Η θερμική επεξεργασία των χυτών χάλυβα βασίζεται στο διάγραμμα φάσης Fe-Fe3C για τον έλεγχο της μικροδομής των χυτών χάλυβα για την επίτευξη της απαιτούμενης απόδοσης. Η θερμική επεξεργασία είναι μια από τις σημαντικές διεργασίες στην παραγωγή χυτών χάλυβα. Η ποιότητα και η επίδραση της θερμικής επεξεργασίας σχετίζονται άμεσα με την τελική απόδοση των χυτών χάλυβα.
Η χυτή δομή των χυτών χάλυβα εξαρτάται από τη χημική σύνθεση και τη διαδικασία στερεοποίησης. Γενικά, υπάρχει σχετικά σοβαρός διαχωρισμός δενδριτών, πολύ ανομοιόμορφη δομή και χονδροειδείς κόκκοι. Ως εκ τούτου, τα χυτά χάλυβα γενικά πρέπει να υποβάλλονται σε θερμική επεξεργασία για να εξαλειφθούν ή να μειωθούν οι επιπτώσεις των παραπάνω προβλημάτων, έτσι ώστε να βελτιωθούν οι μηχανικές ιδιότητες των χυτών χάλυβα. Επιπλέον, λόγω της διαφοράς στη δομή και το πάχος του τοιχώματος των χυτών χάλυβα, διάφορα μέρη της ίδιας χύτευσης έχουν διαφορετικές οργανωτικές μορφές και δημιουργούν σημαντική υπολειπόμενη εσωτερική πίεση. Επομένως, τα χυτά χάλυβα (ειδικά τα χυτά από κράμα χάλυβα) θα πρέπει γενικά να παραδίδονται σε κατάσταση θερμικής επεξεργασίας.
1. Τα Χαρακτηριστικά της Θερμικής Επεξεργασίας Χυτών Χυτών από Χάλυβα
1) Στη δομή του χυτού χάλυβα, συχνά υπάρχουν χονδροειδείς δενδρίτες και διαχωρισμός. Κατά τη θερμική επεξεργασία, ο χρόνος θέρμανσης θα πρέπει να είναι ελαφρώς υψηλότερος από εκείνον των εξαρτημάτων σφυρηλάτησης από χάλυβα της ίδιας σύνθεσης. Ταυτόχρονα, ο χρόνος διεξαγωγής της ωστενικοποίησης πρέπει να παραταθεί κατάλληλα.
2) Λόγω του σοβαρού διαχωρισμού της ως χυτευμένης δομής ορισμένων χυτών από κράμα χάλυβα, προκειμένου να εξαλειφθεί η επιρροή της στις τελικές ιδιότητες των χυτών, θα πρέπει να ληφθούν μέτρα για ομογενοποίηση κατά τη θερμική επεξεργασία.
3) Για χύτευση χάλυβα με πολύπλοκα σχήματα και μεγάλες διαφορές πάχους τοιχώματος, οι επιπτώσεις της διατομής και οι παράγοντες τάσης χύτευσης πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά τη θερμική επεξεργασία.
4) Όταν εκτελείται θερμική επεξεργασία σε χύτευση χάλυβα, πρέπει να είναι λογική με βάση τα δομικά χαρακτηριστικά του και να προσπαθεί να αποφύγει την παραμόρφωση των χυτών.
2. Οι κύριοι παράγοντες διεργασίας της θερμικής επεξεργασίας των χυτών χάλυβα
Η θερμική επεξεργασία των χυτών χάλυβα αποτελείται από τρία στάδια: θέρμανση, διατήρηση θερμότητας και ψύξη. Ο προσδιορισμός των παραμέτρων της διαδικασίας θα πρέπει να βασίζεται στον σκοπό της διασφάλισης της ποιότητας του προϊόντος και της εξοικονόμησης κόστους.
1) Θέρμανση
Η θέρμανση είναι η πιο ενεργοβόρα διαδικασία στη διαδικασία θερμικής επεξεργασίας. Οι κύριες τεχνικές παράμετροι της διαδικασίας θέρμανσης είναι η επιλογή της κατάλληλης μεθόδου θέρμανσης, η ταχύτητα θέρμανσης και η μέθοδος φόρτισης.
(1) Μέθοδος θέρμανσης. Οι μέθοδοι θέρμανσης των χυτών χάλυβα περιλαμβάνουν κυρίως θέρμανση με ακτινοβολία, θέρμανση λουτρού αλατιού και επαγωγική θέρμανση. Η αρχή επιλογής της μεθόδου θέρμανσης είναι γρήγορη και ομοιόμορφη, εύκολη στον έλεγχο, υψηλή απόδοση και χαμηλό κόστος. Κατά τη θέρμανση, το χυτήριο λαμβάνει γενικά υπόψη το δομικό μέγεθος, τη χημική σύνθεση, τη διαδικασία θερμικής επεξεργασίας και τις απαιτήσεις ποιότητας της χύτευσης.
