Η απόσβεση του χάλυβα είναι η πιο σημαντική και πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη διαδικασία στη διαδικασία θερμικής επεξεργασίας. Το σβήσιμο μπορεί να αυξήσει σημαντικά την αντοχή και τη σκληρότητα του χάλυβα.
Ο ορισμός και ο σκοπός της απόσβεσης
Ο χάλυβας θερμαίνεται σε θερμοκρασία πάνω από το κρίσιμο σημείο Ac3 (υποευτεκτοειδής χάλυβας) ή Ac1 (υπερευτεκτοειδής χάλυβας), διατηρείται για μια χρονική περίοδο για να γίνει πλήρως ή μερικώς ωστενιτοποιημένος και στη συνέχεια ψύχεται με ταχύτητα μεγαλύτερη από την κρίσιμη ταχύτητα σβέσης. Η διαδικασία θερμικής επεξεργασίας που μετατρέπει τον υπερψυγμένο ωστενίτη σε μαρτενσίτη ή κατώτερο μπαινίτη ονομάζεται σβέση.
Ο σκοπός της απόσβεσης είναι να μετατραπεί ο υπερψυγμένος ωστενίτης σε μαρτενσίτη ή μπαινίτη για να ληφθεί μια δομή μαρτενσίτη ή κατώτερου μπαινίτη, η οποία στη συνέχεια συνδυάζεται με σκλήρυνση σε διαφορετικές θερμοκρασίες για να βελτιώσει σημαντικά την αντοχή, τη σκληρότητα και την αντίσταση του χάλυβα. Δυνατότητα χρήσης, αντοχή και σκληρότητα στην κόπωση, κ.λπ., για την κάλυψη των διαφορετικών απαιτήσεων χρήσης διαφόρων μηχανικών μερών και εργαλείων. Η απόσβεση μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την κάλυψη των ειδικών φυσικών και χημικών ιδιοτήτων ορισμένων ειδικών χάλυβων, όπως ο σιδηρομαγνητισμός και η αντοχή στη διάβρωση.
Όταν τα χαλύβδινα μέρη ψύχονται σε ένα μέσο σβέσης με αλλαγές στη φυσική κατάσταση, η διαδικασία ψύξης χωρίζεται γενικά στα ακόλουθα τρία στάδια: στάδιο φιλμ ατμού, στάδιο βρασμού και στάδιο μεταφοράς.
Σκληρυνσιμότητα του χάλυβα
Η σκληρυνσιμότητα και η σκληρυνσιμότητα είναι δύο δείκτες απόδοσης που χαρακτηρίζουν την ικανότητα του χάλυβα να υφίσταται σβέση. Αποτελούν επίσης σημαντική βάση για την επιλογή και τη χρήση υλικών.
1. Οι έννοιες της σκληρυνσιμότητας και της σκληρυνσιμότητας
Η σκληρυνσιμότητα είναι η ικανότητα του χάλυβα να επιτυγχάνει την υψηλότερη σκληρότητα που μπορεί να επιτύχει όταν σκληρύνει το σβήσιμο υπό ιδανικές συνθήκες. Ο κύριος παράγοντας που καθορίζει τη σκληρυνσιμότητα του χάλυβα είναι η περιεκτικότητα του χάλυβα σε άνθρακα, ή ακριβέστερα, η περιεκτικότητα σε άνθρακα που διαλύεται στον ωστενίτη κατά την απόσβεση και τη θέρμανση. Όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε άνθρακα, τόσο μεγαλύτερη είναι η σκληρυνσιμότητα του χάλυβα. Τα στοιχεία κράματος στον χάλυβα έχουν μικρή επίδραση στη σκληρυνσιμότητα, αλλά έχουν σημαντικό αντίκτυπο στη σκληρυνσιμότητα του χάλυβα.
Η σκληρυνσιμότητα αναφέρεται στα χαρακτηριστικά που καθορίζουν το βάθος σκλήρυνσης και την κατανομή της σκληρότητας του χάλυβα κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες. Δηλαδή, η ικανότητα να λαμβάνεται το βάθος του σκληρυμένου στρώματος όταν ο χάλυβας σβήνει. Είναι μια εγγενής ιδιότητα του χάλυβα. Η σκληρυνσιμότητα στην πραγματικότητα αντανακλά την ευκολία με την οποία ο ωστενίτης μετατρέπεται σε μαρτενσίτη όταν ο χάλυβας σβήνει. Σχετίζεται κυρίως με τη σταθερότητα του υπερψυκτικού ωστενίτη του χάλυβα ή με τον κρίσιμο ρυθμό ψύξης απόσβεσης του χάλυβα.
