Τι είναι το σβήσιμο;
Το σβήσιμο είναι μια διαδικασία θερμικής επεξεργασίας που θερμαίνει τον χάλυβα πάνω από την κρίσιμη θερμοκρασία, τον διατηρεί ζεστό για ορισμένο χρονικό διάστημα και στη συνέχεια τον ψύχει με ρυθμό μεγαλύτερο από τον κρίσιμο ρυθμό ψύξης για να αποκτήσει μια μη ισορροπημένη δομή που κυριαρχείται από μαρτενσίτη (ο μπαϊνίτης μπορεί επίσης μπορεί να ληφθεί ή μπορεί να διατηρηθεί μονοφασικός ωστενίτης όπως απαιτείται). Η σβέση είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη διαδικασία στη θερμική επεξεργασία χάλυβα.
Υπάρχουν τέσσερις βασικές διαδικασίες για τη θερμική επεξεργασία του χάλυβα: ανόπτηση, κανονικοποίηση, σβήσιμο και σκλήρυνση. Ο σκοπός της απόσβεσης είναι να μετατραπεί ο υπερψυγμένος ωστενίτης σε μαρτενσίτη ή μπαινίτη για να ληφθεί δομή μαρτενσίτη ή μπαινίτη, και στη συνέχεια να σκληρυνθεί σε διαφορετικές θερμοκρασίες για να βελτιωθεί σημαντικά η ακαμψία, η σκληρότητα, η αντοχή στη φθορά, η αντοχή στην κόπωση και η σκληρότητα του χάλυβα, για την κάλυψη των διαφορετικών απαιτήσεων χρήσης διαφόρων μηχανικών μερών και εργαλείων. Το σβήσιμο μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την κάλυψη των ειδικών φυσικών και χημικών ιδιοτήτων ορισμένων ειδικών χάλυβων, όπως ο σιδηρομαγνητισμός και η αντοχή στη διάβρωση. Μια διαδικασία θερμικής επεξεργασίας μετάλλων κατά την οποία ένα μεταλλικό τεμάχιο θερμαίνεται σε μια ορισμένη κατάλληλη θερμοκρασία και διατηρείται για ένα χρονικό διάστημα και στη συνέχεια βυθίζεται σε ένα μέσο σβέσης για ταχεία ψύξη. Τα κοινά χρησιμοποιούμενα μέσα σβέσης περιλαμβάνουν άλμη, νερό, ορυκτέλαιο, αέρα κ.λπ. Το σβήσιμο μπορεί να βελτιώσει τη σκληρότητα και την αντοχή στη φθορά των μεταλλικών τεμαχίων, επομένως χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορα εργαλεία, καλούπια, μετρητές και εξαρτήματα που απαιτούν αντοχή στη φθορά της επιφάνειας (όπως γρανάζια, κυλίνδρους, ανθρακούχα μέρη κ.λπ.). Συνδυάζοντας το σβήσιμο με τη σκλήρυνση σε διαφορετικές θερμοκρασίες, η αντοχή, η μείωση της σκληρότητας και η αντοχή σε κόπωση του μετάλλου μπορούν να βελτιωθούν σημαντικά και ο συντονισμός μεταξύ αυτών των ιδιοτήτων (ολοκληρωτικές μηχανικές ιδιότητες) μπορεί να επιτευχθεί για την κάλυψη διαφορετικών απαιτήσεων χρήσης. Επιπλέον, η απόσβεση μπορεί επίσης να επιτρέψει σε ορισμένους χάλυβες με ειδικές ιδιότητες να αποκτήσουν ορισμένες φυσικές και χημικές ιδιότητες, όπως η απόσβεση για την ενίσχυση του σιδηρομαγνητισμού του χάλυβα μόνιμου μαγνήτη και τη βελτίωση της αντοχής στη διάβρωση του ανοξείδωτου χάλυβα. Η διαδικασία σβέσης χρησιμοποιείται κυρίως για χαλύβδινα μέρη. Όταν ο συνήθως χρησιμοποιούμενος χάλυβας θερμαίνεται πάνω από την κρίσιμη θερμοκρασία, η αρχική δομή σε θερμοκρασία δωματίου θα μετατραπεί πλήρως ή κυρίως σε ωστενίτη. Στη συνέχεια ο χάλυβας βυθίζεται σε νερό ή λάδι για γρήγορη ψύξη και ο ωστενίτης μετατρέπεται σε μαρτενσίτη. Σε σύγκριση με άλλες κατασκευές από χάλυβα, ο μαρτενσίτης έχει την υψηλότερη σκληρότητα. Η ταχεία ψύξη κατά τη διάρκεια της απόσβεσης θα προκαλέσει εσωτερική πίεση στο εσωτερικό του τεμαχίου εργασίας. Όταν φτάσει σε ένα ορισμένο επίπεδο, το τεμάχιο εργασίας θα παραμορφωθεί και ακόμη και θα ραγίσει. Για το λόγο αυτό, πρέπει να επιλεγεί μια κατάλληλη μέθοδος ψύξης. Σύμφωνα με τη μέθοδο ψύξης, η διαδικασία σβέσης χωρίζεται σε τέσσερις κατηγορίες: σβέση με ένα υγρό, σβέση διπλής μέσης, διαβαθμισμένη απόσβεση μαρτενσίτου και ισοθερμική απόσβεση μπαινίτη.