(2) Ταχύτητα θέρμανσης. Για γενικά χυτά χάλυβα, η ταχύτητα θέρμανσης μπορεί να μην είναι περιορισμένη και η μέγιστη ισχύς του κλιβάνου χρησιμοποιείται για θέρμανση. Η χρήση φόρτισης θερμού κλιβάνου μπορεί να μειώσει σημαντικά τον χρόνο θέρμανσης και τον κύκλο παραγωγής. Στην πραγματικότητα, υπό την προϋπόθεση της ταχείας θέρμανσης, δεν υπάρχει εμφανής υστέρηση θερμοκρασίας μεταξύ της επιφάνειας του χυτού και του πυρήνα. Η αργή θέρμανση θα έχει ως αποτέλεσμα μειωμένη απόδοση παραγωγής, αυξημένη κατανάλωση ενέργειας και σοβαρή οξείδωση και απανθράκωση στην επιφάνεια της χύτευσης. Ωστόσο, για ορισμένα χυτά με πολύπλοκα σχήματα και δομές, μεγάλα πάχη τοιχωμάτων και μεγάλες θερμικές καταπονήσεις κατά τη διαδικασία θέρμανσης, η ταχύτητα θέρμανσης θα πρέπει να ελέγχεται. Γενικά, μπορεί να χρησιμοποιηθεί χαμηλή θερμοκρασία και αργή θέρμανση (κάτω από 600 °C) ή παραμονή σε χαμηλή ή μεσαία θερμοκρασία και στη συνέχεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί ταχεία θέρμανση σε περιοχές υψηλής θερμοκρασίας.
(3) Μέθοδος φόρτωσης. Η αρχή ότι τα χυτά χάλυβα πρέπει να τοποθετούνται στον κλίβανο είναι η πλήρης χρήση του αποτελεσματικού χώρου, η εξασφάλιση ομοιόμορφης θέρμανσης και η τοποθέτηση των χυτών για παραμόρφωση.
2) Μόνωση
Η θερμοκρασία διατήρησης για την ωστενιτοποίηση των χυτών χάλυβα θα πρέπει να επιλέγεται σύμφωνα με τη χημική σύνθεση του χυτού χάλυβα και τις απαιτούμενες ιδιότητες. Η θερμοκρασία συγκράτησης είναι γενικά ελαφρώς υψηλότερη (περίπου 20 °C) από τα μέρη σφυρηλάτησης από χάλυβα της ίδιας σύνθεσης. Για χύτευση ευτηκτοειδούς χάλυβα, θα πρέπει να διασφαλίζεται ότι τα καρβίδια μπορούν να ενσωματωθούν γρήγορα στον ωστενίτη και ότι ο ωστενίτης μπορεί να διατηρήσει λεπτούς κόκκους.
Δύο παράγοντες πρέπει να ληφθούν υπόψη για το χρόνο διατήρησης της θερμότητας των χυτών χάλυβα: ο πρώτος παράγοντας είναι να γίνει ομοιόμορφη η θερμοκρασία της επιφάνειας χύτευσης και του πυρήνα και ο δεύτερος παράγοντας είναι να εξασφαλιστεί η ομοιομορφία της δομής. Επομένως, ο χρόνος συγκράτησης εξαρτάται κυρίως από τη θερμική αγωγιμότητα της χύτευσης, το πάχος του τοιχώματος του τμήματος και τα στοιχεία κράματος. Γενικά, τα χυτά από κράμα χάλυβα απαιτούν μεγαλύτερο χρόνο συγκράτησης από τα χυτά χάλυβα άνθρακα. Το πάχος τοιχώματος της χύτευσης είναι συνήθως η κύρια βάση για τον υπολογισμό του χρόνου συγκράτησης. Για το χρόνο διατήρησης της επεξεργασίας σκλήρυνσης και της επεξεργασίας γήρανσης, θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη παράγοντες όπως ο σκοπός της θερμικής επεξεργασίας, η θερμοκρασία διατήρησης και ο ρυθμός διάχυσης στοιχείων.
3) Ψύξη
Τα χυτά χάλυβα μπορούν να ψύχονται με διαφορετικές ταχύτητες μετά τη διατήρηση της θερμότητας, προκειμένου να ολοκληρωθεί ο μεταλλογραφικός μετασχηματισμός, να επιτευχθεί η απαιτούμενη μεταλλογραφική δομή και να επιτευχθούν οι καθορισμένοι δείκτες απόδοσης. Σε γενικές γραμμές, η αύξηση του ρυθμού ψύξης μπορεί να βοηθήσει στην απόκτηση μιας καλής δομής και στη βελτίωση των κόκκων, βελτιώνοντας έτσι τις μηχανικές ιδιότητες της χύτευσης. Ωστόσο, εάν ο ρυθμός ψύξης είναι πολύ γρήγορος, είναι εύκολο να προκληθεί μεγαλύτερη πίεση στη χύτευση. Αυτό μπορεί να προκαλέσει παραμόρφωση ή ρωγμές χυτών με πολύπλοκες κατασκευές.
Το ψυκτικό μέσο για τη θερμική επεξεργασία των χυτών χάλυβα περιλαμβάνει γενικά αέρα, λάδι, νερό, αλμυρό νερό και λιωμένο αλάτι.
3. Μέθοδος θερμικής επεξεργασίας χυτών από χάλυβα
Σύμφωνα με διαφορετικές μεθόδους θέρμανσης, χρόνο διατήρησης και συνθήκες ψύξης, οι μέθοδοι θερμικής επεξεργασίας των χυτών χάλυβα περιλαμβάνουν κυρίως ανόπτηση, κανονικοποίηση, απόσβεση, σκλήρυνση, επεξεργασία διαλύματος, σκλήρυνση με καθίζηση, κατεργασία ανακούφισης καταπόνησης και επεξεργασία αφαίρεσης υδρογόνου.
1) Ανόπτηση.
Η ανόπτηση είναι η θέρμανση του χάλυβα του οποίου η δομή αποκλίνει από την κατάσταση ισορροπίας σε μια ορισμένη θερμοκρασία που έχει προκαθοριστεί από τη διαδικασία, και στη συνέχεια ψύχεται αργά μετά τη διατήρηση της θερμότητας (συνήθως ψύξη με τον κλίβανο ή ταφή σε ασβέστη) για να επιτευχθεί μια διαδικασία θερμικής επεξεργασίας κοντά στο κατάσταση ισορροπίας της δομής. Σύμφωνα με τη σύνθεση του χάλυβα και τον σκοπό και τις απαιτήσεις της ανόπτησης, η ανόπτηση μπορεί να χωριστεί σε πλήρη ανόπτηση, ισόθερμη ανόπτηση, σφαιροειδή ανόπτηση, ανόπτηση ανακρυστάλλωσης, ανόπτηση ανακούφισης πίεσης και ούτω καθεξής.
