إدخال عملية تبريد جديدة

مقدمة يتم إخماد الفولاذ عن طريق تسخين الفولاذ إلى درجة حرارة أعلى من درجة الحرارة الحرجة Ac3 (صلب منخفض الانصهار) أو AC1 (فولاذ مفرط الانصهار) ، والاحتفاظ به لفترة من الوقت حتى يتم تأويته كليًا أو جزئيًا ، ثم تبريده عند درجة حرارة أكبر من معدل التبريد الحرج التبريد السريع إلى أقل من Ms (أو Ms بالقرب من عملية المعالجة الحرارية المارتنسيتية (أو bainite) متساوي الحرارة). يُشار أيضًا إلى معالجة المحلول للمواد مثل سبائك الألومنيوم ، وسبائك النحاس ، وسبائك التيتانيوم ، والزجاج المقوى ، وما إلى ذلك ، أو عمليات المعالجة الحرارية مع التبريد السريع باسم التبريد. التسقية هي عملية معالجة حرارية شائعة ، تستخدم بشكل أساسي لزيادة صلابة المادة. عادة من وسط التبريد ، يمكن تقسيمها إلى التبريد بالماء ، التبريد بالزيت ، التبريد العضوي. مع تطور العلم والتكنولوجيا ، ظهرت بعض عمليات التبريد الجديدة 1 طريقة تبريد الهواء بالضغط العالي ، قطع العمل في تدفق الغاز الخامل القوي بسرعة وبشكل متساو ، لمنع أكسدة السطح ، لتجنب التكسير ، وتقليل التشويه ، لضمان ذلك الصلابة المطلوبة ، بشكل أساسي لتبريد الأدوات الفولاذية. تقدمت هذه التقنية مؤخرًا بسرعة وتوسع نطاق التطبيقات أيضًا بشكل كبير. في الوقت الحالي ، تطورت تقنية تبريد الغاز بالفراغ بسرعة ، والضغط السلبي (<1 × 105 باسكال) تبريد الغاز بمعدل تدفق عالٍ متبوعًا بتبريد الغاز والضغط العالي (1 × 105 ~ 4 × 105 باسكال) 10 × 105 باسكال) الهواء - مبرد ، ضغط عالي للغاية (10 × 105 ~ 20 × 105 باسكال) مبرد بالهواء وتقنيات جديدة أخرى ليس فقط يعزز بشكل كبير من قدرة التبريد بالفراغ للهواء المبرد ، ويخمد سطوع سطح قطعة العمل جيد ، تشوه صغير ، ولكن أيضا كفاءة عالية ، موفرة للطاقة ، خالية من التلوث وهلم جرا. إن استخدام التبريد بالغاز ذو الضغط العالي بالفراغ هو تبريد المواد وتلطيفها ، المحلول ، التقادم ، كربنة الأيونات وكربنة الفولاذ المقاوم للصدأ والسبائك الخاصة ، بالإضافة إلى التلبيد بالفراغ والتبريد والتبريد بعد اللحام بالنحاس. من خلال التبريد بالنيتروجين عالي الضغط 6 × 105 باسكال ، يمكن فقط تبريد الحمولة فضفاضة ، ويمكن تقوية الفولاذ عالي السرعة (W6Mo5Cr4V2) حتى 70 ~ 100 مم ، سبائك الصلب عالية الضغط للعمل الساخن تصل إلى 25 ~ 100 مم ، الذهب البارد قالب صلب للعمل (مثل Cr12) حتى 80 ~ 100 مم. عند إخماده بـ 10 × 10 5 باسكال من النيتروجين عالي الضغط ، يمكن أن يكون الحمل المبرد مكثفًا ، مما يزيد من كثافة الحمل بحوالي 30% إلى 40% على تبريد 6 × 10 5 Pa. عند إخماده بـ 20 × 10 5 Pa من فائقة الارتفاع نيتروجين الضغط أو خليط من الهيليوم والنيتروجين ، الأحمال المبردة كثيفة ويمكن تجميعها معًا. يمكن تبريد كثافة 6 × 105 باسكال للتبريد بالنيتروجين 80% إلى 150% ، كل الفولاذ عالي السرعة ، فولاذ السبائك العالية ، فولاذ أداة العمل الساخن و Cr13% الكروم الصلب والمزيد من سبائك الصلب المبردة بالزيت ، مثل الفولاذ الكبير الحجم 9Mn2V. تتمتع أفران التبريد ذات الغرفة المزدوجة والمبردة بالهواء بغرف تبريد منفصلة بقدرة تبريد أفضل من نفس النوع من أفران الغرفة المفردة. فرن الحجرة المزدوجة المبرد بالنيتروجين 2 × 105 باسكال له نفس تأثير التبريد مثل فرن الحجرة المفردة 4 × 105 باسكال. ومع