Hartowanie to proces obróbki cieplnej, podczas którego odlewy stali są podgrzewane do temperatury powyżej Ac3 lub Ac1, a następnie po pewnym czasie szybkiego schładzania w celu uzyskania pełnej struktury martenzytycznej. Odlewy stalowe należy odpuszczać w odpowiednim czasie, aby wyeliminować naprężenia hartownicze i uzyskać wymagane kompleksowe właściwości mechaniczne. Dlatego po hartowaniu zwykle stosuje się obróbkę cieplną odpuszczającą. Nazywa się je również QT. Inne powszechnie stosowane obróbki cieplne obejmują wyżarzanie, normalizowanie i roztwory stałe.
WYGASZANIE
1. Temperatura hartowania
Temperatura ogrzewania hartowniczego stali podeutektoidalnej wynosi 30 stopni -50 stopni powyżej Ac3; temperatura ogrzewania hartowniczego stali eutektoidalnej i stali nadeutektoidalnej wynosi 30 stopni -50 stopni powyżej Ac1. Stal węglową podeutektoidalną nagrzewa się w podanej temperaturze hartowania w celu uzyskania drobnoziarnistego austenitu, a po hartowaniu można uzyskać drobnoziarnistą strukturę martenzytu. Stal eutektoidalna i stal nadeutektoidalna zostały sferoidyzowane i wyżarzane przed hartowaniem i ogrzewaniem, więc po podgrzaniu do 30 stopni - 50 stopni powyżej Ac1 i niecałkowicie austenityzowanym, struktura jest austenityczna i częściowo nierozpuszczona drobnoziarnista infiltracja cząstek ciała węglowego. Po hartowaniu austenit przekształca się w martenzyt, pozostawiając nierozpuszczone cząstki cementytu. Dzięki dużej twardości cementyt nie tylko nie zmniejsza twardości stali, ale także poprawia jej odporność na zużycie. Normalnie hartowaną strukturą stali nadeutektoidalnej jest drobno płatkowy martenzyt, a drobnoziarnisty cementyt i niewielka ilość austenitu szczątkowego są równomiernie rozmieszczone na osnowie. Struktura ta ma wysoką wytrzymałość i odporność na zużycie, ale ma również pewien stopień wytrzymałości.
2. Medium chłodzące do hartowania procesu obróbki cieplnej
Celem hartowania jest uzyskanie pełnego martenzytu. Dlatego szybkość chłodzenia staliwa podczas hartowania musi być większa niż krytyczna szybkość chłodzenia staliwa, w przeciwnym razie nie można uzyskać struktury martenzytycznej i odpowiednich właściwości. Jednakże zbyt duża szybkość chłodzenia może łatwo doprowadzić do odkształcenia lub pęknięcia odlewu. Aby jednocześnie spełnić powyższe wymagania, należy dobrać odpowiedni czynnik chłodzący w zależności od materiału odlewu lub zastosować metodę stopniowego chłodzenia. W zakresie temperatur od 650 do 400 stopni szybkość przemiany izotermicznej przechłodzonego austenitu stali jest największa. Dlatego przy hartowaniu odlewu należy zapewnić szybkie schłodzenie w tym zakresie temperatur. Poniżej punktu Ms szybkość chłodzenia powinna być mniejsza, aby zapobiec deformacji lub pękaniu. Medium hartujące zwykle przyjmuje wodę, roztwór wodny lub olej. Na etapie hartowania lub odpuszczania powszechnie stosowane media obejmują gorący olej, stopiony metal, stopioną sól lub stopione zasady.
Zdolność chłodzenia wody w strefie wysokiej temperatury 650 stopni -550 stopni jest duża, a zdolność chłodzenia wody w strefie niskiej temperatury 300 stopni -200 stopni jest bardzo duża. Woda bardziej nadaje się do hartowania i chłodzenia odlewów ze stali węglowej o prostych kształtach i dużych przekrojach. W przypadku stosowania do hartowania i chłodzenia temperatura wody na ogół nie jest wyższa niż 30 stopni. Dlatego ogólnie przyjmuje się wzmacnianie obiegu wody, aby utrzymać temperaturę wody w rozsądnym zakresie. Ponadto ogrzewanie soli (NaCl) lub zasady (NaOH) w wodzie znacznie zwiększy zdolność chłodzenia roztworu.
Główną zaletą oleju jako czynnika chłodzącego jest to, że szybkość chłodzenia w strefie niskiej temperatury wynoszącej 300 stopni -200 stopni jest znacznie niższa niż w przypadku wody, co może znacznie zmniejszyć naprężenia wewnętrzne hartowanego przedmiotu obrabianego oraz zmniejszyć możliwość odkształcenia i pękania odlewu. Jednocześnie zdolność chłodzenia oleju w wysokim zakresie temperatur od 650 do 550 stopni jest stosunkowo niska, co jest również główną wadą oleju jako środka hartującego. Temperatura oleju hartowniczego jest ogólnie kontrolowana w zakresie 60 stopni -80 stopni. Olej stosuje się głównie do hartowania odlewów ze stali stopowych o skomplikowanych kształtach oraz do hartowania odlewów ze stali węglowych o małych przekrojach i skomplikowanych kształtach.