(1) Πλήρης ανόπτηση. Η γενική διαδικασία πλήρους ανόπτησης είναι: θέρμανση του χυτού χάλυβα στους 20 °C-30 °C πάνω από το Ac3, διατήρησή του για κάποιο χρονικό διάστημα, έτσι ώστε η δομή του χάλυβα να μετατραπεί πλήρως σε ωστενίτη και στη συνέχεια ψύχεται αργά (συνήθως ψύξη με τον κλίβανο) στους 500 ℃- 600 ℃, και τελικά ψύχεται στον αέρα. Το λεγόμενο πλήρες σημαίνει ότι λαμβάνεται μια πλήρης δομή ωστενίτη όταν θερμαίνεται.
Ο σκοπός της πλήρους ανόπτησης περιλαμβάνει κυρίως: το πρώτο είναι να βελτιωθεί η χονδροειδής και ανομοιόμορφη δομή που προκαλείται από τη θερμή εργασία. το δεύτερο είναι να μειωθεί η σκληρότητα του ανθρακούχου χάλυβα και των χυτών από κράμα χάλυβα πάνω από μεσαίο άνθρακα, βελτιώνοντας έτσι την απόδοση κοπής τους (γενικά, όταν η σκληρότητα του τεμαχίου εργασίας είναι μεταξύ 170 HBW-230 HBW, κόβεται εύκολα. Όταν η σκληρότητα είναι υψηλότερο ή χαμηλότερο από αυτό το εύρος, θα δυσκολέψει την κοπή). το τρίτο είναι η εξάλειψη της εσωτερικής καταπόνησης της χύτευσης χάλυβα.
Το εύρος χρήσης της πλήρους ανόπτησης. Η πλήρης ανόπτηση ενδείκνυται κυρίως για χύτευση από ανθρακούχο χάλυβα και κράμα χάλυβα με υποευτεκτοειδή σύνθεση με περιεκτικότητα σε άνθρακα που κυμαίνεται από 0,25% έως 0,77%. Ο υπερευτεκτοειδής χάλυβας δεν πρέπει να ανόπτεται πλήρως, γιατί όταν ο υπερευτεκτοειδής χάλυβας θερμαίνεται πάνω από το Accm και ψύχεται αργά, ο δευτερεύων τσιμενίτης θα καθιζάνει κατά μήκος του ορίου των κόκκων ωστενίτη σε σχήμα δικτύου, γεγονός που καθιστά σημαντική την αντοχή, την πλαστικότητα και την σκληρότητα κρούσης του χάλυβα. πτώση.
(2) Ισοθερμική ανόπτηση. Η ισοθερμική ανόπτηση αναφέρεται στη θέρμανση των χυτών χάλυβα στους 20 °C - 30 °C πάνω από το Ac3 (ή Ac1), μετά από διατήρηση για μια χρονική περίοδο, γρήγορη ψύξη στη μέγιστη θερμοκρασία της υπόψυξης καμπύλης ισοθερμικού μετασχηματισμού ωστενίτη και στη συνέχεια διατήρηση για μια περίοδο του χρόνου (Ζώνη μετασχηματισμού Pearlite). Αφού ο ωστενίτης μετατραπεί σε περλίτη, κρυώνει αργά.
(3) Σφαιρική ανόπτηση. Η σφαιροειδής ανόπτηση είναι η θέρμανση των χυτών χάλυβα σε θερμοκρασία ελαφρώς υψηλότερη από την Ac1 και, στη συνέχεια, μετά από μεγάλο χρονικό διάστημα διατήρησης της θερμότητας, ο δευτερεύων τσιμενίτης στον χάλυβα μετατρέπεται αυθόρμητα σε κοκκώδη (ή σφαιρικό) τσιμενίτη και στη συνέχεια σε χαμηλή ταχύτητα Θερμική επεξεργασία διαδικασία για να κρυώσει σε θερμοκρασία δωματίου.
Ο σκοπός της σφαιροειδοποίησης της ανόπτησης περιλαμβάνει: μείωση της σκληρότητας. καθιστώντας τη μεταλλογραφική δομή ομοιόμορφη. βελτίωση της απόδοσης κοπής και προετοιμασία για σβήσιμο.
Η σφαιροειδής ανόπτηση εφαρμόζεται κυρίως σε ευτηκτοειδή χάλυβες και υπερευτεκτοειδείς χάλυβες (περιεκτικότητα σε άνθρακα μεγαλύτερη από 0,77%) όπως ανθρακούχο χάλυβα εργαλείων, κράμα χάλυβα ελατηρίων, χάλυβα ρουλεμάν και κράμα χάλυβα εργαλείων.
