Внедрение нового процесса закалки

Введение. Закалку стали осуществляют путем нагревания стали до температуры выше критической температуры Ас3 (доэвтектоидная сталь) или Ас1 (заэвтектоидная сталь), выдержки ее в течение периода времени до полной или частичной аустенизации, а затем охлаждения при температура, превышающая критическую скорость охлаждения. Быстрое охлаждение до температуры ниже Ms (или Ms, близкой к изотермической) мартенситного (или бейнитного) процесса термообработки. Обработка на твердый раствор таких материалов, как алюминиевые сплавы, медные сплавы, титановые сплавы, закаленное стекло и т. д., или процессы термообработки с быстрым охлаждением также обычно называют закалкой. Закалка — это распространенный процесс термообработки, в основном используемый для повышения твердости материала. Обычно из закалочной среды можно разделить на закалку водой, закалку маслом, закалку органическими веществами. С развитием науки и техники появились некоторые новые процессы закалки. 1 метод закалки с воздушным охлаждением под высоким давлением. Заготовки в сильном потоке инертного газа быстро и равномерно охлаждаются, чтобы предотвратить окисление поверхности, избежать растрескивания, уменьшить искажения, чтобы гарантировать, что требуемая твердость, в основном для закалки инструментальной стали. В последнее время эта технология быстро развивалась, и диапазон ее применения также значительно расширился. В настоящее время технология вакуумной газовой закалки быстро развивается, а отрицательное давление (<1 × 105 Па) с высоким расходом газового охлаждения с последующим газовым охлаждением и высоким давлением (1 × 105 ~ 4 × 105 Па) 10 × 105 Па) воздухом -охлаждение, сверхвысокое давление (10 × 105 ~ 20 × 105 Па) с воздушным охлаждением и другие новые технологии не только значительно повышают способность вакуумной закалки с воздушным охлаждением, но и закаляют поверхность заготовки с хорошей яркостью, небольшой деформацией, но также высокая эффективность, энергосбережение, отсутствие загрязнения и так далее. Применение вакуумной газоохлаждаемой закалки высокого давления заключается в закалке и отпуске материалов, растворе, старении, ионном науглероживании и карбонитрировании нержавеющих сталей и специальных сплавов, а также вакуумном спекании, охлаждении и закалке после пайки. При закалке азотом под высоким давлением 6 × 105 Па нагрузка может охлаждаться только в разобранном виде, быстрорежущая сталь (W6Mo5Cr4V2) может быть закалена до 70 ~ 100 мм, высоколегированная сталь для штамповки горячей штамповки до 25 ~ 100 мм, золото Холодная рабочая штамповая сталь (например, Cr12) до 80 ~ 100 мм. При закалке азотом высокого давления 10×10 5 Па охлаждаемая нагрузка может быть интенсивной, увеличивая плотность нагрузки примерно на 30% до 40% по сравнению с охлаждением 6×10 5 Па. При закалке 20×10 5 Па сверхвысокого давления азот под давлением или смесь гелия и азота, охлаждаемые грузы плотные и могут быть объединены в связки. Плотность 6 × 105 Па азотного охлаждения от 80% до 150% позволяет охлаждать всю быстрорежущую сталь, высоколегированную сталь, инструментальную сталь для горячей обработки и хромистую сталь Cr13%, а также более легированную сталь, закаленную в масле, например, более крупногабаритную сталь 9Mn2V. Двухкамерные закалочные печи с воздушным охлаждением и отдельными охлаждающими камерами имеют лучшую охлаждающую способность, чем однокамерные печи того же типа. Двухкамерная печь с азотным охлаждением 2 × 105 Па имеет такой же охлаждающий эффект, что и однокамерная печь 4 × 105 Па. Тем не менее, эксплуатационные расходы, низкие затраты на техническое обслуживание. Как основные материалы промышленности Китая (графит, молибден и т.д.) и вспомогательные компоненты (двигатель) и другие уровни должны быть улучшены. Таким образом, для улучшения однокамерного вакуума высокого давления 6 × 105 Па при сохранении развития двухкамерной закалочной печи высокого давления и высокого давления с воздушным охлаждением в соответствии с национальными условиями Китая. Вакуумная печь с охлаждением2 Метод сильной закалки Традиционная закалка обычно осуществляется с охлаждением маслом, водой или полимерным раствором, а правило сильной закалки - водой или водой с низкой концентрацией соли. Сильная закалка характеризуется чрезвычайно быстрым охлаждением, при этом не нужно беспокоиться о чрезмерной деформации стали и растрескивании. Обычное закалочное охлаждение до температуры закалки, поверхностное натяжение стали или низкое напряженное состояние, а также сильная закалка в середине охлаждения, сердцевина заготовки все еще находится в горячем состоянии, чтобы остановить охлаждение, так что образование поверхностного напряжения сжатия. В условиях жесткой