Hærdning
Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 25. maj 2021; checks kræver 5 redigeringer .Slukning , eller hærdning, er en type varmebehandling af materialer ( metaller , metallegeringer , glas ), som består i at opvarme dem over et kritisk punkt (temperaturen for ændringen i typen af krystalgitter, det vil sige polymorf transformation , eller temperaturen ved hvilke faser, der eksisterer ved lav temperatur), efterfulgt af hurtig afkøling. Hærdning af et metal for at opnå et overskud af ledige pladser må ikke forveksles med konventionel hærdning, som kræver, at der er mulige fasetransformationer i legeringen. Oftest udføres afkøling i vand eller olie, men der er andre måder at afkøle på: i et pseudo-kogende lag af et fast kølemiddel, med en stråle af trykluft, vandtåge, i et flydende polymert bratkølingsmedium osv.
Det hærdede materiale bliver mere hårdt , men bliver skørt , mindre duktilt og mindre duktilt , hvis der laves flere opvarmnings-kølende gentagelser. For at reducere skørhed og øge duktilitet og sejhed efter hærdning med polymorf transformation, anvendes temperering . Efter quenching uden polymorf transformation påføres ældning . Under anløbning sker der et lille fald i materialets hårdhed og styrke [1] .
Indvendige spændinger fjernes ved hærdning af materialet. I nogle produkter udføres hærdning delvist, for eksempel ved fremstilling af japansk katana er kun sværdets skærekant hærdet.
Et væsentligt bidrag til udviklingen af hærdningsmetoder blev ydet af Chernov Dmitry Konstantinovich . Han underbyggede og beviste eksperimentelt, at for produktion af højkvalitetsstål er den afgørende faktor ikke smedning, som tidligere antaget, men varmebehandling. Han bestemte effekten af varmebehandling af stål på dets struktur og egenskaber. I 1868 opdagede Chernov de kritiske punkter i stålfasetransformationer, kaldet Chernoff-punkter . I 1885 opdagede han, at hærdning ikke kun kan udføres i vand og olie, men også i varme omgivelser. Denne opdagelse var begyndelsen på anvendelsen af trinvis hærdning og derefter studiet af den isotermiske omdannelse af austenit [2] .
Typer af temperamenter
Ved polymorf transformation- Hærdning med polymorf transformation, til stål
- Hærdning uden polymorf transformation, for de fleste ikke-jernholdige metaller .
Fuldt - materialet opvarmes 30 - 50 ° C over GS-linjen for hypoeutectoid stål og eutectoid , hypereutectoid line PSK, i dette tilfælde får stålet strukturen af austenit og austenit + cementit . Ufuldstændig - opvarmning udføres over PSK-linjen i diagrammet, hvilket fører til dannelsen af overskydende faser i slutningen af hærdningen. Ufuldstændig hærdning anvendes generelt på værktøjsstål .
Quenching media
Under bratkøling kræver superafkøling af austenit til den martensitiske transformationstemperatur hurtig afkøling, men ikke i hele temperaturområdet, men kun inden for 650-400 °C, det vil sige i det temperaturområde, hvor austenit er mindst stabil og hurtigst bliver til ferritisk - cementblanding. Over 650 °C er austenitomdannelseshastigheden lav, og derfor kan blandingen under bratkøling afkøles langsomt i dette temperaturområde, men selvfølgelig ikke så meget, at ferritudfældning eller austenitomdannelse til perlit begynder .
Virkningsmekanismen for hærdningsmedier (vand, olie, vand-polymerhærdende medium samt afkøling af dele i saltopløsninger) er som følger. I det øjeblik, produktet nedsænkes i bratkølingsmediet, dannes en film af overophedet damp omkring det, afkøling sker gennem laget af denne dampkappe, det vil sige relativt langsomt. Når overfladetemperaturen når en vis værdi (bestemt af sammensætningen af bratkølingsvæsken), hvorved dampkappen går i stykker, begynder væsken at koge på overfladen af delen, og afkøling sker hurtigt.
Det første trin af relativt langsom kogning kaldes filmkogningstrinnet, det andet trin af hurtig afkøling kaldes nukleatkogningstrinnet. Når temperaturen på metaloverfladen er under væskens kogepunkt , kan væsken ikke længere koge, og afkølingen vil bremse. Dette trin kaldes konvektiv varmeoverførsel. [3]
Hærdningsmetoder
- Slukning i en køler - en del, der er opvarmet til bestemte temperaturer, nedsænkes i en kølevæske, hvor den forbliver, indtil den er helt afkølet. Denne metode bruges til hærdning af simple dele lavet af kulstof og legeret stål.
- Afbrudt hærdning i to miljøer - denne metode bruges til hærdning af kulstofstål. Delen afkøles først hurtigt i et hurtigt kølende medium (f.eks. vand) og derefter i et langsomt kølende medium (olie).
- Sprøjtehærdning består i at sprøjte en del med en intens vandstråle og bruges normalt, når det er nødvendigt at hærde en del af en del. Denne metode danner ikke en dampkappe, som giver en dybere hærdbarhed end simpel bratkøling i vand. En sådan hærdning udføres normalt i induktorer ved HDTV-installationer.
