بهترین عملیات حرارتی برای فولاد چیست؟

عملیات حرارتی یک فرآیند مهم است که ریزساختار فولاد را اصلاح می کند تا خصوصیات مکانیکی آن را افزایش دهد {{0} مانند سختی ، قدرت ، انعطاف پذیری یا چقرمگی-} آن را متناسب با الزامات خاص کاربردی. "بهترین" عملیات حرارتی برای فولاد کاملاً به نوع فولاد ، استفاده در نظر گرفته شده و خواص مورد نیاز آن بستگی دارد (به عنوان مثال ، سختی زیاد برای برش ابزارها ، چقرمگی برای اجزای ساختاری یا مقاومت در برابر سایش برای قطعات ماشین آلات). هیچ کس - اندازه - متناسب با همه راه حل وجود ندارد ، اما درک رایج ترین روشهای عملیات حرارتی و برنامه های ایده آل آنها می تواند به شناسایی فرایند بهینه برای یک سناریوی معین کمک کند.
بازپرداخت: برای نرم شدن و ماشینکاری
آنیل شدن یک عملیات حرارتی است که شامل گرمایش فولاد به دمای خاص (به طور معمول بالاتر از نقطه بحرانی آن ، جایی که ریزساختار آن دگرگون می شود) ، آن را در آنجا نگه می دارد تا از گرمایش یکنواخت اطمینان حاصل شود و سپس آن را به آرامی خنک کنید (اغلب در یک کوره). این فرآیند تنش های داخلی را از بین می برد ، ساختار دانه را اصلاح می کند و فولاد- را نرم می کند و باعث می شود ماشین ، فرم یا خم راحت تر شود. این به ویژه برای فولادهای کربن - مفید است ، که در حالت نورد-} سخت و شکننده هستند. به عنوان مثال ، فولاد کربن 1095 - angeed (که در چاقو و چشمه ها استفاده می شود) به اندازه کافی برای سنگ زنی یا شکل گیری قبل از سخت شدن نهایی به اندازه کافی انعطاف پذیر می شود. بازپرداخت بهترین انتخاب است که اولویت بهبود ماشینکاری ، کاهش شکنندگی یا تهیه فولاد برای پردازش های بعدی (به عنوان مثال ، کار سرماخوردگی) است.
عادی سازی: برای یکنواختی و قدرت
عادی سازی شبیه به بازپخت است اما شامل خنک کردن فولاد در هوا (به جای آرام در کوره) پس از گرمایش است. این سرعت خنک کننده سریعتر یک ساختار دانه ای دقیق تر و یکنواخت تر ایجاد می کند و در نتیجه قدرت و سختی بیشتری نسبت به آنیل شدن ایجاد می کند ، در حالی که هنوز هم انعطاف پذیری متوسط ​​را حفظ می کند. این ایده برای تصحیح ریزساختار ناهموار در فولاد ریخته گری یا جعلی (که ممکن است دارای دانه های درشت یا تنش های داخلی باشد) و برای استاندارد سازی خواص دسته ای از فولاد است. عادی سازی معمولاً برای فولادهای ساختاری (به عنوان مثال A36) در ساخت و ساز استفاده می شود ، جایی که استحکام و مقاومت مداوم در یک جزء بسیار مهم است. این قدرت و کارآیی را متعادل می کند ، و آن را به یک درمان- برای درمان قطعات فولادی General- تبدیل می کند.
فرونشست و مزاج: برای استحکام و سختی
خاموش کردن و درجه حرارت ، بیشترین استفاده از حرارت برای دستیابی به تعادل با استحکام بالا و مقاومت بالا است - ترکیبی که برای بار-} اجزای تحمل مانند چرخ دنده ها ، شفت ها و پیچ های ساختاری مهم است. این فرآیند شامل دو مرحله است: ابتدا ، خاموش کردن (گرم کردن فولاد بالاتر از نقطه بحرانی آن و سپس به سرعت آن را در آب ، روغن یا پلیمر خنک می کند تا در یک ساختار سخت و شکننده به نام مارتنزیت قفل شود). دوم ، معتدل (گرم کردن فولاد خاموش به دمای پایین تر ، سپس خنک کردن آن برای کاهش شکنندگی در حالی که بیشتر سختی ها را حفظ می کند). به عنوان مثال ، 4140 فولاد آلیاژ (یک آلیاژ ساختاری مشترک) برای دستیابی به استحکام کششی 100000-150،000 PSI با مقاومت کافی برای مقاومت در برابر ضربه ، خاموش و تحریک می شود. این روش درمانی برای برنامه هایی که نیاز به قدرت و دوام دارند ، مانند میل لنگ های خودرو یا قطعات ماشین آلات صنعتی بی نظیر است.