закалки переохлажденный аустенит на поверхности стали подвергается сжимающему напряжению 1200 МПа, когда скорость охлаждения зоны мартенситного превращения выше 30 ℃/с, так что предел текучести стали после закалки увеличивается не менее чем на 25%. Принцип: Сталь с аустенитной температурой закалки, разница температур между поверхностью и сердцевиной приведет к внутреннему напряжению. Фазовое изменение удельного объема фазового перехода и пластического фазового перехода также вызовет дополнительное напряжение фазового превращения. Если термическое напряжение и напряжение фазового перехода накладываются друг на друга, то есть общее напряжение превышает предел текучести материала, происходит пластическая деформация; если напряжение превышает предел прочности горячей стали, образуется закалочная трещина. При интенсивной закалке остаточное напряжение, обусловленное фазовой пластичностью, и остаточное напряжение увеличиваются за счет удельного объемного изменения аустенитно-мартенситного превращения. При интенсивном охлаждении поверхность заготовки немедленно охлаждается до температуры ванны, температура сердцевины почти не изменяется. Быстрое охлаждение вызывает сильное растягивающее напряжение, которое сжимает поверхностный слой и уравновешивается сердечным напряжением. Увеличение градиента температуры увеличивает растягивающее напряжение, вызванное начальным мартенситным превращением, в то время как повышение температуры начала мартенситного превращения Ms вызовет расширение поверхностного слоя за счет пластичности фазового перехода, поверхностное растягивающее напряжение будет значительно уменьшено и преобразовано в сжимающее напряжение, поверхностное сжимающее напряжение пропорционально количеству произведенного поверхностного мартенсита. Это поверхностное сжимающее напряжение определяет, претерпевает ли сердце мартенситное превращение в условиях сжатия или при дальнейшем охлаждении меняет на противоположное поверхностное растягивающее напряжение. Если мартенситное превращение расширения объема сердца достаточно велико, а поверхностный мартенсит очень твердый и хрупкий, это приведет к разрыву поверхностного слоя из-за реверсивного напряжения. С этой целью на стальной поверхности должно появиться сжимающее напряжение, а мартенситное превращение в сердце должно происходить как можно позже. Испытание на сильную закалку и характеристики закалки стали: преимущество метода сильной закалки заключается в формировании напряжения сжатия на поверхности, что снижает риск растрескивания. и улучшить твердость и прочность. Поверхностное образование мартенсита 100%, сталь получит самый большой закаленный слой, она может заменить более дорогую стальную углеродистую сталь, сильная закалка также может способствовать однородным механическим свойствам стали и вызывать наименьшую деформацию заготовки. Деталей после закалки срок службы при знакопеременной нагрузке можно увеличить на порядок. [1] Рис. 2. Вероятность образования сильной закалочной трещины и взаимосвязь скорости охлаждения. может варьироваться, а охлаждение может быть равномерным. Производственная практика показывает, что использование закона о форме сложных деталей из углеродистой или легированной стали, индукционная закалка поверхностного упрочнения, что может эффективно предотвратить образование закалочных трещин. , может получить лучший эффект упрочнения для закалки или нормализации стали. В настоящее время эта технология успешно применяется для закалки ковкого чугуна. Возьмем в качестве примера алюминиевый сплав: в соответствии с текущими спецификациями термообработки для поковок и поковок из алюминиевого сплава температура закалочной воды обычно поддерживается ниже 60 ° C, температура закалочной воды низкая, скорость охлаждения высокая, и большой остаточный возникает напряжение после закалки. При окончательной обработке внутреннее напряжение выходит из равновесия из-за несоответствия формы и размера поверхности, что приводит к снятию остаточного напряжения, в результате чего деформированные, изогнутые, овальные и другие деформированные части обрабатываемой детали становятся необратимыми конечными отходами. с серьезными потерями. Например: гребной винт, лопасти компрессора и другие деформации поковок из алюминиевого сплава после механической обработки очевидны, что приводит к допуску на размер деталей. Температура закалочной воды увеличилась с комнатной температуры (30-40 ℃) до температуры кипящей воды (90-100 ℃), среднее остаточное напряжение поковки уменьшилось примерно на 50%. [2]Рисунок 4. Диаграмма закалки кипящей водой5. Метод закалки горячим масломИспользование масла для горячей закалки, так что заготовка перед дальнейшим охлаждением при температуре, равной или близкой к температуре