Μέθοδος σβέσης Σβήσιμο ενός μέσου Το τεμάχιο εργασίας ψύχεται σε ένα μέσο, όπως σβέση με νερό και σβήσιμο λαδιού. Τα πλεονεκτήματα είναι η απλή λειτουργία, η εύκολη μηχανοποίηση και η ευρεία εφαρμογή. Τα μειονεκτήματα είναι ότι η τάση σβέσης στο νερό είναι μεγάλη και το τεμάχιο εργασίας παραμορφώνεται και ραγίζει εύκολα. σβήσιμο σε λάδι, ο ρυθμός ψύξης είναι χαμηλός, η διάμετρος σβέσης είναι μικρή και τα μεγάλα τεμάχια δεν είναι εύκολο να σβήσουν. Το κατεργαζόμενο τεμάχιο σβέσης διπλού μέσου ψύχεται πρώτα στους περίπου 300 βαθμούς σε μέσο με ισχυρότερη ψυκτική ικανότητα και στη συνέχεια ψύχεται σε μέσο με ασθενέστερη ψυκτική ικανότητα, όπως: πρώτα σβήσιμο νερού και μετά σβήσιμο λαδιού, το οποίο μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά εσωτερική καταπόνηση του μετασχηματισμού μαρτενσίτη και μείωση της τάσης παραμόρφωσης και ρωγμής του τεμαχίου εργασίας. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για το σβήσιμο τεμαχίων με πολύπλοκα σχήματα και ανομοιόμορφες διατομές. Το μειονέκτημα της απόσβεσης διπλού υγρού είναι ότι είναι δύσκολο να κατανοήσουμε τη στιγμή της μετατροπής διπλού υγρού. Εάν η μετατροπή είναι πολύ νωρίς, είναι εύκολο να σβήσει χωρίς σκλήρυνση, και αν η μετατροπή είναι πολύ αργά, είναι εύκολο να σβήσει και να σπάσει. Προκειμένου να ξεπεραστεί αυτό το μειονέκτημα, αναπτύχθηκε η μέθοδος διαβαθμισμένης απόσβεσης. Το κατεργαζόμενο τεμάχιο σβήνεται σε λουτρό αλατιού χαμηλής θερμοκρασίας ή σε φούρνο αλκαλικού λουτρού. Η θερμοκρασία του λουτρού αλατιού ή του αλκαλικού λουτρού είναι κοντά στο σημείο Ms. Το τεμάχιο εργασίας παραμένει σε αυτή τη θερμοκρασία για 2 λεπτά έως 5 λεπτά και στη συνέχεια αφαιρείται για ψύξη με αέρα. Αυτή η μέθοδος ψύξης ονομάζεται διαβαθμισμένη απόσβεση. Ο σκοπός της διαβαθμισμένης ψύξης είναι να κάνει τη θερμοκρασία μέσα και έξω από το τεμάχιο εργασίας πιο ομοιόμορφη και ταυτόχρονα να πραγματοποιήσει μετασχηματισμό μαρτενσίτη, ο οποίος μπορεί να μειώσει σημαντικά την καταπόνηση απόσβεσης και να αποτρέψει την παραμόρφωση και το ράγισμα. Η θερμοκρασία βαθμολόγησης είχε προηγουμένως ρυθμιστεί ελαφρώς υψηλότερα από το σημείο Ms και το τεμάχιο εργασίας εισήλθε στη ζώνη μαρτενσίτη αφού η θερμοκρασία μέσα και έξω από το τεμάχιο εργασίας ήταν ομοιόμορφη. Έχει βελτιωθεί σε βαθμό σε θερμοκρασία ελαφρώς χαμηλότερη από το σημείο Ms. Η πρακτική δείχνει ότι το αποτέλεσμα της βαθμολόγησης κάτω από το σημείο Ms είναι καλύτερο. Για παράδειγμα, τα καλούπια χάλυβα υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα