Внедрение нового процесса закалки

Введение Сталь охлаждают, нагревая сталь до температуры выше критической температуры Ac3 (гипоэвтектоидная сталь) или Ac1 (гиперэвтектоидная сталь), выдерживая ее в течение некоторого времени, чтобы полностью или частично аустенизировать, а затем охлаждают при температура выше критической скорости охлаждения Быстрое охлаждение до уровня ниже Ms (или Ms вблизи изотермического) мартенситного (или бейнитного) процесса термообработки. Обработка раствора такими материалами, как алюминиевые сплавы, медные сплавы, титановые сплавы, закаленное стекло и т. Д., Или процессами термической обработки с быстрым охлаждением также обычно называют закалкой. Закалка - это распространенный процесс термообработки, в основном используемый для повышения твердости материала. Обычно из закалочной среды, можно разделить на закалку водой, закалку нефтью, закалку органикой. С развитием науки и техники появились некоторые новые процессы закалки.1 Метод закаливания под высоким давлением с воздушным охлаждениемКорпус в сильном потоке инертного газа быстро и равномерно охлаждает, чтобы предотвратить окисление поверхности, избежать растрескивания, уменьшить искажения, чтобы гарантировать, что требуемая твердость, в основном для закалки инструментальной стали. Эта технология в последнее время быстро развивалась, и спектр применения также значительно расширился. В настоящее время технология вакуумного закалки газа развивается быстрыми темпами, и при отрицательном давлении (<1 × 105 Па) происходит охлаждение газа с высокой скоростью потока с последующим охлаждением газа и высоким давлением (1 × 105 ~ 4 × 105 Па) 10 × 105 Па) воздухом. с охлаждением, сверхвысокого давления (10 × 105 ~ 20 × 105 Па) с воздушным охлаждением и другими новыми технологиями не только значительно повышают способность воздушного охлаждения к вакуумному гашению, но и закаливают яркость поверхности заготовки хорошая, небольшая деформация, но Также высокая эффективность, энергосбережение, отсутствие загрязнений и так далее. Использование вакуумной закалки под высоким давлением с газовым охлаждением заключается в закалке и отпуске материалов, раствора, старении, ионном цементации и карбонитрировании нержавеющей стали и специальных сплавов, а также в вакуумном спекании, охлаждении и закалке после пайки. При охлаждении азотом высокого давления 6 × 105 Па, нагрузка может охлаждаться только свободно, быстрорежущая сталь (W6Mo5Cr4V2) может быть закалена до 70 ~ 100 мм, высоколегированная горячекатаная сталь до 25 ~ 100 мм, золото холодное сталь для рабочих штампов (например, Cr12) до 80 ~ 100 мм. При охлаждении азотом высокого давления 10 × 10 5 Па охлажденная нагрузка может быть интенсивной, увеличивая плотность нагрузки примерно на 30-40% по сравнению с охлаждением 6 × 10 5 Па. При охлаждении ультрахолодом 20 × 10 5 Па - азот высокого давления или смесь гелия и азота, охлажденные грузы плотные и могут быть связаны вместе. Плотность азота 6 × 105 Па, охлаждающая от 80% до 150%, может охлаждать всю быстрорежущую сталь, высоколегированную сталь, инструментальную сталь для горячей обработки и хромистую сталь Cr13% и более легированную сталь, закаленную в масле, например, более крупногабаритные. Сталь 9Мн2В. Двухкамерные закалочные печи с воздушным охлаждением с отдельными камерами охлаждения имеют лучшую охлаждающую способность, чем однокамерные печи того же типа. Двухкамерная печь с охлаждением азотом 2 × 105 Па имеет тот же охлаждающий эффект, что и однокамерная печь 4 × 105 Па. Тем не менее, эксплуатационные расходы, низкие затраты на техническое обслуживание. Как основные материалы промышленности Китая (графит, молибден и т. Д.) И вспомогательные компоненты (двигатель) и другие уровни должны быть улучшены. Поэтому, чтобы улучшить однокамерную вакуумную систему высокого давления 6 × 105 Па при одновременном поддержании развития двухкамерной закалочной печи высокого давления и воздушного охлаждения, в большей степени в соответствии с национальными условиями Китая. вакуумная печь с охлаждением2 метод сильного гашения. Обычное гашение обычно проводится при охлаждении маслом, водой или раствором полимера, а правило сильного гашения - водой или малыми концентрациями соленой воды. Сильное охлаждение характеризуется чрезвычайно быстрым охлаждением, не беспокоясь о чрезмерных деформациях стали и растрескивании. При обычном охлаждении до температуры охлаждения, поверхностного натяжения стали или состояния низкого напряжения и сильного охлаждения в середине охлаждения сердце заготовки все еще находится в горячем состоянии, чтобы прекратить охлаждение, так что образуется поверхностное сжимающее напряжение. В условиях жесткой закалки переохлажденный аустенит на поверхности стали подвергается сжимающему напряжению 1200 МПа, когда скорость охлаждения зоны мартенситного превращения превышает 30 ℃ / с, так что предел текучести стали после закалки увеличивается как минимум на 25%. Принцип: сталь из-за аустенизации температурного гашения, разность температур между поверхностью и сердцем приведет к внутреннему напряжению. Фазовое изменение удельного объема пластического фазового перехода и фазового перехода также вызовет дополнительное напряжение фазового превращения Если наложение теплового напряжения и фазового перехода, то есть общее напряжение превышает предел текучести материала, произойдет пластическая деформация; Если напряжение превышает предел прочности горячей стали, образуется закалочная трещина. Во время интенсивного гашения остаточное напряжение, вызванное пластичностью фазового перехода, и остаточное напряжение увеличиваются из-за удельного изменения объема превращения аустенит-мартенсит. При интенсивном охлаждении поверхность заготовки сразу же охлаждается до температуры ванны, температура сердца практически не изменяется. Быстрое охлаждение вызывает высокое растягивающее напряжение, которое сжимает поверхностный слой и уравновешивается напряжением сердца. Увеличение градиента температуры увеличивает растягивающее напряжение, вызванное начальным мартенситным превращением, в то время как увеличение температуры начала мартенситного превращения Ms приведет к расширению поверхностного слоя вследствие пластичности фазового перехода, поверхностное растягивающее напряжение будет значительно уменьшено и преобразовано. в сжимающее напряжение, поверхностное сжимающее напряжение пропорционально количеству произведенного поверхностного мартенсита. Это поверхностное напряжение сжатия определяет, подвергается ли сердце мартенситному превращению в условиях сжатия или, при дальнейшем охлаждении, восстанавливает поверхностное растягивающее напряжение. Если мартенситная трансформация расширения объема сердца достаточно велика, а поверхностный мартенсит очень твердый и хрупкий, он создаст поверхностный слой из-за разрыва обратной нагрузки. Для этого на стальной поверхности должно появиться сжимающее напряжение, а мартенситное превращение сердца должно произойти как можно позже. Сильное испытание на закалку и характеристики закалки стали: Преимущество метода сильного закаливания заключается в формировании сжимающего напряжения на поверхности, что снижает риск образования трещин и улучшить твердость и прочность. Поверхностное образование из 100% мартенсита, сталь получит наибольший упрочненный слой, она может заменить более дорогую сталь углеродистой стали, сильное закалка также может способствовать однородным механическим свойствам стали и производить наименьшее искажение заготовки. Детали после закалки, срок службы при переменной нагрузке может быть увеличен на порядок. [1] Рис. 2 Вероятность образования сильной закалочной трещины и соотношение скорости охлаждения3. Способ охлаждения водовоздушной смеси. Регулируя давление воды и воздуха, расстояние между распылительным соплом и поверхностью заготовки, охлаждающую способность водовоздушной смеси. можно варьировать и охлаждение может быть равномерным. Производственная практика показывает, что применение закона о форме сложных деталей из углеродистой стали или легированной стали индукционной закалки с поверхностным упрочнением, которое может эффективно предотвратить образование закалочных трещин. Рисунок 3 Водовоздушная смесь4 Способ закаливания в кипящей водеИспользование 100 cooling Охлаждение в кипящей воде , может получить лучший эффект закалки, для закалки или нормализации стали. В настоящее время эта технология успешно применяется для закалки ковкого чугуна. В качестве примера взят алюминиевый сплав. В соответствии с текущими спецификациями по термообработке для поковок и поковок из алюминиевого сплава температура охлаждающей воды обычно регулируется ниже 60 ° C, температура охлаждающей воды низкая, скорость охлаждения высокая и большой остаточный остаток стресс после закалки происходит. В окончательной обработке внутреннее напряжение выходит из равновесия из-за несогласованности формы и размера поверхности, что приводит к снятию остаточного напряжения, в результате чего деформированные, изогнутые, овальные и другие деформированные части обработанной детали становятся необратимыми конечными отходами. с серьезной потерей. Например: пропеллер, лопасти компрессора и другие деформации ковки алюминиевого сплава после механической обработки очевидны, что приводит к допуску размера деталей. Температура закалочной воды увеличилась с комнатной температуры (30-40 ℃) до температуры кипящей воды (90-100 ℃), среднее остаточное напряжение при ковке снизилось примерно на 50%. [2] Рисунок 4: схема закалки в кипящей воде5 метод закалки горячим масломИспользование масла для горячего закалки, чтобы заготовка перед дальнейшим охлаждением при температуре, равной или близкой к температуре точки Ms, чтобы