Πρέπει επίσης να επισημανθεί ότι η σκληρυνσιμότητα του χάλυβα πρέπει να διακρίνεται από το πραγματικό βάθος σκλήρυνσης των χαλύβδινων εξαρτημάτων υπό συγκεκριμένες συνθήκες σβέσης. Η σκληρυνσιμότητα του χάλυβα είναι μια εγγενής ιδιότητα του ίδιου του χάλυβα. Εξαρτάται μόνο από τους δικούς του εσωτερικούς παράγοντες και δεν έχει καμία σχέση με εξωτερικούς παράγοντες. Το πραγματικό βάθος σκληρυνσιμότητας του χάλυβα δεν εξαρτάται μόνο από τη σκληρυνσιμότητα του χάλυβα, αλλά εξαρτάται επίσης από το υλικό που χρησιμοποιείται. Σχετίζεται με εξωτερικούς παράγοντες όπως το ψυκτικό μέσο και το μέγεθος του τεμαχίου εργασίας. Για παράδειγμα, κάτω από τις ίδιες συνθήκες ωστενιτισμού, η σκληρυνσιμότητα του ίδιου χάλυβα είναι η ίδια, αλλά το αποτελεσματικό βάθος σκλήρυνσης της απόσβεσης νερού είναι μεγαλύτερο από αυτό της σβέσης λαδιού και τα μικρά μέρη είναι μικρότερα από το σβήσιμο λαδιού. Το αποτελεσματικό βάθος σκλήρυνσης μεγάλων εξαρτημάτων είναι μεγάλο. Αυτό δεν σημαίνει ότι η σβέση με νερό έχει μεγαλύτερη σκληρυνσιμότητα από την απόσβεση λαδιού, ούτε μπορεί να ειπωθεί ότι τα μικρά εξαρτήματα έχουν μεγαλύτερη σκληρυνσιμότητα από τα μεγάλα μέρη. Μπορεί να φανεί ότι για να αξιολογηθεί η σκληρυνσιμότητα του χάλυβα, πρέπει να εξαλειφθεί η επίδραση εξωτερικών παραγόντων όπως το σχήμα, το μέγεθος, το ψυκτικό μέσο κ.λπ.
Επιπλέον, δεδομένου ότι η σκληρυνσιμότητα και η σκληρυνσιμότητα είναι δύο διαφορετικές έννοιες, ο χάλυβας με υψηλή σκληρότητα μετά το σβήσιμο δεν έχει απαραίτητα υψηλή σκληρυνσιμότητα. και ο χάλυβας με χαμηλή σκληρότητα μπορεί επίσης να έχει υψηλή σκληρυνσιμότητα.
2. Παράγοντες που επηρεάζουν τη σκληρυνσιμότητα
Η σκληρυνσιμότητα του χάλυβα εξαρτάται από τη σταθερότητα του ωστενίτη. Οποιοσδήποτε παράγοντας που μπορεί να βελτιώσει τη σταθερότητα του υπερψυκτικού ωστενίτη, να μετατοπίσει την καμπύλη C προς τα δεξιά και έτσι να μειώσει τον κρίσιμο ρυθμό ψύξης μπορεί να βελτιώσει τη σκληρυνσιμότητα του υψηλής ποιότητας χάλυβα. Η σταθερότητα του ωστενίτη εξαρτάται κυρίως από τη χημική του σύνθεση, το μέγεθος των κόκκων και την ομοιομορφία της σύνθεσης, τα οποία σχετίζονται με τη χημική σύνθεση του χάλυβα και τις συνθήκες θέρμανσης.
3.Μέθοδος προσδιορισμού σκληρυνσιμότητας
Υπάρχουν πολλές μέθοδοι για τη μέτρηση της σκληρυνσιμότητας του χάλυβα, οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες είναι η μέθοδος μέτρησης της κρίσιμης διαμέτρου και η μέθοδος δοκιμής ακραίας σκληρυνσιμότητας.
(1) Μέθοδος μέτρησης κρίσιμης διαμέτρου: Αφού ο χάλυβας σβήσει σε ένα συγκεκριμένο μέσο, η μέγιστη διάμετρος όταν λαμβάνεται όλος ο μαρτενσίτης ή η δομή μαρτενσίτη 50% στο κέντρο ονομάζεται κρίσιμη διάμετρος, που αντιπροσωπεύεται από Dc. Η μέθοδος μέτρησης της κρίσιμης διαμέτρου είναι να φτιάξετε μια σειρά από στρογγυλές ράβδους με διαφορετικές διαμέτρους και μετά το σβήσιμο, να μετρήσετε την καμπύλη σκληρότητας U που κατανέμεται κατά μήκος της διαμέτρου σε κάθε τμήμα δείγματος και να βρείτε τη ράβδο με τη δομή ημι-μαρτενσίτη στο κέντρο. Η διάμετρος της στρογγυλής ράβδου Αυτή είναι η κρίσιμη διάμετρος. Όσο μεγαλύτερη είναι η κρίσιμη διάμετρος, τόσο μεγαλύτερη είναι η σκληρυνσιμότητα του χάλυβα.