ذلك ، فإن تكاليف التشغيل وانخفاض تكاليف الصيانة. مثل صناعة المواد الأساسية في الصين (الجرافيت ، الموليبدينوم ، إلخ) والمكونات الإضافية (المحرك) ومستويات أخرى يتعين تحسينها. لذلك ، لتحسين العناية بالفراغ عالي الضغط بغرفة واحدة 6 × 105 باسكال مع الحفاظ على تطوير ضغط الغرفة المزدوجة وفرن التبريد بالهواء عالي الضغط بما يتماشى بشكل أكبر مع الظروف الوطنية للصين. فرن تفريغ مبرد 2 طريقة التبريد القوية عادة ما يتم التبريد التقليدي بالزيت أو الماء أو تبريد محلول البوليمر ، وقاعدة تبريد قوية بالماء أو بتركيزات منخفضة من الماء المالح. يتميز التبريد القوي بالتبريد السريع للغاية ، دون الحاجة إلى القلق بشأن التشويه المفرط للفولاذ والتشقق. تبريد التبريد التقليدي إلى درجة حرارة التبريد ، التوتر السطحي الفولاذي أو حالة الإجهاد المنخفض ، والتبريد القوي في منتصف التبريد ، لا يزال قلب قطعة العمل في الحالة الساخنة لإيقاف التبريد ، بحيث يتم تشكيل إجهاد الضغط السطحي. في ظل ظروف التبريد القاسية ، يتعرض الأوستينيت فائق البرودة على سطح الفولاذ لضغط انضغاطي يبلغ 1200 ميجا باسكال عندما يكون معدل التبريد لمنطقة التحول المارتينزيتي أعلى من 30 درجة / ثانية ، بحيث تكون مقاومة الخضوع للفولاذ بعد التبريد. يتم زيادة بمقدار 25% على الأقل. المبدأ: الصلب الناتج عن تبريد درجة الحرارة ، سيؤدي اختلاف درجة الحرارة بين السطح والقلب إلى إجهاد داخلي. سيؤدي تغيير الطور للحجم المحدد لتغيير الطور وتغيير الطور البلاستيكي أيضًا إلى إجهاد إضافي لتحويل الطور. إذا كان الإجهاد الحراري وتراكب إجهاد الانتقال الطوري ، أي أن الإجهاد الكلي يتجاوز قوة الخضوع للمادة سيحدث تشوه بلاستيكي ؛ إذا تجاوز الضغط قوة الشد للفولاذ الساخن سيشكل صدع تبريد. أثناء التبريد المكثف ، يزيد الضغط المتبقي الناجم عن مرونة تغيير الطور والضغط المتبقي بسبب تغير الحجم المحدد لتحول الأوستينيت-مارتينسيت. في التبريد المكثف ، يبرد سطح قطعة العمل على الفور إلى درجة حرارة الحمام ، ودرجة حرارة القلب دون تغيير تقريبًا. يؤدي التبريد السريع إلى إجهاد شد عالٍ يؤدي إلى تقلص الطبقة السطحية ويوازنها إجهاد القلب. تؤدي زيادة تدرج درجة الحرارة إلى زيادة إجهاد الشد الناجم عن التحول الأولي للمارتنسيت ، في حين أن زيادة درجة حرارة بداية تحول مارتينسيت ستؤدي إلى توسيع الطبقة السطحية بسبب مرونة انتقال الطور ، وسيتم تقليل إجهاد الشد السطحي وتحويله بشكل كبير في الإجهاد الانضغاطي ، يتناسب إجهاد الضغط السطحي مع كمية المارتينزيت السطحية المنتجة. يحدد ضغط الضغط السطحي هذا ما إذا كان القلب يخضع لتحول مارتينسيتي في ظل ظروف انضغاطية أو ، عند مزيد من التبريد ، يعكس إجهاد الشد السطحي. إذا كان التحول المارتيني لتوسيع حجم القلب كبيرًا بدرجة كافية ، وكان المارتينسيت السطحي شديد الصلابة والهشاشة ، فسوف يجعل الطبقة السطحية بسبب تمزق انعكاس الإجهاد. تحقيقا لهذه الغاية ، يجب أن يظهر السطح الفولاذي إجهادًا ضاغطًا ويجب أن يحدث التحول المارتيني للقلب في وقت متأخر قدر الإمكان. وتحسين الصلابة والقوة. تشكيل السطح لـ 100% martensite ، سيتم إعطاء الفولاذ أكبر طبقة صلبة ، ويمكن أن يحل محل الفولاذ الكربوني الفولاذي الأكثر تكلفة ، كما يمكن للتبريد القوي أن يعزز الخواص الميكانيكية الموحدة للصلب وينتج أصغر تشويه