точки Ms, чтобы минимизировать разницу температур, может эффективно предотвратить закалку. деформация заготовки и растрескивание. Небольшой размер штампа из легированной инструментальной стали с температурой 160 ~ 200 ℃ при закалке в горячем масле может эффективно уменьшить деформацию и избежать растрескивания. остаточный аустенит продолжает превращаться в мартенсит, целью которого является повышение твердости и стойкости к истиранию стали, улучшение структурной стабильности и стабильности размеров заготовки, а также эффективное увеличение срока службы инструмента. Криогенная обработка представляет собой жидкий азот, как охлаждающая среда для методов обработки материалов. Технология криогенной обработки была впервые применена к изнашиваемым инструментам, материалам пресс-форм, а затем распространена на легированную сталь, карбид и т. Д. С помощью этого метода можно изменить внутреннюю структуру металлических материалов, тем самым улучшив механические свойства и свойства обработки, что является в настоящее время Один из последних процессов ужесточения. Криогенная обработка (Cryogenictreatment), также известная как сверхнизкотемпературная обработка, обычно относится к материалу ниже -130 ℃ для обработки с целью улучшения общих характеристик материала. Еще 100 лет назад люди начали применять холодную обработку деталей часов, чтобы улучшить прочность, износостойкость, стабильность размеров и срок службы. Криогенная обработка – это новая технология, разработанная на основе обычной обработки холодом в 1960-х годах. По сравнению с обычной холодной обработкой криогенная обработка может еще больше улучшить механические свойства и стабильность материала и имеет более широкую перспективу применения. Механизм криогенной обработки: после криогенной обработки остаточный аустенит во внутренней структуре металлического материала (в основном литейная форма) материал) превращается в мартенсит, а осажденный карбид также осаждается в мартенсите, так что мартенсит может быть устранен при остаточном напряжении, но также улучшается мартенситная матрица, поэтому ее твердость и износостойкость также увеличиваются. Причина повышения твердости связана с превращением части остаточного аустенита в мартенсит. Повышение ударной вязкости обусловлено диспергированием и небольшим выделением η-Fe3C. В то же время уменьшается содержание углерода в мартенсите и уменьшается искажение решетки, улучшается пластичность. Оборудование для криогенной обработки в основном состоит из резервуара с жидким азотом, системы передачи жидкого азота, глубокой холодильной камеры и системы управления. При применении криогенную обработку повторяют несколько раз. Типичные процессы, такие как: 1120 ℃ закалка в масле + -196 ℃ × 1 час (2-4) глубокая криогенная обработка + 200 ℃ × 2 часа отпуск. После обработки организации имело место превращение аустенита, а также выделенная из закаленного мартенсита дисперсия высокосвязной связи с матрицей ультрадисперсных карбидов, после последующего низкотемпературного отпуска при 200 ℃ рост ультрадисперсных карбидов Дисперсные ε карбиды , численность и дисперсия значительно увеличились. Криогенную обработку повторяют несколько раз. С одной стороны, сверхмелкие карбиды выделяются из мартенсита, перешедшего из остаточного аустенита во время предшествующего криогенного охлаждения. С другой стороны, мелкие карбиды продолжают выделяться в закаленном мартенсите. Повторяющийся процесс может повысить прочность матрицы на сжатие, предел текучести и ударную вязкость, улучшить ударную вязкость стали, в то же время значительно улучшив ударную износостойкость. обработка из-за термического напряжения, вызванного чрезмерной деформацией, криогенная обработка должна контролироваться скоростью охлаждения. Кроме того, для обеспечения равномерности температурного поля внутри оборудования и снижения колебаний температуры при проектировании системы криогенной обработки следует учитывать точность регулирования температуры системы и рациональность расположения поля течения. При проектировании системы следует также обратить внимание на соответствие меньшему потреблению энергии, высокой эффективности, простоте эксплуатации и другим требованиям. Это текущая тенденция развития системы криогенной обработки. Кроме того, ожидается, что некоторые разрабатываемые холодильные системы, температура охлаждения которых простирается от комнатной температуры до низкой температуры, превратятся в безжидкостные криогенные системы обработки с понижением их минимальной температуры и повышением эффективности охлаждения. [3]Ссылки:[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与机械性能的影响[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的发展现状和展望[J].低温与特气, 2007, 25(1): 1-3
Источник: Meeyou Carbide