(2) Μέθοδος δοκιμής τελικής απόσβεσης Η μέθοδος δοκιμής τελικής απόσβεσης χρησιμοποιεί ένα τυπικό δοκίμιο τελικής απόσβεσης (φ25mm×100mm). Μετά την ωστενίωση, ψεκάζεται νερό στη μία ακραία επιφάνεια του ειδικού εξοπλισμού για να κρυώσει. Μετά την ψύξη, ψύχεται κατά την κατεύθυνση του άξονα. Μέθοδος δοκιμής για τη μέτρηση της καμπύλης σχέσης μεταξύ σκληρότητας και απόστασης από το άκρο ψύξης νερού. Η μέθοδος δοκιμής τελικής σκλήρυνσης είναι μία από τις μεθόδους για τον προσδιορισμό της σκληρυνσιμότητας του χάλυβα. Τα πλεονεκτήματά του είναι η απλή λειτουργία και το ευρύ φάσμα εφαρμογών.
4.Κατάσβεση της πίεσης, της παραμόρφωσης και της ρωγμής
(1) Εσωτερική καταπόνηση του τεμαχίου κατά τη διάρκεια της απόσβεσης
Όταν το κατεργαζόμενο τεμάχιο ψύχεται γρήγορα στο μέσο σβέσης, δεδομένου ότι το κατεργαζόμενο τεμάχιο έχει ένα ορισμένο μέγεθος και ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας είναι επίσης μια ορισμένη τιμή, μια συγκεκριμένη διαβάθμιση θερμοκρασίας θα εμφανιστεί κατά μήκος του εσωτερικού τμήματος του τεμαχίου εργασίας κατά τη διαδικασία ψύξης. Η θερμοκρασία της επιφάνειας είναι χαμηλή, η θερμοκρασία του πυρήνα είναι υψηλή και οι θερμοκρασίες επιφάνειας και πυρήνα είναι υψηλές. Υπάρχει διαφορά θερμοκρασίας. Κατά τη διαδικασία ψύξης του τεμαχίου εργασίας, υπάρχουν επίσης δύο φυσικά φαινόμενα: το ένα είναι η θερμική διαστολή, καθώς πέφτει η θερμοκρασία, το μήκος της γραμμής του τεμαχίου εργασίας θα συρρικνωθεί. το άλλο είναι ο μετασχηματισμός του ωστενίτη σε μαρτενσίτη όταν η θερμοκρασία πέσει στο σημείο μετασχηματισμού μαρτενσίτη. , που θα αυξήσει τη συγκεκριμένη ένταση. Λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας κατά τη διαδικασία ψύξης, η ποσότητα της θερμικής διαστολής θα είναι διαφορετική σε διαφορετικά μέρη κατά μήκος της διατομής του τεμαχίου εργασίας και θα δημιουργηθεί εσωτερική τάση σε διαφορετικά μέρη του τεμαχίου εργασίας. Λόγω της ύπαρξης διαφορών θερμοκρασίας μέσα στο τεμάχιο εργασίας, μπορεί επίσης να υπάρχουν μέρη όπου η θερμοκρασία πέφτει πιο γρήγορα από το σημείο όπου εμφανίζεται ο μαρτενσίτης. Ο μετασχηματισμός, ο όγκος διαστέλλεται και τα μέρη με υψηλή θερμοκρασία εξακολουθούν να είναι υψηλότερα από το σημείο και βρίσκονται ακόμα σε κατάσταση ωστενίτη. Αυτά τα διαφορετικά μέρη θα δημιουργήσουν επίσης εσωτερική πίεση λόγω διαφορών στις συγκεκριμένες αλλαγές όγκου. Επομένως, δύο είδη εσωτερικής καταπόνησης μπορεί να δημιουργηθούν κατά τη διαδικασία σβέσης και ψύξης: το ένα είναι το θερμικό στρες και το άλλο είναι το στρες των ιστών.
Σύμφωνα με τα χρονικά χαρακτηριστικά ύπαρξης της εσωτερικής καταπόνησης, μπορεί επίσης να χωριστεί σε στιγμιαία και υπολειπόμενη καταπόνηση. Η εσωτερική τάση που δημιουργείται από το τεμάχιο εργασίας σε μια ορισμένη στιγμή κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ψύξης ονομάζεται στιγμιαία τάση. μετά την ψύξη του τεμαχίου προς κατεργασία, η τάση που παραμένει μέσα στο τεμάχιο εργασίας ονομάζεται υπολειπόμενη τάση.
