim etapie dochodzi do znacznego zmiękczenia z powodu gwałtownego spadku twardości na skutek rozpuszczenia ε-węglików w osnowie i całkowitej utraty tetragonalności martenzytu, chociaż cementyt na tym etapie przyczynia się do pewnego wzrostu w twardości, ale ogólny efekt zmiękcza. Na tym etapie stal składa się z ferrytu i drobnych ziaren cementytu.
Jak widzimy, proces ulepszania cieplnego ma znaczenie dla obróbki skrawaniem. Niemniej jednak warto znać jego przebieg, kruchości odpuszczania, czy temperatury przemiany eutektoidalnej.