ταξινομούνται σβησμένα σε αλκαλικό λουτρό στους 160 βαθμούς, το οποίο μπορεί να σκληρυνθεί και να παραμορφωθεί λιγότερο, επομένως χρησιμοποιείται ευρέως. Ισοθερμική απόσβεση Το τεμάχιο εργασίας σβήνεται σε λουτρό ισοθερμικού άλατος. Η θερμοκρασία του λουτρού αλατιού βρίσκεται στο κάτω μέρος της ζώνης μπαινίτη (ελαφρώς υψηλότερη από το Ms). Το κατεργαζόμενο τεμάχιο παραμένει ισόθερμα για μεγάλο χρονικό διάστημα μέχρι να ολοκληρωθεί ο μετασχηματισμός του μπαινίτη και στη συνέχεια αφαιρείται για ψύξη με αέρα. Η ισοθερμική σβέση χρησιμοποιείται για χάλυβα με μεσαίο άνθρακα ή παραπάνω, σκοπός είναι η λήψη χαμηλότερου μπαινίτη για τη βελτίωση της αντοχής, της σκληρότητας, της σκληρότητας και της αντοχής στη φθορά. Η ισοθερμική απόσβεση γενικά δεν χρησιμοποιείται για χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα. Επιφανειακό σβήσιμο Το επιφανειακό σβήσιμο είναι μια τοπική μέθοδος σβέσης κατά την οποία το επιφανειακό στρώμα ενός χαλύβδινου τμήματος σβήνεται σε ένα ορισμένο βάθος, ενώ το τμήμα πυρήνα παραμένει άσβεστο. Κατά τη διάρκεια της επιφανειακής απόσβεσης, η επιφάνεια του χαλύβδινου τμήματος θερμαίνεται γρήγορα στη θερμοκρασία σβέσης και η θερμότητα ψύχεται αμέσως πριν μπορέσει να διεισδύσει στον πυρήνα του τεμαχίου εργασίας, επιτυγχάνοντας έτσι τοπική απόσβεση. Επαγωγική σβέση Η επαγωγική θέρμανση είναι η χρήση ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής για τη δημιουργία δινορευμάτων στο τεμάχιο εργασίας για τη θέρμανση του τεμαχίου εργασίας. Το Cold quenching είναι η ψύξη απόσβεσης με βύθιση σε διάλυμα κρύου νερού με ισχυρή ψυκτική ικανότητα ως ψυκτικό μέσο. Το τοπικό σβήσιμο είναι η απόσβεση μόνο του τμήματος του τεμαχίου που πρέπει να σκληρυνθεί. Το αερόψυκτο σβήσιμο αναφέρεται συγκεκριμένα στη θέρμανση σε κενό και στην απόσβεση και ψύξη σε υψηλής ταχύτητας αρνητική πίεση κυκλοφορίας, κανονική πίεση ή υψηλής πίεσης ουδέτερο και αδρανές αέριο. Επιφανειακή απόσβεση είναι η απόσβεση μόνο του επιφανειακού στρώματος του τεμαχίου εργασίας, συμπεριλαμβανομένης της σβέσης επαγωγής, της σβέσης με αντίσταση επαφής, της σβέσης φλόγας, της απόσβεσης με λέιζερ, της απόσβεσης δέσμης ηλεκτρονίων κ.