минимизировать разницу температур, может эффективно предотвратить закалку искажение заготовки и растрескивание. Небольшой размер легированной инструментальной стали умирает в холодном состоянии при 160 ~ 200 hot при закалке в горячем масле, что может эффективно уменьшить искажения и избежать растрескивания. остаточный аустенит продолжает превращаться в мартенсит, целью которого является повышение твердости и износостойкости стали, улучшение структурной стабильности и размерной стабильности заготовки, а также эффективное улучшение срока службы инструмента. Криогенная обработка - это жидкий азот как охлаждающая среда для методов обработки материалов. Технология криогенной обработки была впервые применена к инструментам для изнашивания, инструментальным материалам для литья под давлением, а затем распространена на легированную сталь, карбид и т. Д., Используя этот метод, можно изменить внутреннюю структуру металлических материалов, улучшив тем самым механические свойства и технологические свойства, что В настоящее время один из последних процессов ужесточения. Криогенная обработка (Cryogenictreatment), также известная как обработка при ультранизких температурах, обычно относится к материалу ниже -130 ℃ для обработки, чтобы улучшить общие характеристики материала. Еще 100 лет назад люди начали подвергать холодной обработке детали часов, которые, как было установлено, улучшают прочность, износостойкость, стабильность размеров и срок службы. Криогенная обработка - это новая технология, разработанная на основе обычной холодной обработки в 1960-х годах. По сравнению с обычной холодной обработкой криогенная обработка может дополнительно улучшить механические свойства и стабильность материала и имеет более широкую перспективу применения. Механизм криогенной обработки: после криогенной обработки остаточный аустенит во внутренней структуре металлического материала (главным образом, плесень). материала) превращается в мартенсит, и осажденный карбид также осаждается в мартенсите, так что мартенсит может быть устранен при остаточном напряжении, но также улучшит матрицу мартенсита, так что его твердость и износостойкость также увеличатся. Причиной увеличения твердости является превращение части остаточного аустенита в мартенсит. Увеличение ударной вязкости происходит из-за дисперсии и небольшого осаждения η-Fe3C. В то же время содержание углерода в мартенсите уменьшается, а искажение решетки уменьшается, улучшается пластичность. Оборудование для криогенной обработки в основном состоит из резервуара с жидким азотом, системы подачи жидкого азота, глубокого холодного бокса и системы управления. При применении криогенная обработка повторяется несколько раз. Типичные процессы, такие как: 1120 ℃ закалка маслом + -196 ℃ × 1 ч (2-4) глубокая криогенная обработка + 200 ℃ × 2 ч отпуска. После обработки организации произошла трансформация аустенита, но также осаждается из закалённой мартенситной дисперсии высококогерентных связей с матрицей ультрадисперсных карбидов, после последующего низкотемпературного отпуска при 200 ℃, рост ультрадисперсных карбидов Дисперсные ε карбиды , количество и дисперсия значительно увеличились. Криогенная обработка повторяется несколько раз. С одной стороны, сверхмелкозернистые карбиды осаждаются из мартенсита, преобразованного из остаточного аустенита во время предыдущего криогенного охлаждения. С другой стороны, мелкие карбиды продолжают осаждаться в закаленном мартенсите. Повторный процесс может привести к увеличению прочности матрицы на сжатие, предела текучести и ударной вязкости, улучшить ударную вязкость стали, в то время как ударопрочность износостойкости была существенно улучшена. При обработке из-за термического напряжения, вызванного чрезмерной деформацией, при криогенной обработке следует контролировать скорость охлаждения. Кроме того, для обеспечения однородности поля температуры внутри оборудования и уменьшения колебаний температуры при проектировании системы криогенной обработки следует учитывать точность контроля температуры системы и рациональность расположения поля потока. При проектировании системы следует также уделять внимание соблюдению меньшего энергопотребления, высокой эффективности, простоты эксплуатации и других требований. Таковы современные тенденции развития системы криогенной очистки. Кроме того, ожидается, что некоторые развивающиеся холодильные системы, чья температура охлаждения простирается от комнатной до низкой температуры, также превратятся в безжидкостные системы криогенной обработки с уменьшением их минимальной температуры и повышением эффективности охлаждения. [3] Ссылки: [1] 樊东黎.强烈 淬火 - 一种 新 的 强化 钢 的 热处理 方法 [Дж].热处理, 2005, 20 (4): 1-3 [2] 宋 微, 郝冬梅, 王成江.沸水 淬火 对 铝合金 锻件 组织 与 机械 性能 的 影响 [Дж].铝加工, 2002, 25 (2): 1-3 [3]], 金 滔, 汤 珂.深 冷 处理 工艺 及 设备 的 发展 现状 和 展望 [Дж].气 与 特 气, 2007, 25 (1): 1-3
Источник: Meeyou Carbide