- Trinhærdning er en hærdning, hvor delen afkøles i et bratkølingsmedium, der har en temperatur over martensitisk punkt for et givet stål. Under afkøling og fastholdelse i dette miljø skal den hærdede del opnå hærdebadets temperatur på alle punkter af sektionen. Derefter følger den sidste, sædvanligvis langsomme, afkøling, hvorunder hærdning sker, det vil sige omdannelsen af austenit til martensit .
- Isoterm hærdning . I modsætning til trinvis bratkøling er det under isotermisk bratkøling nødvendigt at holde stålet i bratkølingsmediet så længe, at den isotermiske omdannelse af austenit når at afslutte.
- Laserhærdning . _ Termisk hærdning af metaller og legeringer ved laserstråling er baseret på lokal opvarmning af et overfladeareal under påvirkning af stråling og efterfølgende afkøling af dette overfladeareal med en superkritisk hastighed som følge af varmefjernelse ind i metallets indre lag. I modsætning til andre velkendte processer til termisk hærdning (quenching med højfrekvente strømme, elektrisk opvarmning, bratkøling fra en smelte og andre metoder), er opvarmning under laserhærdning ikke en volumetrisk, men en overfladeproces.
- HDTV hærdning (induktion) - hærdning med højfrekvente strømme - delen placeres i en induktor og opvarmes ved at inducere højfrekvente strømme i den.
Defekter
Fejl, der opstår under hærdning af stål. [fire]
- Utilstrækkelig hårdhed af den hærdede del er en konsekvens af lav opvarmningstemperatur, kort eksponering ved driftstemperatur eller utilstrækkelig afkølingshastighed. Fejlkorrektion : normalisering eller udglødningefterfulgt af hærdning; brug af et mere energisk slukningsmedium.
- Overophedning er forbundet med opvarmning af produktet til en temperatur, der er væsentligt højere end den nødvendige opvarmningstemperatur til bratkøling. Overophedning ledsages af dannelsen af en grovkornet struktur, hvilket resulterer i øget skørhed af stålet. Fejlkorrektion : udglødning (normalisering) og efterfølgende hærdning med den nødvendige temperatur.
- Udbrænding opstår, når stål opvarmes til meget høje temperaturer, tæt på smeltepunktet (1200-1300°C) i en oxiderende atmosfære. Ilt trænger ind i stålet, og der dannes oxider langs korngrænserne. Sådant stål er skørt og kan ikke repareres.
- Oxidation og afkulning af stål er kendetegnet ved dannelse af kedelsten (oxider) på overfladen af dele og afbrænding af kulstof i overfladelagene. Denne type ægteskab ved varmebehandling er uoprettelig. Hvis bearbejdningsgodtgørelsen tillader det, skal det oxiderede og afkullede lag fjernes ved slibning. For at forhindre denne type ægteskab anbefales det at opvarme delene i ovne med en beskyttende atmosfære.
- Vridning og revner er konsekvenserne af indre spændinger. Under opvarmning og afkøling af stål observeres volumetriske ændringer afhængigt af temperatur og strukturelle transformationer (overgangen af austenit til martensit ledsages af en stigning i volumen op til 3%). Forskellen i transformationstid over volumenet af den hærdede del på grund af dens forskellige størrelser og afkølingshastigheder over tværsnittet fører til udvikling af stærke indre spændinger, som forårsager revner og vridning af delene under hærdning.
Noter
- ↑ Ovne til varmebehandling af stål . Dato for adgang: 10. juli 2011. Arkiveret fra originalen den 17. februar 2012.
- ↑ Bolkhovitinov N.F. Metalvidenskab og varmebehandling: Lærebog for maskinteknik. Vtuzov / N. F. Bolkhovitinov, doktor i ingeniørvidenskab. Videnskaber prof. - 2. udg., revideret. - M . : Mashgiz, 1952. - 426 s.
- ↑ V.N. Zaplatin, Yu.I. Sapozhnikov, A.V. Dubrov, U.M. Duhneev. Grundlæggende materialevidenskab (metalbearbejdning) / red. V.N. Platin. - M. : Akademiet, 2017. - S. 141-142. — 272 s. - ISBN 978-5-4468-4122-6 . Arkiveret 22. november 2021 på Wayback Machine
- ↑ Ostapenko N. N., Kropivnitsky N. N. Teknologi af metaller. — Udgave 2. - Moskva: Higher School, 1970. - 344 s.
Litteratur
- Tempering // Euklid - Ibsen. - M . : Soviet Encyclopedia, 1972. - ( Great Soviet Encyclopedia : [i 30 bind] / chefredaktør A. M. Prokhorov ; 1969-1978, v. 9).
- Gulyaev A.P. Metallurgy: En lærebog for højere uddannelsesinstitutioner. - 5. udg., revideret. - M . : Metallurgi, 1977. - 647 s.
Links
 Ordbøger og encyklopædier |
|---|
| Varmebehandling af metaller | ||
|---|---|---|
| Generelle begreber metalvidenskab Krystalcelle fasediagram Tilstandsdiagram af jern-carbon-legeringer | ||
| Kerneprocesser | ||
| Relaterede processer | ||
| Målegenskaber for metaller | ||