Η θερμική καταπόνηση αναφέρεται στην τάση που προκαλείται από ασυνεπή θερμική διαστολή (ή ψυχρή συστολή) λόγω διαφορών θερμοκρασίας σε διαφορετικά μέρη του τεμαχίου εργασίας όταν θερμαίνεται (ή ψύχεται).
Πάρτε τώρα έναν συμπαγή κύλινδρο ως παράδειγμα για να απεικονίσετε τον σχηματισμό και την αλλαγή των κανόνων της εσωτερικής τάσης κατά τη διαδικασία ψύξης του. Εδώ συζητείται μόνο η αξονική τάση. Στην αρχή της ψύξης, επειδή η επιφάνεια ψύχεται γρήγορα, η θερμοκρασία είναι χαμηλή και συρρικνώνεται πολύ, ενώ ο πυρήνας ψύχεται αργά, η θερμοκρασία είναι υψηλή και η συρρίκνωση είναι μικρή. Ως αποτέλεσμα, η επιφάνεια και το εσωτερικό παρεμβάλλονται μεταξύ τους, με αποτέλεσμα την τάση εφελκυσμού στην επιφάνεια, ενώ ο πυρήνας βρίσκεται υπό πίεση. στρες. Καθώς προχωρά η ψύξη, η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού αυξάνεται και η εσωτερική τάση αυξάνεται επίσης ανάλογα. Όταν η τάση αυξάνεται για να υπερβεί την αντοχή διαρροής σε αυτή τη θερμοκρασία, εμφανίζεται πλαστική παραμόρφωση. Δεδομένου ότι η θερμοκρασία του πυρήνα είναι υψηλότερη από αυτή της επιφάνειας, ο πυρήνας συστέλλεται πάντα αξονικά πρώτος. Ως αποτέλεσμα της πλαστικής παραμόρφωσης, η εσωτερική τάση δεν αυξάνεται πλέον. Μετά την ψύξη σε μια ορισμένη χρονική περίοδο, η μείωση της θερμοκρασίας της επιφάνειας θα επιβραδυνθεί σταδιακά και η συρρίκνωσή της θα μειωθεί επίσης σταδιακά. Αυτή τη στιγμή, ο πυρήνας εξακολουθεί να συρρικνώνεται, επομένως η τάση εφελκυσμού στην επιφάνεια και η θλιπτική τάση στον πυρήνα θα μειωθούν σταδιακά μέχρι να εξαφανιστούν. Ωστόσο, καθώς συνεχίζεται η ψύξη, η υγρασία της επιφάνειας γίνεται όλο και χαμηλότερη και η ποσότητα της συρρίκνωσης γίνεται όλο και μικρότερη, ή ακόμα και σταματά να συρρικνώνεται. Επειδή η θερμοκρασία του πυρήνα είναι ακόμα υψηλή, θα συνεχίσει να συρρικνώνεται και τελικά θα σχηματιστεί θλιπτική τάση στην επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας, ενώ ο πυρήνας θα έχει τάση εφελκυσμού. Ωστόσο, επειδή η θερμοκρασία είναι χαμηλή, δεν είναι εύκολο να παραχθεί πλαστική παραμόρφωση, επομένως αυτή η τάση θα αυξάνεται καθώς προχωρά η ψύξη. Συνεχίζει να αυξάνεται και τελικά παραμένει μέσα στο τεμάχιο εργασίας ως υπολειπόμενη τάση.
Μπορεί να φανεί ότι η θερμική τάση κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ψύξης προκαλεί αρχικά την τάνυση του επιφανειακού στρώματος και τη συμπίεση του πυρήνα, και η υπολειπόμενη τάση είναι το επιφανειακό στρώμα που πρέπει να συμπιεστεί και ο πυρήνας να τεντωθεί.
Συνοψίζοντας, η θερμική καταπόνηση που δημιουργείται κατά την ψύξη απόσβεσης προκαλείται από τη διαφορά θερμοκρασίας διατομής κατά τη διαδικασία ψύξης. Όσο μεγαλύτερος είναι ο ρυθμός ψύξης και όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά θερμοκρασίας στη διατομή, τόσο μεγαλύτερη είναι η θερμική τάση που δημιουργείται. Κάτω από τις ίδιες συνθήκες ψυκτικού μέσου, όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία θέρμανσης του τεμαχίου εργασίας, τόσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος, τόσο μικρότερος είναι ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας του χάλυβα, τόσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά θερμοκρασίας εντός του τεμαχίου εργασίας και τόσο μεγαλύτερη είναι η θερμική τάση. Εάν το τεμάχιο εργασίας ψύχεται ανομοιόμορφα σε υψηλή θερμοκρασία, θα παραμορφωθεί και θα παραμορφωθεί. Εάν η στιγμιαία τάση εφελκυσμού που δημιουργείται κατά τη διαδικασία ψύξης του τεμαχίου εργασίας είναι μεγαλύτερη από την αντοχή εφελκυσμού του υλικού, θα προκύψουν ρωγμές απόσβεσης.