لقطعة العمل. الأجزاء بعد التبريد ، يمكن زيادة عمر الخدمة تحت الحمل المتناوب بترتيب من حيث الحجم. [1] الشكل 2 احتمال تكوين شقوق التبريد القوية وعلاقة معدل التبريد 3 طريقة تبريد خليط الماء والهواء عن طريق ضبط ضغط الماء والهواء والمسافة بين فوهة الرش وسطح قطعة العمل ، قدرة التبريد لخليط الماء والهواء يمكن أن تتنوع ويمكن أن يكون التبريد موحدًا. توضح ممارسات الإنتاج أن استخدام القانون المتعلق بشكل الفولاذ الكربوني المعقد أو الأجزاء الفولاذية من سبائك الصلب يؤدي إلى تصلب السطح بالحث ، مما يمكن أن يمنع بشكل فعال تولد تشققات التبريد الشكل 3 خليط الماء والهواء 4 طريقة التبريد بالماء المغلي باستخدام 100 درجة مئوية لتبريد الماء المغلي ، يمكن الحصول على تأثير تصلب أفضل ، لإخماد أو تطبيع الفولاذ. في الوقت الحاضر ، تم تطبيق هذه التقنية بنجاح على تبريد حديد الدكتايل. أخذ سبائك الألومنيوم كمثال: وفقًا لمواصفات المعالجة الحرارية الحالية لمطروقات سبائك الألومنيوم ، يتم التحكم في درجة حرارة ماء التبريد بشكل عام أقل من 60 درجة مئوية ، ودرجة حرارة مياه التبريد منخفضة ، وسرعة التبريد عالية ، وبقايا كبيرة الإجهاد بعد التبريد يحدث. في المعالجة النهائية ، يكون الضغط الداخلي غير متوازن بسبب عدم تناسق شكل السطح وحجمه ، مما يؤدي إلى إطلاق الضغط المتبقي ، مما يؤدي إلى تشوه ، وانحناء ، وبيضاوي وأجزاء أخرى مشوهة من الجزء المُشَكَّلة تصبح نفايات نهائية لا رجعة فيها مع خسارة فادحة. على سبيل المثال: المروحة وشفرات الضاغط وسبائك الألومنيوم الأخرى التي تشكل تشوهًا واضحًا بعد المعالجة الآلية ، مما يؤدي إلى تفاوت حجم الأجزاء. زادت درجة حرارة الماء للتبريد من درجة حرارة الغرفة (30-40 ℃) إلى درجة حرارة الماء المغلي (90-100 ℃) ، وانخفض متوسط الإجهاد المتبقي بحوالي 50%. [2] الشكل 4 مخطط إخماد الماء المغلي 5 طريقة التبريد بالزيت الساخن استخدام زيت التبريد الساخن ، بحيث يمكن لقطعة العمل قبل المزيد من التبريد عند درجة حرارة مساوية لدرجة حرارة نقطة MS أو قريبة منها لتقليل اختلاف درجة الحرارة ، أن تمنع التبريد بشكل فعال تشويه الشغل وتكسيرها. الحجم الصغير لأداة السبيكة الفولاذية يموت باردًا 160 ~ 200 ℃ في تبريد الزيت الساخن ، يمكن أن يقلل التشويه بشكل فعال ويتجنب التصدع الشكل 5 مخطط تبريد الزيت الساخن 6 طريقة المعالجة المبردة يتم تبريد قطعة العمل المروية باستمرار من درجة حرارة الغرفة إلى درجة حرارة منخفضة بحيث يستمر تحويل الأوستينيت المحتفظ به إلى مارتينسيت ، والغرض منه هو تحسين صلابة ومقاومة التآكل للفولاذ ، وتحسين الاستقرار الهيكلي واستقرار أبعاد قطعة العمل ، وتحسين عمر الأداة بشكل فعال. المعالجة المبردة هي النيتروجين السائل مثل وسط تبريد لطرق معالجة المواد. تم تطبيق تقنية المعالجة المبردة أولاً على أدوات التآكل ، ومواد أدوات القوالب ، ثم امتدت لاحقًا إلى سبائك الصلب ، والكربيد ، وما إلى ذلك ، باستخدام هذه الطريقة يمكن أن يغير الهيكل الداخلي للمواد المعدنية ، وبالتالي تحسين الخصائص الميكانيكية وخصائص المعالجة ، وهو حاليًا واحدة من أحدث عمليات التقوية. المعالجة المبردة (المعالجة المبردة) ، والمعروفة أيضًا بمعالجة درجات الحرارة المنخفضة للغاية ، تشير عمومًا إلى المواد التي تقل عن -130 درجة مئوية للمعالجة لتحسين الأداء العام