(4) ανόπτηση ανακούφισης στρες και ανόπτηση ανακρυστάλλωσης. Η ανόπτηση ανακούφισης από το στρες ονομάζεται επίσης ανόπτηση χαμηλής θερμοκρασίας. Είναι μια διαδικασία κατά την οποία τα χυτά χάλυβα θερμαίνονται σε θερμοκρασία χαμηλότερη από Ac1 (400 °C - 500 °C), στη συνέχεια διατηρούνται για ένα χρονικό διάστημα και στη συνέχεια ψύχονται αργά σε θερμοκρασία δωματίου. Ο σκοπός της ανόπτησης ανακούφισης από το στρες είναι να εξαλειφθεί η εσωτερική πίεση του χυτού. Η μεταλλογραφική δομή του χάλυβα δεν θα αλλάξει κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ανόπτησης ανακούφισης τάσης. Η ανόπτηση ανακρυστάλλωσης χρησιμοποιείται κυρίως για την εξάλειψη της παραμορφωμένης δομής που προκαλείται από την επεξεργασία ψυχρής παραμόρφωσης και την εξάλειψη της σκλήρυνσης εργασίας. Η θερμοκρασία θέρμανσης για την ανόπτηση ανακρυστάλλωσης είναι 150 °C - 250 °C πάνω από τη θερμοκρασία ανακρυστάλλωσης. Η ανόπτηση ανακρυστάλλωσης μπορεί να επανασχηματίσει τους επιμήκεις κρυστάλλους σε ομοιόμορφους ισοαξονισμένους κρυστάλλους μετά από ψυχρή παραμόρφωση, εξαλείφοντας έτσι την επίδραση της σκλήρυνσης.
2) Κανονικοποίηση
Η κανονικοποίηση είναι μια θερμική επεξεργασία κατά την οποία ο χάλυβας θερμαίνεται στους 30 °C - 50 °C πάνω από το Ac3 (υπερευτεκτοειδής χάλυβας) και το Acm (υπερευτεκτοειδής χάλυβας) και μετά από μια περίοδο διατήρησης της θερμότητας, ψύχεται σε θερμοκρασία δωματίου στον αέρα ή σε εξαναγκασμένος αέρας. μέθοδος. Η κανονικοποίηση έχει ταχύτερο ρυθμό ψύξης από την ανόπτηση, επομένως η κανονικοποιημένη δομή είναι λεπτότερη από την ανοπτημένη δομή και η αντοχή και η σκληρότητά της είναι επίσης υψηλότερες από αυτήν της ανόπτησης. Λόγω του σύντομου κύκλου παραγωγής και της υψηλής χρήσης εξοπλισμού της κανονικοποίησης, η κανονικοποίηση χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορα χυτά χάλυβα.
Ο σκοπός της κανονικοποίησης χωρίζεται στις ακόλουθες τρεις κατηγορίες:
(1) Κανονικοποίηση ως τελική θερμική επεξεργασία
Για μεταλλικά χυτά με χαμηλές απαιτήσεις αντοχής, η κανονικοποίηση μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως τελική θερμική επεξεργασία. Η κανονικοποίηση μπορεί να εξευγενίσει τους κόκκους, να ομογενοποιήσει τη δομή, να μειώσει την περιεκτικότητα σε φερρίτη στον υποευτεκτοειδές χάλυβα, να αυξήσει και να εξευγενίσει την περιεκτικότητα σε περλίτη, βελτιώνοντας έτσι την αντοχή, τη σκληρότητα και τη σκληρότητα του χάλυβα.
(2) Κανονικοποίηση ως προ-θερμική επεξεργασία
Για χύτευση χάλυβα με μεγαλύτερα τμήματα, η κανονικοποίηση πριν από το σβήσιμο ή το σβήσιμο και η σκλήρυνση (σβέση και σκλήρυνση σε υψηλή θερμοκρασία) μπορεί να εξαλείψει τη δομή Widmanstatten και τη δομή με ταινίες και να αποκτήσει μια λεπτή και ομοιόμορφη δομή. Για τον δικτυωτό τσιμενίτη που υπάρχει σε ανθρακούχο χάλυβα και σε κραματοποιημένους χάλυβες εργαλείων με περιεκτικότητα σε άνθρακα μεγαλύτερη από 0,77%, η κανονικοποίηση μπορεί να μειώσει την περιεκτικότητα σε δευτερογενή τσιμενίτη και να τον εμποδίσει να σχηματίσει ένα συνεχές δίκτυο, προετοιμάζοντας τον οργανισμό για σφαιροειδή ανόπτηση.
(3) Βελτιώστε την απόδοση κοπής
Η κανονικοποίηση μπορεί να βελτιώσει την απόδοση κοπής του χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα. Η σκληρότητα των χυτών χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα είναι πολύ χαμηλή μετά την ανόπτηση και είναι εύκολο να κολλήσει στο μαχαίρι κατά την κοπή, με αποτέλεσμα την υπερβολική τραχύτητα της επιφάνειας. Μέσω της κανονικοποίησης της θερμικής επεξεργασίας, η σκληρότητα των χυτών χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα μπορεί να αυξηθεί στα 140 HBW - 190 HBW, η οποία είναι κοντά στη βέλτιστη σκληρότητα κοπής, βελτιώνοντας έτσι την απόδοση κοπής.
3) Σβήσιμο
Το σβήσιμο είναι μια διαδικασία θερμικής επεξεργασίας κατά την οποία τα χυτά χάλυβα θερμαίνονται σε θερμοκρασία πάνω από το Ac3 ή Ac1 και στη συνέχεια ψύχονται γρήγορα αφού διατηρηθούν για ένα χρονικό διάστημα για να ληφθεί μια πλήρης μαρτενσιτική δομή. Τα χυτά χάλυβα θα πρέπει να σκληρύνονται εγκαίρως μετά το θερμότερο για να εξαλειφθεί η πίεση σβέσης και να επιτευχθούν οι απαιτούμενες ολοκληρωμένες μηχανικές ιδιότητες.