Η τάση μετασχηματισμού φάσης αναφέρεται στην τάση που προκαλείται από τον διαφορετικό χρονισμό του μετασχηματισμού φάσης σε διάφορα μέρη του τεμαχίου κατά τη διάρκεια της διαδικασίας θερμικής επεξεργασίας, γνωστή και ως καταπόνηση ιστού.
Κατά τη διάρκεια της απόσβεσης και της ταχείας ψύξης, όταν το επιφανειακό στρώμα ψύχεται στο σημείο Ms, εμφανίζεται μαρτενσιτικός μετασχηματισμός και προκαλεί διαστολή όγκου. Ωστόσο, λόγω της απόφραξης του πυρήνα που δεν έχει υποστεί ακόμη μετασχηματισμό, το επιφανειακό στρώμα δημιουργεί θλιπτική τάση, ενώ ο πυρήνας έχει τάση εφελκυσμού. Όταν η πίεση είναι αρκετά μεγάλη, θα προκαλέσει παραμόρφωση. Όταν ο πυρήνας ψύχεται στο σημείο Ms, θα υποστεί επίσης μαρτενσιτικό μετασχηματισμό και θα επεκταθεί σε όγκο. Ωστόσο, λόγω των περιορισμών του μετασχηματισμένου επιφανειακού στρώματος με χαμηλή πλαστικότητα και υψηλή αντοχή, η τελική υπολειπόμενη τάση του θα έχει τη μορφή επιφανειακής τάσης και ο πυρήνας θα είναι υπό πίεση. Μπορεί να φανεί ότι η αλλαγή και η τελική κατάσταση της τάσης μετασχηματισμού φάσης είναι ακριβώς αντίθετη από τη θερμική τάση. Επιπλέον, δεδομένου ότι η τάση αλλαγής φάσης εμφανίζεται σε χαμηλές θερμοκρασίες με χαμηλή πλαστικότητα, η παραμόρφωση είναι δύσκολη αυτή τη στιγμή, επομένως η τάση αλλαγής φάσης είναι πιο πιθανό να προκαλέσει ρωγμές του τεμαχίου εργασίας.
Υπάρχουν πολλοί παράγοντες που επηρεάζουν το μέγεθος της τάσης μετασχηματισμού φάσης. Όσο πιο γρήγορος είναι ο ρυθμός ψύξης του χάλυβα στο εύρος θερμοκρασίας μετασχηματισμού μαρτενσίτη, όσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος του χαλύβδινου τεμαχίου, τόσο χειρότερη είναι η θερμική αγωγιμότητα του χάλυβα, όσο μεγαλύτερος είναι ο ειδικός όγκος μαρτενσίτη, τόσο μεγαλύτερη είναι η τάση μετασχηματισμού φάσης. Το μεγαλύτερο. Επιπλέον, η τάση μετασχηματισμού φάσης σχετίζεται επίσης με τη σύνθεση του χάλυβα και τη σκληρυνσιμότητα του χάλυβα. Για παράδειγμα, ο χάλυβας υψηλής περιεκτικότητας σε κράμα υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα αυξάνει τον ειδικό όγκο μαρτενσίτη λόγω της υψηλής περιεκτικότητάς του σε άνθρακα, η οποία θα αυξήσει την τάση μετασχηματισμού φάσης του χάλυβα. Ωστόσο, καθώς αυξάνεται η περιεκτικότητα σε άνθρακα, το σημείο Ms μειώνεται και υπάρχει μεγάλη ποσότητα ωστενίτη που διατηρείται μετά την απόσβεση. Η διαστολή όγκου του μειώνεται και η υπολειπόμενη τάση είναι χαμηλή.
(2) Παραμόρφωση του τεμαχίου κατά τη διάρκεια της απόσβεσης
Κατά τη διάρκεια της απόσβεσης, υπάρχουν δύο κύριοι τύποι παραμόρφωσης στο τεμάχιο εργασίας: ο ένας είναι η αλλαγή στο γεωμετρικό σχήμα του τεμαχίου, η οποία εκδηλώνεται ως αλλαγές στο μέγεθος και το σχήμα, που συχνά ονομάζεται παραμόρφωση παραμόρφωσης, η οποία προκαλείται από την πίεση απόσβεσης. το άλλο είναι η παραμόρφωση όγκου. , η οποία εκδηλώνεται ως αναλογική διαστολή ή συστολή του όγκου του τεμαχίου εργασίας, η οποία προκαλείται από τη μεταβολή του συγκεκριμένου όγκου κατά την αλλαγή φάσης.