للمادة. في وقت مبكر منذ 100 عام ، بدأ الناس في المعالجة الباردة المطبقة لمشاهدة الأجزاء ، ووجدوا أنها تحسن القوة ومقاومة التآكل وثبات الأبعاد وعمر الخدمة. المعالجة المبردة هي تقنية جديدة تم تطويرها على أساس المعالجة الباردة العادية في الستينيات. بالمقارنة مع المعالجة الباردة التقليدية ، يمكن للمعالجة المبردة تحسين الخواص الميكانيكية واستقرار المادة ، ولها مجال تطبيق أوسع. آلية المعالجة المبردة: بعد المعالجة المبردة ، الأوستينيت المتبقي في الهيكل الداخلي للمادة المعدنية (العفن بشكل أساسي) المواد) إلى مارتينسيت ، ويتم أيضًا ترسيب كربيد المترسب في مارتينسيت ، بحيث يمكن التخلص من المارتينسيت في الإجهاد المتبقي ، ولكن أيضًا يعزز مصفوفة مارتينسيت ، وبالتالي ستزداد صلابته ومقاومة التآكل أيضًا. يرجع سبب الزيادة في الصلابة إلى تحول جزء من الأوستينيت المحتفظ به إلى مارتينسيت. تعود الزيادة في الصلابة إلى التشتت والترسيب الصغير-Fe3C. في الوقت نفسه ، ينخفض محتوى الكربون في مارتينسيت ويقل تشويه الشبكة ، وتحسين اللدونة. تتكون معدات المعالجة المبردة بشكل أساسي من خزان النيتروجين السائل ، ونظام نقل النيتروجين السائل ، وصندوق التبريد العميق ونظام التحكم. في التطبيق ، يتم تكرار المعالجة المبردة عدة مرات. العمليات النموذجية مثل: 1120 ℃ تبريد بالزيت + -196 ℃ × 1 ساعة (2-4) معالجة مبردة عميقة + 200 ℃ × 2 ساعة تقسية. بعد معالجة المنظمة ، كان هناك تحول في الأوستينيت ، ولكن أيضًا ترسب من تشتت مارتينسيت المخمد لعلاقة متماسكة للغاية مع مصفوفة الكربيدات متناهية الصغر ، بعد تلطيف درجة حرارة منخفضة لاحقة عند 200 ℃ ، نمو كربيدات متناهية الصغر مشتتة ε كربيدات زاد العدد والتشتت بشكل ملحوظ. يتم تكرار المعالجة المبردة عدة مرات. من ناحية ، يتم ترسيب الكربيدات فائقة النعومة من مارتينسيت المحول من الأوستينيت المحتفظ به في وقت التبريد المبرد السابق. من ناحية أخرى ، تستمر الكربيدات الدقيقة في الترسب في مارتينسيت المروى. يمكن أن تؤدي العملية المتكررة إلى زيادة قوة ضغط المصفوفة ، وزيادة قوة الخضوع وصلابة التأثير ، وتحسين صلابة الفولاذ ، مع تحسين مقاومة التآكل بشكل كبير. المعالجة بسبب الإجهاد الحراري الناجم عن التشوه المفرط ، يجب التحكم في المعالجة المبردة بمعدل التبريد. بالإضافة إلى ذلك ، من أجل ضمان توحيد مجال درجة الحرارة داخل الجهاز وتقليل تقلبات درجة الحرارة ، يجب أن يأخذ تصميم نظام المعالجة المبردة في الاعتبار دقة التحكم في درجة حرارة النظام وعقلانية ترتيب مجال التدفق. في تصميم النظام ، يجب أيضًا الانتباه إلى تلبية استهلاك أقل للطاقة ، وكفاءة عالية ، وتشغيل سهل ومتطلبات أخرى. هذه هي اتجاهات التطور الحالية لنظام المعالجة بالتبريد. بالإضافة إلى ذلك ، من المتوقع أيضًا أن تتطور بعض أنظمة التبريد النامية التي تمتد درجة حرارة تبريدها من درجة حرارة الغرفة إلى درجة حرارة منخفضة إلى أنظمة معالجة مبردة خالية من السوائل مع انخفاض درجة الحرارة الدنيا وتحسين كفاءة التبريد. [3] المراجع: [1] 樊东黎.强烈 淬火 —— 一种 新 的 强化 钢 的 热处理 方法 [J].热处理 ، 2005 ، 20 (4): 1-3 [2] 宋 微 ، 郝冬梅 ، 王成江.沸水 淬火 对 铝合金 锻件 组织 性能 的 影响 [J].铝加工 ، 2002 ، 25 (2): 1-3 [3] 夏雨亮 ، 金 滔 ، 汤 珂.深 冷 处理 工艺 及 设备 现状 和 展望 [J].低温 与 特 气 ، 2007 ، 25 (1): 1-3
المصدر: Meeyou Carbide