Härdning
Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 25 maj 2021; kontroller kräver 5 redigeringar .Härdning , eller härdning, är en typ av värmebehandling av material ( metaller , metallegeringar , glas ), som består i att värma dem över en kritisk punkt (temperaturen för en förändring i typen av kristallgitter, det vill säga en polymorf transformationeller den temperatur vid vilken faser som existerar vid låg temperatur löses upp i matrisen), följt av snabb kylning. Härdning av en metall för att få ett överskott av vakanser ska inte förväxlas med konventionell härdning, som kräver att det finns möjliga fasomvandlingar i legeringen. Oftast utförs kylning i vatten eller olja, men det finns andra sätt att kyla: i ett pseudokokande lager av ett fast kylmedel, med en stråle av tryckluft, vattendimma, i ett flytande polymerhärdningsmedium, etc.
Det härdade materialet blir hårdare , men blir skört , mindre duktilt och mindre duktilt , om fler värme-kylningsrepetitioner görs. För att minska sprödheten och öka duktiliteten och segheten efter härdning med polymorf transformation används härdning . Efter släckning utan polymorf transformation appliceras åldring . Vid anlöpning sker en liten minskning av materialets hårdhet och styrka [1] .
Inre spänningar avlägsnas genom härdning av materialet. I vissa produkter utförs härdning delvis, till exempel vid tillverkning av japansk katana är endast svärdets skäregg härdad.
Ett betydande bidrag till utvecklingen av härdningsmetoder gjordes av Chernov Dmitry Konstantinovich . Han underbyggde och bevisade experimentellt att för tillverkning av högkvalitativt stål är den avgörande faktorn inte smide, som tidigare antagits, utan värmebehandling. Han bestämde effekten av värmebehandling av stål på dess struktur och egenskaper. År 1868 upptäckte Chernov de kritiska punkterna i stålfasomvandlingar, kallade Chernoff-punkter . 1885 upptäckte han att härdning inte bara kan göras i vatten och olja, utan även i heta miljöer. Denna upptäckt var början på tillämpningen av stegvis härdning, och sedan studiet av den isotermiska omvandlingen av austenit [2] .
Typer av humör
Genom polymorf transformation- Härdning med polymorf transformation, för stål
- Härdning utan polymorf omvandling, för de flesta icke-järnmetaller .
Full - materialet värms upp 30 - 50 ° C över GS-linjen för hypoeutectoid stål och eutectoid , hypereutectoid line PSK, i detta fall får stålet strukturen av austenit och austenit + cementit . Ofullständig - uppvärmning utförs ovanför PSK-linjen i diagrammet, vilket leder till bildandet av överskottsfaser i slutet av härdningen. Ofullständig härdning tillämpas vanligtvis på verktygsstål .
Släckande media
Under kylning kräver underkylning av austenit till den martensitiska omvandlingstemperaturen snabb kylning, men inte i hela temperaturområdet, utan endast inom 650-400 °C, det vill säga i det temperaturområde där austeniten är minst stabil och snabbast övergår till ferritisk - cementblandning. Över 650 °C är austenitomvandlingshastigheten låg, och därför kan blandningen under kylningen kylas långsamt i detta temperaturintervall, men naturligtvis inte så mycket att ferritutfällning eller austenitomvandling till perlit börjar .
Verkningsmekanismen för härdningsmedier (vatten, olja, vattenpolymerhärdningsmedium, såväl som kylning av delar i saltlösningar) är som följer. I det ögonblick som produkten är nedsänkt i kylmediet bildas en film av överhettad ånga runt den, kylning sker genom skiktet av denna ångmantel, det vill säga relativt långsamt. När yttemperaturen når ett visst värde (bestäms av släckvätskans sammansättning) vid vilket ångmanteln går sönder, börjar vätskan koka på delens yta och kylningen sker snabbt.
Det första steget av relativt långsam kokning kallas filmkokningssteget, det andra steget av snabb kylning kallas nukleatkokningssteget. När temperaturen på metallytan är under vätskans kokpunkt kan vätskan inte längre koka, och nedkylningen saktar ner. Detta steg kallas konvektiv värmeöverföring. [3]
Härdningsmetoder
- Släckning i en kylare - en del som värms upp till vissa temperaturer sänks ned i en släckningsvätska, där den förblir tills den är helt kyld. Denna metod används för att härda enkla delar av kol och legerat stål.
- Avbruten härdning i två miljöer - denna metod används för härdning av högkolhaltiga stål. Delen kyls först snabbt i ett snabbt kylande medium (t.ex. vatten) och sedan i ett långsamt kylande medium (olja).
- Sprayhärdning består i att en del sprutas med en intensiv vattenstråle och används vanligtvis när det är nödvändigt att härda en del av en del. Denna metod bildar ingen ångmantel, vilket ger djupare härdbarhet än enkel härdning i vatten. Sådan härdning utförs vanligtvis i induktorer vid HDTV-installationer.