Η παραμόρφωση παραμόρφωσης περιλαμβάνει επίσης παραμόρφωση σχήματος και παραμόρφωση συστροφής. Η περιστροφική παραμόρφωση προκαλείται κυρίως από ακατάλληλη τοποθέτηση του τεμαχίου προς κατεργασία στον κλίβανο κατά τη θέρμανση, ή έλλειψη επεξεργασίας μορφοποίησης μετά τη διόρθωση παραμόρφωσης πριν από το σβήσιμο ή ανομοιόμορφη ψύξη διαφόρων τμημάτων του τεμαχίου εργασίας όταν ψύχεται το τεμάχιο εργασίας. Αυτή η παραμόρφωση μπορεί να αναλυθεί και να λυθεί για συγκεκριμένες καταστάσεις. Τα παρακάτω συζητούν κυρίως την παραμόρφωση όγκου και την παραμόρφωση σχήματος.
1) Αιτίες σβέσης της παραμόρφωσης και οι μεταβαλλόμενοι κανόνες της
Παραμόρφωση όγκου που προκαλείται από δομικό μετασχηματισμό Η δομική κατάσταση του τεμαχίου εργασίας πριν από την απόσβεση είναι γενικά περλίτης, δηλαδή μια μικτή δομή φερρίτη και τσιμεντίτης, και μετά την απόσβεση είναι μια μαρτενσιτική δομή. Οι διαφορετικοί συγκεκριμένοι όγκοι αυτών των ιστών θα προκαλέσουν αλλαγές όγκου πριν και μετά το σβήσιμο, με αποτέλεσμα την παραμόρφωση. Ωστόσο, αυτή η παραμόρφωση προκαλεί μόνο το κατεργαζόμενο τεμάχιο να διαστέλλεται και να συστέλλεται αναλογικά, επομένως δεν αλλάζει το σχήμα του τεμαχίου εργασίας.
Επιπλέον, όσο περισσότερος μαρτενσίτης στη δομή μετά τη θερμική επεξεργασία, ή όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε άνθρακα στον μαρτενσίτη, τόσο μεγαλύτερη είναι η διαστολή όγκου του και όσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα του κατακρατημένου ωστενίτη, τόσο μικρότερη είναι η διαστολή όγκου. Επομένως, η μεταβολή του όγκου μπορεί να ελεγχθεί ελέγχοντας τη σχετική περιεκτικότητα σε μαρτενσίτη και τον κατακρατημένο ωστενίτη κατά τη θερμική επεξεργασία. Εάν ελέγχεται σωστά, η ένταση δεν θα αυξηθεί ούτε θα συρρικνωθεί.
(α) Παραμόρφωση σχήματος που προκαλείται από θερμική καταπόνηση Η παραμόρφωση που προκαλείται από θερμική καταπόνηση συμβαίνει σε περιοχές υψηλής θερμοκρασίας όπου τα χαλύβδινα μέρη έχουν χαμηλή αντοχή διαρροής, υψηλή πλαστικότητα, ταχεία ψύξη επιφάνειας και τη μεγαλύτερη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού του τεμαχίου εργασίας. Αυτή τη στιγμή, η στιγμιαία θερμική τάση είναι η επιφανειακή εφελκυστική τάση και η θλιπτική τάση του πυρήνα. Δεδομένου ότι η θερμοκρασία του πυρήνα είναι υψηλή αυτή τη στιγμή, η αντοχή διαρροής είναι πολύ χαμηλότερη από την επιφάνεια, επομένως εκδηλώνεται ως παραμόρφωση υπό τη δράση θλιπτικής τάσης πολλαπλών κατευθύνσεων, δηλαδή ο κύβος είναι σφαιρικός στην κατεύθυνση. Ποικιλία. Το αποτέλεσμα είναι ότι όσο μεγαλύτερο συρρικνώνεται και το μικρότερο διαστέλλεται. Για παράδειγμα, ένας μακρύς κύλινδρος βραχύνεται κατά τη διεύθυνση του μήκους και διαστέλλεται κατά τη διεύθυνση της διαμέτρου.