Ponadto powszechnie stosuje się stopioną sól jako środek hartujący, który w tym czasie staje się kąpielą solną. Kąpiel solna charakteryzuje się wysoką temperaturą wrzenia, a jej zdolność chłodzenia plasuje się pomiędzy wodą a olejem. Kąpiel solna jest często stosowana do odpuszczania i stopniowego hartowania, a także do obróbki odlewów o skomplikowanych kształtach, małych wymiarach i rygorystycznych wymaganiach dotyczących odkształceń.
RUSZENIE
Odpuszczanie to proces obróbki cieplnej, podczas którego ulepszone lub normalizowane odlewy stalowe nagrzewa się do wybranej temperatury niższej od punktu krytycznego Ac1, a po pewnym czasie przetrzymywania poddaje się ich chłodzeniu z odpowiednią szybkością. Odpuszczająca obróbka cieplna może przekształcić niestabilną strukturę uzyskaną po hartowaniu lub normalizowaniu w stabilną strukturę, aby wyeliminować naprężenia i poprawić plastyczność i wytrzymałość odlewów stalowych. Ogólnie rzecz biorąc, proces obróbki cieplnej polegający na hartowaniu i odpuszczaniu w wysokiej temperaturze nazywany jest hartowaniem i odpuszczaniem. Hartowane odlewy stalowe muszą zostać odpuszczone w odpowiednim czasie, a znormalizowane odlewy stalowe powinny zostać odpuszczone w razie potrzeby. Wydajność odlewów stalowych po odpuszczaniu zależy od temperatury odpuszczania, czasu i liczby odpuszczań. Wzrost temperatury odpuszczania i wydłużenie czasu przetrzymywania w dowolnym momencie może nie tylko złagodzić naprężenia hartownicze odlewów stalowych, ale także przekształcić niestabilny hartowany martenzyt w odpuszczony martenzyt, troostyt lub sorbit. Zmniejsza się wytrzymałość i twardość odlewów stalowych oraz znacznie poprawia się plastyczność. W przypadku niektórych stali średniostopowych z pierwiastkami stopowymi silnie tworzącymi węgliki (takie jak chrom, molibden, wanad i wolfram itp.) twardość wzrasta, a wytrzymałość maleje podczas odpuszczania w temperaturze 400–500 stopni. Zjawisko to nazywa się hartowaniem wtórnym, co oznacza, że twardość staliwa w stanie odpuszczonym osiąga maksimum. W rzeczywistej produkcji średniostopowe staliwo o wtórnych właściwościach hartowania wymaga wielokrotnego odpuszczania.
WPŁYW QT NA ODLEWY STALOWE
Oprócz wydajności odlewów stalowych w zależności od składu chemicznego i procesu odlewania, można również zastosować różne metody obróbki cieplnej, aby uzyskać doskonałe kompleksowe właściwości mechaniczne. Ogólnym celem procesu obróbki cieplnej jest poprawa jakości odlewów, zmniejszenie masy odlewów, wydłużenie żywotności i obniżenie kosztów. Obróbka cieplna jest ważnym sposobem poprawy właściwości mechanicznych odlewów; Właściwości mechaniczne odlewów są ważnym wskaźnikiem oceny efektu obróbki cieplnej. Oprócz poniższych właściwości odlewnia musi także wziąć pod uwagę takie czynniki, jak procedury przetwarzania, wydajność skrawania i wymagania dotyczące użytkowania odlewów podczas-obróbki cieplnej odlewów stalowych.
1. Wpływ QT na wytrzymałość odlewów
W warunkach tego samego składu staliwa wytrzymałość odlewów stalowych po różnych procesach obróbki cieplnej ma tendencję do zwiększania się. Ogólnie rzecz biorąc, wytrzymałość na rozciąganie odlewów ze stali węglowej i odlewów ze stali niskostopowej może osiągnąć 414 Mpa-1724 MPa po hartowaniu i odpuszczaniu.
2. Wpływ QT na plastyczność odlewów stalowych
Struktura odlewów stalowych-jest gruba, a plastyczność niska. Po obróbce cieplnej odpowiednio poprawi się jego mikrostruktura i plastyczność. Szczególnie plastyczność odlewów staliwnych po hartowaniu i odpuszczaniu (hartowanie + odpuszczanie w wysokiej temperaturze) ulegnie znacznej poprawie.
3. Wpływ hartowania i odpuszczania na ciągliwość odlewów stalowych
Wskaźnik wytrzymałości odlewów stalowych jest często oceniany za pomocą prób udarności. Ponieważ wytrzymałość i udarność odlewów stalowych to para sprzecznych wskaźników, odlewnia musi dokonać kompleksowych rozważań, aby wybrać odpowiedni proces obróbki cieplnej w celu osiągnięcia kompleksowych właściwości mechanicznych wymaganych przez klientów.
4. Wpływ QT na twardość odlewów
Gdy hartowność staliwa jest taka sama, twardość staliwa po obróbce cieplnej może z grubsza odzwierciedlać wytrzymałość staliwa. Dlatego twardość można wykorzystać jako intuicyjny wskaźnik do oceny wydajności staliwa po obróbce cieplnej. Ogólnie rzecz biorąc, twardość odlewów ze stali węglowej może osiągnąć 120 HBW - 280 HBW po obróbce cieplnej.