(1) Θερμοκρασία σβέσης
Η θερμοκρασία θέρμανσης απόσβεσης του υποευτεκτοειδούς χάλυβα είναι 30℃-50℃ πάνω από το Ac3. η θερμοκρασία θέρμανσης απόσβεσης του ευτηκτοειδούς χάλυβα και του υπερευτεκτοειδούς χάλυβα είναι 30℃-50℃ πάνω από το Ac1. Ο υποευτεκτοειδής ανθρακούχο χάλυβας θερμαίνεται στην προαναφερθείσα θερμοκρασία σβέσης προκειμένου να ληφθεί λεπτόκοκκος ωστενίτης και η δομή του λεπτού μαρτενσίτη μπορεί να ληφθεί μετά την απόσβεση. Ο ευτηκτοειδής χάλυβας και ο υπερευτηκτοειδής χάλυβας έχουν σφαιροειδοποιηθεί και ανόπτηση πριν από την απόσβεση και θέρμανση, έτσι μετά από θέρμανση στους 30℃-50℃ πάνω από το Ac1 και ατελώς ωστενιτοποιημένο, η δομή είναι ωστενίτης και μερικώς αδιάλυτα λεπτόκοκκα σωματίδια σώματος άνθρακα. Μετά την απόσβεση, ο ωστενίτης μετατρέπεται σε μαρτενσίτη και τα αδιάλυτα σωματίδια τσιμενίτη διατηρούνται. Λόγω της υψηλής σκληρότητας του τσιμενίτη, όχι μόνο δεν μειώνει τη σκληρότητα του χάλυβα, αλλά βελτιώνει και την αντοχή του στη φθορά. Η κανονική σβησμένη δομή του υπερευτεκτοειδούς χάλυβα είναι λεπτός νιφοειδής μαρτενσίτης και ο λεπτόκοκκος τσιμεντίτης και μια μικρή ποσότητα κατακρατημένου ωστενίτη κατανέμονται ομοιόμορφα στη μήτρα. Αυτή η δομή έχει υψηλή αντοχή και αντοχή στη φθορά, αλλά έχει επίσης έναν ορισμένο βαθμό σκληρότητας.
(2) Ψυκτικό μέσο για την απόσβεση της διαδικασίας θερμικής επεξεργασίας
Ο σκοπός της απόσβεσης είναι η λήψη πλήρους μαρτενσίτη. Επομένως, ο ρυθμός ψύξης του χυτού χάλυβα κατά τη διάρκεια της απόσβεσης πρέπει να είναι μεγαλύτερος από τον κρίσιμο ρυθμό ψύξης του χυτού χάλυβα, διαφορετικά δεν μπορούν να ληφθούν η δομή μαρτενσίτη και οι αντίστοιχες ιδιότητες. Ωστόσο, πολύ υψηλός ρυθμός ψύξης μπορεί εύκολα να οδηγήσει σε παραμόρφωση ή ρωγμές του χυτού. Για να πληρούνται ταυτόχρονα οι παραπάνω απαιτήσεις, θα πρέπει να επιλεγεί το κατάλληλο ψυκτικό μέσο ανάλογα με το υλικό της χύτευσης ή να υιοθετηθεί η μέθοδος της σταδιακής ψύξης. Στην περιοχή θερμοκρασίας 650℃-400℃, ο ρυθμός ισοθερμικής μετατροπής του υπερψυκτικού ωστενίτη χάλυβα είναι ο μεγαλύτερος. Επομένως, όταν η χύτευση σβήνει, θα πρέπει να εξασφαλίζεται ταχεία ψύξη σε αυτό το εύρος θερμοκρασίας. Κάτω από το σημείο Ms, ο ρυθμός ψύξης πρέπει να είναι πιο αργός για να αποφευχθεί η παραμόρφωση ή το ράγισμα. Το μέσο σβέσης συνήθως υιοθετεί νερό, υδατικό διάλυμα ή λάδι. Στο στάδιο της απόσβεσης ή του λιπάνματος, τα συνήθως χρησιμοποιούμενα μέσα περιλαμβάνουν καυτό λάδι, λιωμένο μέταλλο, λιωμένο αλάτι ή λιωμένο αλκάλιο.
Η ικανότητα ψύξης του νερού στη ζώνη υψηλής θερμοκρασίας των 650℃-550℃ είναι ισχυρή και η ικανότητα ψύξης του νερού στη ζώνη χαμηλής θερμοκρασίας των 300℃-200℃ είναι πολύ ισχυρή. Το νερό είναι πιο κατάλληλο για σβέση και ψύξη χυτών από ανθρακούχο χάλυβα με απλά σχήματα και μεγάλες διατομές. Όταν χρησιμοποιείται για σβέση και ψύξη, η θερμοκρασία του νερού γενικά δεν είναι μεγαλύτερη από 30°C. Ως εκ τούτου, γενικά υιοθετείται η ενίσχυση της κυκλοφορίας του νερού για τη διατήρηση της θερμοκρασίας του νερού σε ένα λογικό εύρος. Επιπλέον, η θέρμανση άλατος (NaCl) ή αλκαλίου (NaOH) σε νερό θα αυξήσει σημαντικά την ψυκτική ικανότητα του διαλύματος.
Το κύριο πλεονέκτημα του λαδιού ως ψυκτικού μέσου είναι ότι ο ρυθμός ψύξης στη ζώνη χαμηλής θερμοκρασίας των 300℃-200℃ είναι πολύ χαμηλότερος από αυτόν του νερού, γεγονός που μπορεί να μειώσει σημαντικά την εσωτερική πίεση του σβησμένου τεμαχίου εργασίας και να μειώσει την πιθανότητα παραμόρφωσης και ράγισμα του χυτού. Ταυτόχρονα, η ικανότητα ψύξης του λαδιού στο εύρος υψηλής θερμοκρασίας των 650℃-550℃ είναι σχετικά χαμηλή, γεγονός που είναι επίσης το κύριο μειονέκτημα του λαδιού ως μέσο σβέσης. Η θερμοκρασία του λαδιού σβέσης ελέγχεται γενικά στους 60℃-80℃. Το λάδι χρησιμοποιείται κυρίως για την απόσβεση χυτών από κράμα χάλυβα με σύνθετα σχήματα και την απόσβεση χυτών ανθρακούχου χάλυβα με μικρές διατομές και πολύπλοκα σχήματα.