(β) Παραμόρφωση σχήματος που προκαλείται από το στρες των ιστών Η παραμόρφωση που προκαλείται από το στρες των ιστών εμφανίζεται επίσης την πρώιμη στιγμή που η πίεση των ιστών είναι μέγιστη. Αυτή τη στιγμή, η διαφορά θερμοκρασίας της διατομής είναι μεγάλη, η θερμοκρασία του πυρήνα είναι υψηλότερη, είναι ακόμα σε κατάσταση ωστενίτη, η πλαστικότητα είναι καλή και η αντοχή διαρροής είναι χαμηλή. Η στιγμιαία τάση ιστού είναι η επιφανειακή θλιπτική τάση και η τάση εφελκυσμού του πυρήνα. Επομένως, η παραμόρφωση εκδηλώνεται ως επιμήκυνση του πυρήνα υπό τη δράση εφελκυστικής τάσης πολλαπλών κατευθύνσεων. Το αποτέλεσμα είναι ότι υπό την επίδραση της πίεσης των ιστών, η μεγαλύτερη πλευρά του τεμαχίου εργασίας επιμηκύνεται, ενώ η μικρότερη πλευρά κονταίνει. Για παράδειγμα, η παραμόρφωση που προκαλείται από την πίεση του ιστού σε έναν μακρύ κύλινδρο είναι επιμήκυνση σε μήκος και μείωση της διαμέτρου. Ο παρακάτω πίνακας δείχνει τους κανόνες παραμόρφωσης σβέσης διαφόρων τυπικών χαλύβδινων εξαρτημάτων.
εικόνα
2) Παράγοντες που επηρεάζουν την παραμόρφωση σβέσης
Οι παράγοντες που επηρεάζουν την παραμόρφωση σβέσης είναι κυρίως η χημική σύνθεση του χάλυβα, η αρχική δομή, η γεωμετρία των εξαρτημάτων και η διαδικασία θερμικής επεξεργασίας.
(3) Σβήσιμο ρωγμών
Οι ρωγμές σε μέρη εμφανίζονται κυρίως στο τελευταίο στάδιο σβέσης και ψύξης, δηλαδή μετά την ολοκλήρωση του μαρτενσιτικού μετασχηματισμού ή μετά την πλήρη ψύξη, εμφανίζεται εύθραυστη αστοχία επειδή η τάση εφελκυσμού στα μέρη υπερβαίνει την αντοχή σε θραύση του χάλυβα. Οι ρωγμές είναι συνήθως κάθετες προς την κατεύθυνση της μέγιστης παραμόρφωσης εφελκυσμού, επομένως διαφορετικές μορφές ρωγμών σε μέρη εξαρτώνται κυρίως από την κατάσταση κατανομής της τάσης.
Συνήθεις τύποι ρωγμών απόσβεσης: Οι διαμήκεις (αξονικές) ρωγμές δημιουργούνται κυρίως όταν η εφαπτομενική τάση εφελκυσμού υπερβαίνει την αντοχή θραύσης του υλικού. εγκάρσιες ρωγμές σχηματίζονται όταν η μεγάλη αξονική τάση εφελκυσμού που σχηματίζεται στην εσωτερική επιφάνεια του εξαρτήματος υπερβαίνει τη θραύση του υλικού. Ρωγμές; Οι ρωγμές δικτύου σχηματίζονται υπό τη δράση δισδιάστατης εφελκυστικής τάσης στην επιφάνεια. Οι ρωγμές αποφλοίωσης εμφανίζονται σε ένα πολύ λεπτό σκληρυμένο στρώμα, το οποίο μπορεί να συμβεί όταν η τάση αλλάζει απότομα και η υπερβολική τάση εφελκυσμού δρα στην ακτινική κατεύθυνση. Είδος ρωγμής.
Οι διαμήκεις ρωγμές ονομάζονται επίσης αξονικές ρωγμές. Οι ρωγμές εμφανίζονται στη μέγιστη εφελκυστική τάση κοντά στην επιφάνεια του εξαρτήματος και έχουν ένα ορισμένο βάθος προς το κέντρο. Η κατεύθυνση των ρωγμών είναι γενικά παράλληλη προς τον άξονα, αλλά η κατεύθυνση μπορεί επίσης να αλλάξει όταν υπάρχει συγκέντρωση τάσης στο τμήμα ή όταν υπάρχουν εσωτερικά δομικά ελαττώματα.
Μετά την πλήρη απόσβεση του τεμαχίου εργασίας, είναι επιρρεπείς να εμφανιστούν διαμήκεις ρωγμές. Αυτό σχετίζεται με τη μεγάλη εφαπτομενική τάση εφελκυσμού στην επιφάνεια του σβησμένου τεμαχίου εργασίας. Καθώς αυξάνεται η περιεκτικότητα του χάλυβα σε άνθρακα, αυξάνεται η τάση σχηματισμού διαμήκων ρωγμών. Ο χάλυβας χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα έχει μικρό ειδικό όγκο μαρτενσίτη και ισχυρή θερμική καταπόνηση. Υπάρχει μεγάλη υπολειμματική θλιπτική τάση στην επιφάνεια, επομένως δεν είναι εύκολο να σβήσει. Καθώς αυξάνεται η περιεκτικότητα σε άνθρακα, η επιφανειακή θλιπτική τάση μειώνεται και η δομική τάση αυξάνεται. Ταυτόχρονα, η μέγιστη εφελκυστική τάση κινείται προς το επιφανειακό στρώμα. Επομένως, ο χάλυβας υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα είναι επιρρεπής σε διαμήκεις ρωγμές απόσβεσης όταν υπερθερμαίνεται.