λπ. Η ψύξη με αέρα είναι η απόσβεση και ψύξη με εξαναγκασμένο αέρα ή πεπιεσμένο αέρα ως ψυκτικό μέσο . Η απόσβεση με άλμη είναι η απόσβεση και ψύξη με υδατικό διάλυμα άλατος ως ψυκτικό μέσο. Η απόσβεση οργανικού διαλύματος είναι η απόσβεση και ψύξη με ένα υδατικό διάλυμα οργανικού πολυμερούς ως ψυκτικό μέσο. Ψεκασμός ψεκασμού είναι η απόσβεση και ψύξη με πίδακα υγρού ως ψυκτικό μέσο. Η ψύξη με ψεκασμό είναι η απόσβεση και ψύξη του τεμαχίου εργασίας σε ένα νέφος μείγματος νερού και αέρα. Ψύξη ζεστού λουτρού είναι η απόσβεση και ψύξη του τεμαχίου εργασίας σε ζεστό λουτρό όπως λιωμένο αλάτι, λιωμένο αλκάλιο, λιωμένο μέταλλο ή λάδι υψηλής θερμοκρασίας, όπως σβήσιμο λουτρού αλατιού, σβήσιμο λουτρού μολύβδου, σβήσιμο λουτρού αλκαλίου κ.λπ. Διπλό υγρό σβήσιμο είναι το σβήσιμο και η ψύξη του τεμαχίου μετά από θέρμανση και ωστενιτισμό και άμεση μεταφορά σε μέσο με ασθενής ψυκτική ικανότητα για ψύξη όταν η δομή πρόκειται να υποστεί μαρτενσιτικό μετασχηματισμό. Η σβέση υπό πίεση είναι η απόσβεση και ψύξη του τεμαχίου εργασίας μετά από θέρμανση και ωστενιτισμό κάτω από ένα συγκεκριμένο εξάρτημα, σκοπός του οποίου είναι η μείωση της παραμόρφωσης απόσβεσης και ψύξης. Μέσω σβέσης είναι το σβήσιμο του τεμαχίου εργασίας από την επιφάνεια στον πυρήνα. Η ισοθερμική απόσβεση είναι μια διαδικασία κατά την οποία το τεμάχιο εργασίας θερμαίνεται και ωστενιτοποιείται, στη συνέχεια ψύχεται γρήγορα στο εύρος θερμοκρασίας μετασχηματισμού μπαινίτη και διατηρείται ισοθερμικά για να μετατραπεί ο ωστενίτης σε μπαινίτη. Η διαβαθμισμένη σβέση είναι μια διαδικασία κατά την οποία το τεμάχιο εργασίας θερμαίνεται και ωστενιτίζεται, στη συνέχεια βυθίζεται σε αλκαλικό λουτρό ή λουτρό αλατιού με θερμοκρασία ελαφρώς υψηλότερη ή ελαφρώς χαμηλότερη από το σημείο Μ1 για κατάλληλη χρονική περίοδο και στη συνέχεια αφαιρείται και ψύχεται με αέρα. αφού το κατεργαζόμενο τεμάχιο φτάσει στη μέση θερμοκρασία για να επιτευχθεί σβέση μαρτενσίτη. Η απόσβεση υπό θερμοκρασία είναι μια διαδικασία κατά την οποία το κατεργαζόμενο τεμάχιο υποευυτεκτοειδούς χάλυβα ωστενιοποιείται στο εύρος θερμοκρασίας Ac1-Ac3, στη συνέχεια σβήνεται και ψύχεται για να ληφθούν δομές μαρτενσίτη και φερρίτη. Το άμεσο σβήσιμο είναι μια διαδικασία κατά την οποία το τεμάχιο εργασίας σβήνεται απευθείας και ψύχεται μετά τη διείσδυση άνθρακα. Αφού το κατεργαζόμενο τεμάχιο ενανθράκεται και κρυώσει δύο φορές, πρώτα ωστενιοποιείται σε θερμοκρασία υψηλότερη από το Ac3 και σβήνεται για να βελτιωθεί η δομή του πυρήνα και στη συνέχεια ωστενιοποιείται σε θερμοκρασία ελαφρώς υψηλότερη από την Ac3 για να τελειοποιηθεί η δομή του στρώματος διήθησης. Η αυτοψύξη σβέσης είναι μια διαδικασία κατά την οποία η θερμότητα της θερμαινόμενης περιοχής μεταφέρεται αυτόματα στην μη θερμαινόμενη περιοχή αφού θερμανθεί γρήγορα και ωστενιτιωθεί η τοπική ή η επιφάνεια του τεμαχίου, έτσι ώστε η ωστενιτιωμένη περιοχή να ψύχεται γρήγορα.