Επιπλέον, το λιωμένο αλάτι χρησιμοποιείται επίσης συνήθως ως μέσο σβέσης, το οποίο μετατρέπεται σε αλατόλουτρο αυτή τη στιγμή. Το λουτρό αλατιού χαρακτηρίζεται από υψηλό σημείο βρασμού και η ικανότητα ψύξης του είναι μεταξύ νερού και λαδιού. Το λουτρό αλατιού χρησιμοποιείται συχνά για το λιπαντικό και το σβήσιμο σταδίων, καθώς και για την επεξεργασία χυτών με πολύπλοκα σχήματα, μικρές διαστάσεις και αυστηρές απαιτήσεις παραμόρφωσης.
4) Πολτοποίηση
Η σκλήρυνση αναφέρεται σε μια διαδικασία θερμικής επεξεργασίας κατά την οποία τα σβησμένα ή κανονικοποιημένα χυτά χάλυβα θερμαίνονται σε επιλεγμένη θερμοκρασία χαμηλότερη από το κρίσιμο σημείο Ac1 και αφού διατηρηθούν για ένα χρονικό διάστημα, ψύχονται με κατάλληλο ρυθμό. Η θερμική επεξεργασία με σκλήρυνση μπορεί να μετατρέψει την ασταθή δομή που λαμβάνεται μετά το σβήσιμο ή την κανονικοποίηση σε μια σταθερή δομή για την εξάλειψη της πίεσης και τη βελτίωση της πλαστικότητας και της σκληρότητας των χυτών χάλυβα. Γενικά, η διαδικασία θερμικής επεξεργασίας της επεξεργασίας σβέσης και σκλήρυνσης σε υψηλή θερμοκρασία ονομάζεται επεξεργασία σβέσης και σκλήρυνσης. Τα χυτά από σβησμένο χάλυβα πρέπει να σκληρυνθούν εγκαίρως και τα κανονικοποιημένα χυτά χάλυβα θα πρέπει να σκληρύνονται όταν είναι απαραίτητο. Η απόδοση των χυτών χάλυβα μετά τη σκλήρυνση εξαρτάται από τη θερμοκρασία σκλήρυνσης, το χρόνο και τον αριθμό των φορών. Η αύξηση της θερμοκρασίας σκλήρυνσης και η παράταση του χρόνου διατήρησης ανά πάσα στιγμή μπορεί όχι μόνο να ανακουφίσει την πίεση σβέσης των χυτών χάλυβα, αλλά και να μετατρέψει τον ασταθή σβησμένο μαρτενσίτη σε σκληρυμένο μαρτενσίτη, τρωστίτη ή σορβίτη. Η αντοχή και η σκληρότητα των χυτών χάλυβα μειώνονται και η πλαστικότητα βελτιώνεται σημαντικά. Για μερικούς χάλυβες μεσαίου κράματος με στοιχεία κραματοποίησης που σχηματίζουν έντονα καρβίδια (όπως χρώμιο, μολυβδαίνιο, βανάδιο και βολφράμιο, κ.λπ.), η σκληρότητα αυξάνεται και η σκληρότητα μειώνεται όταν σκληρύνεται στους 400℃-500℃. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται δευτερογενής σκλήρυνση, δηλαδή η σκληρότητα του χυτού χάλυβα στην σκληρυμένη κατάσταση φτάνει στο μέγιστο. Στην πραγματική παραγωγή, ο χυτός χάλυβας μεσαίου κράματος με δευτερεύοντα χαρακτηριστικά σκλήρυνσης χρειάζεται να σκληρυνθεί πολλές φορές.
(1) Θερμοκρασία χαμηλής θερμοκρασίας
Το εύρος θερμοκρασίας της σκλήρυνσης χαμηλής θερμοκρασίας είναι 150℃-250℃. Η σκλήρυνση χαμηλής θερμοκρασίας μπορεί να αποκτήσει δομή σκληρυμένου μαρτενσίτη, η οποία χρησιμοποιείται κυρίως για την απόσβεση του χάλυβα υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα και την απόσβεση του χάλυβα υψηλής κραματοποίησης. Ο σκληρυμένος μαρτενσίτης αναφέρεται στη δομή του κρυπτοκρυσταλλικού μαρτενσίτη συν λεπτών κοκκωδών καρβιδίων. Η δομή του υποευτεκτοειδούς χάλυβα μετά από σκλήρυνση χαμηλής θερμοκρασίας είναι σκληρυμένος μαρτενσίτης. η δομή του υπερευτεκτοειδούς χάλυβα μετά από σκλήρυνση χαμηλής θερμοκρασίας είναι σκληρυμένος μαρτενσίτης + καρβίδια + κατακρατημένος ωστενίτης. Ο σκοπός της σκλήρυνσης σε χαμηλές θερμοκρασίες είναι να βελτιωθεί κατάλληλα η σκληρότητα του σβησμένου χάλυβα διατηρώντας παράλληλα υψηλή σκληρότητα (58HRC-64HRC), υψηλή αντοχή και αντοχή στη φθορά, ενώ παράλληλα μειώνει σημαντικά την τάση σβέσης και την ευθραυστότητα των χυτών χάλυβα.