Το μέγεθος των εξαρτημάτων επηρεάζει άμεσα το μέγεθος και την κατανομή της υπολειπόμενης τάσης, και η τάση ρωγμής της απόσβεσης είναι επίσης διαφορετική. Οι διαμήκεις ρωγμές σχηματίζονται επίσης εύκολα με σβήσιμο εντός του εύρους μεγεθών επικίνδυνης διατομής. Επιπλέον, η απόφραξη των πρώτων υλών χάλυβα προκαλεί συχνά διαμήκεις ρωγμές. Δεδομένου ότι τα περισσότερα χαλύβδινα μέρη κατασκευάζονται με έλαση, τα μη χρυσά εγκλείσματα, τα καρβίδια κ.λπ. στον χάλυβα κατανέμονται κατά μήκος της κατεύθυνσης παραμόρφωσης, με αποτέλεσμα ο χάλυβας να είναι ανισότροπος. Για παράδειγμα, εάν ο χάλυβας εργαλείων έχει δομή που μοιάζει με ταινία, η αντοχή του σε εγκάρσια θραύση μετά το σβήσιμο είναι 30% έως 50% μικρότερη από τη διαμήκη αντοχή θραύσης. Εάν υπάρχουν παράγοντες όπως εγκλείσματα χωρίς χρυσό στον χάλυβα που προκαλούν συγκέντρωση τάσεων, ακόμα κι αν η εφαπτομενική τάση είναι μεγαλύτερη από την αξονική τάση, οι διαμήκεις ρωγμές είναι εύκολο να σχηματιστούν σε συνθήκες χαμηλής τάσης. Για το λόγο αυτό, ο αυστηρός έλεγχος του επιπέδου των μη μεταλλικών εγκλεισμάτων και της ζάχαρης στον χάλυβα είναι ένας σημαντικός παράγοντας για την πρόληψη της απόσβεσης ρωγμών.
Τα χαρακτηριστικά κατανομής της εσωτερικής τάσης των εγκάρσιων ρωγμών και ρωγμών τόξου είναι: η επιφάνεια υπόκειται σε θλιπτική τάση. Αφού αφήσετε την επιφάνεια για μια ορισμένη απόσταση, η θλιπτική τάση μεταβάλλεται σε μεγάλη εφελκυστική τάση. Η ρωγμή εμφανίζεται στην περιοχή της εφελκυστικής τάσης και στη συνέχεια όταν η εσωτερική τάση εξαπλώνεται στην επιφάνεια του εξαρτήματος μόνο εάν ανακατανεμηθεί ή αν αυξηθεί περαιτέρω η ευθραυστότητα του χάλυβα.
Εγκάρσιες ρωγμές εμφανίζονται συχνά σε μεγάλα μέρη άξονα, όπως κύλινδροι, ρότορες στροβίλου ή άλλα μέρη άξονα. Τα χαρακτηριστικά των ρωγμών είναι ότι είναι κάθετες προς την κατεύθυνση του άξονα και σπάνε από μέσα προς τα έξω. Συχνά σχηματίζονται πριν σκληρυνθούν και προκαλούνται από θερμική καταπόνηση. Τα μεγάλα σφυρήλατα έχουν συχνά μεταλλουργικά ελαττώματα όπως πόρους, εγκλείσματα, ρωγμές σφυρηλάτησης και λευκές κηλίδες. Αυτά τα ελαττώματα χρησιμεύουν ως το σημείο εκκίνησης της θραύσης και της θραύσης υπό τη δράση της αξονικής τάσης εφελκυσμού. Οι ρωγμές τόξου προκαλούνται από θερμική καταπόνηση και συνήθως κατανέμονται σε σχήμα τόξου στα μέρη όπου αλλάζει το σχήμα του εξαρτήματος. Εμφανίζεται κυρίως μέσα στο τεμάχιο εργασίας ή κοντά σε αιχμηρές άκρες, αυλακώσεις και οπές και κατανέμεται σε τόξο. Όταν τα μέρη από χάλυβα υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα με διάμετρο ή πάχος 80 έως 100 mm ή περισσότερο δεν σβήνουν, η επιφάνεια θα παρουσιάζει θλιπτική τάση και το κέντρο θα παρουσιάζει τάση εφελκυσμού. Καταπόνηση, στο σκληρυμένο στρώμα σε μη