- Steghärdning är en härdning där delen kyls i ett härdningsmedium som har en temperatur över martensitisk punkt för ett givet stål. Under kylning och hållning i denna miljö måste den härdade delen uppnå härdningsbadets temperatur på alla punkter i sektionen. Sedan följer den slutliga, vanligtvis långsamma, kylningen, under vilken härdning sker, det vill säga omvandlingen av austenit till martensit .
- Isotermisk härdning . I motsats till stegvis härdning är det vid isotermisk härdning nödvändigt att hålla stålet i härdmediet så länge att den isotermiska omvandlingen av austenit hinner ta slut.
- Laserhärdning . _ Termisk härdning av metaller och legeringar genom laserstrålning är baserad på lokal uppvärmning av en yta under påverkan av strålning och efterföljande kylning av denna yta med en superkritisk hastighet som ett resultat av värmeavlägsnande i metallens inre skikt. Till skillnad från andra välkända processer för termisk härdning (släckning med högfrekventa strömmar, elektrisk uppvärmning, härdning från en smälta och andra metoder), är uppvärmning under laserhärdning inte en volymetrisk, utan en ytprocess.
- HDTV-härdning (induktion) - härdning med högfrekventa strömmar - delen placeras i en induktor och värms upp genom att inducera högfrekventa strömmar i den.
Defekter
Defekter som uppstår vid härdning av stål. [fyra]
- Otillräcklig hårdhet hos den härdade delen är en följd av låg uppvärmningstemperatur, kort exponering vid driftstemperatur eller otillräcklig kylhastighet. Defektkorrigering : normaliseringeller glödgning följt av härdning; användning av ett mer energiskt släckmedium.
- Överhettning är förknippad med uppvärmning av produkten till en temperatur som är betydligt högre än den erforderliga uppvärmningstemperaturen för härdning. Överhettning åtföljs av bildandet av en grovkornig struktur, vilket resulterar i ökad sprödhet hos stålet. Defektkorrigering : glödgning (normalisering) och efterföljande härdning med önskad temperatur.
- Utbränning uppstår när stål värms upp till mycket höga temperaturer, nära smältpunkten (1200-1300°C) i en oxiderande atmosfär. Syre tränger in i stålet och oxider bildas längs korngränserna. Sådant stål är sprött och kan inte repareras.
- Oxidation och avkolning av stål kännetecknas av bildning av beläggningar (oxider) på ytan av delar och förbränning av kol i ytskikten. Denna typ av äktenskap genom värmebehandling är irreparabel. Om bearbetningstillåten tillåter måste det oxiderade och avkolade lagret avlägsnas genom slipning. För att förhindra denna typ av äktenskap rekommenderas det att värma delarna i ugnar med en skyddande atmosfär.
- Vridning och sprickor är konsekvenserna av inre spänningar. Under uppvärmning och kylning av stål observeras volymetriska förändringar, beroende på temperatur och strukturella omvandlingar (övergången av austenit till martensit åtföljs av en volymökning upp till 3%). Skillnaden i omvandlingstid över volymen av den härdade delen på grund av dess olika storlekar och kylningshastigheter över tvärsnittet leder till utveckling av starka inre spänningar, som orsakar sprickor och skevhet av delarna under härdning.
Anteckningar
- ↑ Ugnar för värmebehandling av stål . Datum för åtkomst: 10 juli 2011. Arkiverad från originalet den 17 februari 2012.
- ↑ Bolkhovitinov N.F. Metallvetenskap och värmebehandling: Lärobok för maskinteknik. Vtuzov / N. F. Bolkhovitinov, doktor i teknik. Vetenskaper prof. - 2:a uppl., reviderad. - M . : Mashgiz, 1952. - 426 sid.
- ↑ V.N. Zaplatin, Yu.I. Sapozhnikov, A.V. Dubrov, U.M. Duhneev. Materialvetenskapens grunder (metallbearbetning) / ed. V.N. Platina. - M. : Akademin, 2017. - S. 141-142. — 272 sid. - ISBN 978-5-4468-4122-6 . Arkiverad 22 november 2021 på Wayback Machine
- ↑ Ostapenko N. N., Kropivnitsky N. N. Metallteknik . — Upplaga 2:a. - Moskva: Högre skola, 1970. - 344 s.
Litteratur
- Tempering // Euklid - Ibsen. - M . : Soviet Encyclopedia, 1972. - ( Great Soviet Encyclopedia : [i 30 volymer] / chefredaktör A. M. Prokhorov ; 1969-1978, v. 9).
- Gulyaev A.P. Metallurgy: En lärobok för högre utbildningsinstitutioner. - 5:e uppl., reviderad. - M . : Metallurgi, 1977. - 647 sid.
Länkar
 Ordböcker och uppslagsverk |
|---|
| Värmebehandling av metaller | ||
|---|---|---|
| Allmänna begrepp metallvetenskap Kristallcell fas diagram Tillståndsdiagram över järn-kol-legeringar | ||
| Kärnprocesser | ||
| Relaterade processer | ||
| Målegenskaper hos metaller | ||