(2) Μέτρια θερμοκρασία σκλήρυνσης
Η θερμοκρασία σκλήρυνσης της μεσαίας θερμοκρασίας είναι γενικά μεταξύ 350℃-500℃. Η δομή μετά από σκλήρυνση σε μέτρια θερμοκρασία είναι μια μεγάλη ποσότητα λεπτόκοκκου τσιμεντίτη διασκορπισμένη και κατανεμημένη στη μήτρα του φερρίτη, δηλαδή στη δομή του σκληρυμένου τρωστίτη. Ο φερρίτης στη δομή του μετριασμένου τρωστίτη εξακολουθεί να διατηρεί το σχήμα του μαρτενσίτη. Η εσωτερική καταπόνηση των χυτών χάλυβα μετά τη σκλήρυνση ουσιαστικά εξαλείφεται και έχουν υψηλότερο όριο ελαστικότητας και όριο απόδοσης, υψηλότερη αντοχή και σκληρότητα και καλή πλαστικότητα και σκληρότητα.
(3) Σκλήρυνση σε υψηλή θερμοκρασία
Η θερμοκρασία σκλήρυνσης σε υψηλή θερμοκρασία είναι γενικά 500°C-650°C και η διαδικασία θερμικής επεξεργασίας που συνδυάζει το σβήσιμο και την επακόλουθη σκλήρυνση σε υψηλή θερμοκρασία ονομάζεται συνήθως επεξεργασία σβέσης και σκλήρυνσης. Η δομή μετά από σκλήρυνση υψηλής θερμοκρασίας είναι σκληρυμένος σορβίτης, δηλαδή λεπτόκοκκος τσιμεντίτης και φερρίτης. Ο φερρίτης στον σκληρυμένο σορβίτη είναι πολυγωνικός φερρίτης που υφίσταται ανακρυστάλλωση. Τα χυτά χάλυβα μετά από σκλήρυνση σε υψηλή θερμοκρασία έχουν καλές περιεκτικές μηχανικές ιδιότητες όσον αφορά την αντοχή, την πλαστικότητα και την σκληρότητα. Η σκλήρυνση σε υψηλές θερμοκρασίες χρησιμοποιείται ευρέως σε χάλυβα μεσαίου άνθρακα, χάλυβα χαμηλού κράματος και διάφορα σημαντικά δομικά μέρη με πολύπλοκες δυνάμεις.
5) Επεξεργασία Στερεού Διαλύματος
Ο κύριος σκοπός της επεξεργασίας διαλύματος είναι η διάλυση καρβιδίων ή άλλων καταβυθισμένων φάσεων σε στερεό διάλυμα για να ληφθεί μια υπερκορεσμένη μονοφασική δομή. Τα χυτά από ωστενιτικό ανοξείδωτο χάλυβα, ωστενιτικό χάλυβα μαγγανίου και ανοξείδωτο χάλυβα που σκληραίνει με καθίζηση θα πρέπει γενικά να υποβάλλονται σε επεξεργασία με στερεό διάλυμα. Η επιλογή της θερμοκρασίας του διαλύματος εξαρτάται από τη χημική σύνθεση και το διάγραμμα φάσεων του χυτού χάλυβα. Η θερμοκρασία των χυτών χάλυβα ωστενιτικού μαγγανίου είναι γενικά 1000 ℃ - 1100 ℃. η θερμοκρασία των χυτών από ανοξείδωτο χάλυβα ωστενιτικού χρωμίου-νικελίου είναι γενικά 1000℃-1250℃.
Όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε άνθρακα στο χυτό χάλυβα και όσο πιο αδιάλυτα στοιχεία κραμάτων, τόσο υψηλότερη θα πρέπει να είναι η θερμοκρασία του στερεού διαλύματος. Για χύτευση χάλυβα σκλήρυνσης με κατακρήμνιση που περιέχουν χαλκό, η σκληρότητα των χυτών χάλυβα αυξάνεται λόγω της καθίζησης φάσεων πλούσιων σε σκληρό χαλκό στην κατάσταση χύτευσης κατά τη διάρκεια της ψύξης. Για να μαλακώσει η δομή και να βελτιωθεί η απόδοση επεξεργασίας, τα χυτά χάλυβα πρέπει να υποβληθούν σε επεξεργασία με στερεό διάλυμα. Η θερμοκρασία του στερεού διαλύματος είναι 900℃-950℃.
6) Θεραπεία σκλήρυνσης με κατακρήμνιση
Η επεξεργασία σκλήρυνσης με κατακρήμνιση είναι μια επεξεργασία ενίσχυσης της διασποράς που πραγματοποιείται εντός του εύρους θερμοκρασίας σκλήρυνσης, γνωστή και ως τεχνητή γήρανση. Η ουσία της επεξεργασίας σκλήρυνσης με καθίζηση είναι ότι σε υψηλότερες θερμοκρασίες, καρβίδια, νιτρίδια, διαμεταλλικές ενώσεις και άλλες ασταθείς ενδιάμεσες φάσεις κατακρημνίζονται από υπερκορεσμένο στερεό διάλυμα και διασκορπίζονται στη μήτρα, καθιστώντας έτσι τον χυτευμένο χάλυβα ολοκληρωμένες Βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες και σκληρότητα.