سخت شدن: برای حداکثر سختی
سخت شدن (که اغلب به صورت متناوب با فرونشست استفاده می شود ، هرچند که از نظر فنی بخشی از فرآیند فرونشست) با تبدیل ریزساختار فولاد به مارتنزیت از طریق خنک کننده سریع ، به حداکثر رساندن سختی می پردازد. از آن استفاده می شود که سختی شدید نیاز اصلی - به عنوان مثال ، برای برش ابزارها ، می میرد یا سطوح تحمل می کند. فولادهای کربن {5-} (به عنوان مثال ، فولاد ابزار D2) یا فولادهای آلیاژ {9 {9 - - بهترین پاسخ را به سخت شدن پاسخ می دهند ، زیرا شیمی آنها امکان تشکیل مارتنزیت سخت را فراهم می کند. با این حال ، فولاد سخت شده شکننده است ، بنابراین به ندرت بدون مزاج بعدی مورد استفاده قرار می گیرد ، مگر اینکه برنامه نیاز به سختی خالص داشته باشد (به عنوان مثال ، در ابزارهای تأثیرگذاری غیر- مانند پرونده ها).
سخت شدن مورد: برای سختی سطح با یک هسته سخت
سخت شدن کیس (از جمله فرآیندهای مانند کارگروه ، نیتریدر و کربنریدر) به گونه ای طراحی شده است که فقط سطح فولاد را سخت می کند در حالی که هسته را سخت و انعطاف پذیر می کند. این ایده آل برای قطعاتی است که نیاز به مقاومت در برابر سایش دارند (روی سطح) بلکه ضربه (در هسته)- مانند چرخ دنده ها ، میل بادامک یا اتصال دهنده ها را جذب می کنند. کاربوریزه شامل گرم کردن فولاد در یک محیط غنی از کربن {3} برای انتشار کربن در سطح آن است و به دنبال آن فرونشست تا "مورد" (لایه سطح) را سخت کند. نیترایدر به جای کربن از نیتروژن استفاده می کند و سطح مقاوم در برابر 5 {5} را در دمای پایین تر (کاهش اعوجاج) تولید می کند. به عنوان مثال ، فولاد آلیاژ8620 (که در چرخ دنده ها استفاده می شود) اغلب برای ایجاد سطح مقاوم در برابر 8 {{}} (58-62 ساعت) در حالی که هسته را سخت نگه می دارد (30-35 HRC) ایجاد می شود. سخت شدن مورد بهترین انتخاب است که خصوصیات سطح (سایش ، مقاومت در برابر سایش) بسیار مهم است ، اما مقاومت به ماده را نمی توان قربانی کرد.
تسکین استرس: برای کاهش استرسهای داخلی
تسکین استرس شامل گرمایش فولاد به دمای زیر نقطه بحرانی آن (به طور معمول 500-1300 درجه F / 260-700 درجه) و نگه داشتن آن قبل از خنک شدن به آرامی است. این امر به طور قابل توجهی سختی یا قدرت را تغییر نمی دهد بلکه تنش های داخلی ناشی از جوشکاری ، ماشینکاری یا کار سرماخوردگی را از بین می برد- جلوگیری از پیچ و تاب ، ترک خوردگی یا تغییرات بعدی در حین استفاده. این امر برای اجزای ساختاری جوش داده شده (به عنوان مثال ، پل های فولادی ، کشتی های فشار) یا قطعات دقیق (به عنوان مثال ، فریم های ابزار ماشین) ضروری است ، جایی که اعوجاج ناشی از استرس- می تواند عملکرد را به خطر بیاندازد. تسکین استرس بهترین گزینه است که هدف تثبیت ابعاد فولاد بدون تغییر خصوصیات مکانیکی آن است.
انتخاب بهترین درمان: ملاحظات کلیدی
"بهترین" عملیات حرارتی به سه عامل وابسته است:
نوع 1.Steel: فولادهای کربن-}} (به عنوان مثال ، 1095) به سختی پاسخ می دهند و برای سختی سختگیرانه می شوند ، در حالی که فولادهای کربن {5} کم (به عنوان مثال ، 1018) برای استحکام عادی می شوند. فولادهای آلیاژ (به عنوان مثال ، 4140) با خاموش کردن و خویشاوندان برای خواص متعادل برتری دارند.
2. برنامه ریزی: ابزارهای برش نیاز به سخت شدن دارند. تیرهای ساختاری نیاز به عادی سازی یا تسکین استرس دارند. چرخ دنده ها به سخت شدن مورد نیاز دارند.
3. خصوصیات مورد توجه: اولویت بندی بازپخت برای انعطاف پذیری ، فرونشاندن/مزاج برای استحکام- تعادل چقرمگی ، یا سخت شدن مورد برای مقاومت در برابر سایش سطح.
به طور خلاصه ، بهترین تصفیه حرارتی برای فولاد ، کاری است که با ترکیب آن و استفاده در نظر گرفته شده هماهنگ است. فرونشست و خویشاوند برای استحکام- تعادل چقرمگی ، بازپخت برای ماشینکاری ، سخت شدن مورد برای مقاومت در برابر سایش سطح و تسکین استرس برای ثبات است. با تطبیق درمان با نیازهای فولاد ، تولید کنندگان می توانند پتانسیل کامل خود را برای کاربردهای خاص صنعتی یا ساختاری باز کنند.