Η θερμοκρασία της επεξεργασίας γήρανσης επηρεάζει άμεσα την τελική απόδοση των χυτών χάλυβα. Εάν η θερμοκρασία γήρανσης είναι πολύ χαμηλή, η φάση σκλήρυνσης της καθίζησης θα καταβυθιστεί αργά. Εάν η θερμοκρασία γήρανσης είναι πολύ υψηλή, η συσσώρευση της καταβυθισμένης φάσης θα προκαλέσει υπεργήρανση και δεν θα επιτευχθεί η καλύτερη απόδοση. Ως εκ τούτου, το χυτήριο θα πρέπει να επιλέξει την κατάλληλη θερμοκρασία γήρανσης σύμφωνα με την ποιότητα του χυτού χάλυβα και την καθορισμένη απόδοση της χύτευσης χάλυβα. Η θερμοκρασία γήρανσης του ωστενιτικού χυτού χάλυβα ανθεκτικού στη θερμότητα είναι γενικά 550℃-850℃. η θερμοκρασία γήρανσης του χυτού χάλυβα σκλήρυνσης υετού υψηλής αντοχής είναι γενικά 500℃.
7) Θεραπεία ανακούφισης από το άγχος
Ο σκοπός της θερμικής επεξεργασίας ανακούφισης από την πίεση είναι να εξαλειφθεί η πίεση χύτευσης, η καταπόνηση απόσβεσης και η πίεση που σχηματίζεται από τη μηχανική κατεργασία, έτσι ώστε να σταθεροποιηθεί το μέγεθος της χύτευσης. Η θερμική επεξεργασία ανακούφισης της πίεσης γενικά θερμαίνεται στους 100°C-200°C κάτω από το Ac1, στη συνέχεια διατηρείται για ένα χρονικό διάστημα και τελικά ψύχεται με τον κλίβανο. Η δομή της χύτευσης χάλυβα δεν άλλαξε κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ανακούφισης του στρες. Τα χυτά από ανθρακούχο χάλυβα, τα χυτά χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε κράμα και τα χυτά χάλυβα υψηλής κραματοποίησης μπορούν όλα να υποβληθούν σε επεξεργασία ανακούφισης από την πίεση.
4. Η επίδραση της θερμικής επεξεργασίας στις ιδιότητες των χυτών χάλυβα
Εκτός από την απόδοση των χυτών χάλυβα ανάλογα με τη χημική σύνθεση και τη διαδικασία χύτευσης, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν διαφορετικές μέθοδοι θερμικής επεξεργασίας για να έχουν εξαιρετικές ολοκληρωμένες μηχανικές ιδιότητες. Ο γενικός σκοπός της διαδικασίας θερμικής επεξεργασίας είναι η βελτίωση της ποιότητας των χυτών, η μείωση του βάρους των χυτών, η παράταση της διάρκειας ζωής και η μείωση του κόστους. Η θερμική επεξεργασία είναι ένα σημαντικό μέσο για τη βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων των χυτών. Οι μηχανικές ιδιότητες των χυτών είναι ένας σημαντικός δείκτης για την κρίση της επίδρασης της θερμικής επεξεργασίας. Εκτός από τις ακόλουθες ιδιότητες, το χυτήριο πρέπει επίσης να λάβει υπόψη παράγοντες όπως οι διαδικασίες επεξεργασίας, η απόδοση κοπής και οι απαιτήσεις χρήσης των χυτών κατά τη θερμική επεξεργασία των χυτών χάλυβα.
1) Η επίδραση της θερμικής επεξεργασίας στην αντοχή των χυτών
Υπό την προϋπόθεση της ίδιας σύνθεσης χυτού χάλυβα, η αντοχή των χυτών χάλυβα μετά από διαφορετικές διαδικασίες θερμικής επεξεργασίας έχει μια τάση να αυξάνεται. Σε γενικές γραμμές, η αντοχή σε εφελκυσμό των χυτών από ανθρακούχο χάλυβα και των χυτών χάλυβα χαμηλού κράματος μπορεί να φτάσει τα 414 Mpa-1724 MPa μετά από θερμική επεξεργασία.
2) Η επίδραση της θερμικής επεξεργασίας στην πλαστικότητα των χυτών από χάλυβα
Η χυτή δομή των χυτών χάλυβα είναι χονδροειδής και η πλαστικότητα είναι χαμηλή. Μετά τη θερμική επεξεργασία, η μικροδομή και η πλαστικότητά του θα βελτιωθούν ανάλογα. Ειδικά η πλαστικότητα των χυτών χάλυβα μετά την επεξεργασία σβέσης και σκλήρυνσης (σβέση + σκλήρυνση υψηλής θερμοκρασίας) θα βελτιωθεί σημαντικά.
3) Ανθεκτικότητα των χυτών από χάλυβα
Ο δείκτης σκληρότητας των χυτών χάλυβα αξιολογείται συχνά με δοκιμές κρούσης. Δεδομένου ότι η αντοχή και η σκληρότητα των χυτών χάλυβα είναι ένα ζευγάρι αντιφατικών δεικτών, το χυτήριο πρέπει να λάβει εκτενείς σκέψεις για να επιλέξει μια κατάλληλη διαδικασία θερμικής επεξεργασίας προκειμένου να επιτύχει τις ολοκληρωμένες μηχανικές ιδιότητες που απαιτούνται από τους πελάτες.
4) Η επίδραση της θερμικής επεξεργασίας στη σκληρότητα των χυτών
Όταν η σκληρυνσιμότητα του χυτού χάλυβα είναι η ίδια, η σκληρότητα του χυτού χάλυβα μετά τη θερμική επεξεργασία μπορεί να αντανακλά χονδρικά την αντοχή του χυτού χάλυβα. Επομένως, η σκληρότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ένας διαισθητικός δείκτης για την εκτίμηση της απόδοσης του χυτού χάλυβα μετά τη θερμική επεξεργασία. Σε γενικές γραμμές, η σκληρότητα των χυτών ανθρακούχου χάλυβα μπορεί να φτάσει τα 120 HBW - 280 HBW μετά από θερμική επεξεργασία.
Ώρα δημοσίευσης: Ιουλ-12-2021