Care este scopul stingerii oțelului structural carbon?

Care este scopul stingerii oțelului structural carbon?
Procesul de stingere a oțelului structural de carbon implică încălzirea oțelului la temperatura de austenitizare (de obicei 30 - 50 grade peste AC3, necesitând o austenitizare completă pentru oțel hipoeutectoid), ținând oțelul la această temperatură pentru o perioadă de timp pentru a permite microstructurii să se transforme complet în austenită și apoi să se răcească rapid într -un mediu de răcire, cum ar fi apă sau ulei. Scopul său principal este de a obține o îmbunătățire „descoperire” a proprietăților mecanice prin modificarea microstructurii interne a oțelului (transformând austenita în structuri non-echilibru, cum ar fi martensitul sau bainitul), în special pentru cerințele de rezistență și duritate. Acest proces poate fi clasificat în următoarele patru obiective de bază:
1. Îmbunătățiți semnificativ duritatea oțelului și rezistența la uzură
Microstructura de echilibru a oțelului structural de carbon (de exemplu, perla + ferită) are o duritate relativ scăzută (de exemplu, duritatea fierbinte - de oțel Q235 este de aproximativ HB150 - 180, iar cea de 45 de oțel este aproximativ HB170 - 210). Acest lucru îl face impropriu pentru aplicațiile care necesită rezistență la uzură și zgârieturi (de exemplu, suprafețe rezistente la uzură pe piese mecanice și marginile sculei). În timpul stingerii, austenita se răcește rapid (viteza de răcire trebuie să depășească „rata de răcire critică”). Atomii nu au timp să difuzeze și să formeze perle de echilibru și sunt în schimb obligați să formeze martensit. Martensitul este o soluție solidă supersaturată de carbon în -fe, cu o distorsiune semnificativă a zăbrelei și numeroase luxații interne. Acest lucru crește semnificativ duritatea:
Medium - Oțelul structural carbon (cum ar fi 45 de oțel) poate atinge o duritate de HRC55 - 60 după stingere, depășind cu mult cea a oțelului laminat la cald.
High - Oțelul structural carbon (cum ar fi 65 de oțel) poate ajunge chiar la o duritate de HRC60-65 după stingere, care se apropie de nivelul oțelului de scule obișnuit.
Această duritate ridicată îmbunătățește în mod eficient rezistența la uzură a pieselor și reduce uzura în timpul utilizării (de exemplu, ghidurile de straturi de mașină de stingere și flancurile dinților de viteze).
2. îmbunătățește semnificativ rezistența oțelului și rezistența de deformare
În plus față de duritate, stingerea crește semnificativ rezistența la tracțiune, rezistența la randament și rezistența de deformare a oțelului structural carbon. Ferrita din structura de echilibru are o plasticitate ridicată, dar o rezistență scăzută, în timp ce perla are o rezistență moderată. Cu toate acestea, martensitul poate obține o creștere de 50% -100% a forței din cauza distorsiunii rețelelor și a întăririi dislocării.
De exemplu, 45 de oțel are o rezistență la tracțiune la nivel de aproximativ 600 MPa. După stingere (fără temperare), rezistența la tracțiune crește la peste 1000 MPa, iar rezistența la randament crește de la 355 MPa la peste 800 MPa.
Pentru părțile care suportă sarcini, rezistă la impact sau rezistă la deformare (cum ar fi arbori, tije de conectare și șuruburi), rezistența ridicată după ce trebuie să se asigure că piesele nu se deformează sau nu se fractură în condiții de operare complexe, astfel încât să îndeplinească sarcina structurală - cerințe de purtare . 3. pune la bază fundamentul pentru calea de „temperatură”.
Deși oțelurile structurale de carbon obțin o duritate și rezistență extrem de ridicată după stingere, acestea au dezavantaje semnificative: stres intern ridicat în structura martensitei, ductilitate slabă și o duritate extrem de scăzută (predispusă la fractură fragilă, cu absorbția de energie de impact de obicei doar 5 - 10J). Utilizarea directă poate duce cu ușurință la eșec din cauza impacturilor minore sau a concentrațiilor de stres. Prin urmare, stingerea este rareori folosită ca „tratament termic final”, ci mai degrabă ca precursor al procesului de temperare. Funcția sa principală este de a oferi o „High - duritate, structură fundamentală de înaltă rezistență” pentru ajustările ulterioare ale performanței.
Temperarea ulterioară la diferite temperaturi (scăzută - temperatura temperaturii 150 - 250 grade, mediu - temperatura temperaturii de 350-500 grade și temperatura ridicată la temperatură de 500-650 grade) poate elimina tensiunea martensită internă și îmbunătățește duritatea, păstrând în același timp cea mai mare parte a rezistenței.
De exemplu, după stingerea și ridicarea - temperatura temperaturii (stingerea și temperarea) de 45 de oțel, duritatea este redusă la 28-32 HRC, în timp ce rezistența la tracțiune rămâne peste 800 MPa, iar absorbția de energie a impactului este crescută la peste 50J. Acest lucru atinge un echilibru ideal de „rezistență ridicată și duritate ridicată”, ceea ce îl face cea mai frecvent utilizată soluție cuprinzătoare de optimizare a performanței în fabricarea utilajelor . 4. îmbunătățirea performanței locale și îndeplinirea cerințelor „de întărire locală”
Unele părți din oțel structural din carbon nu necesită o rezistență generală ridicată (pentru a evita fragilitatea generală) și necesită doar consolidarea zonelor de lucru critice (cum ar fi suprafețele de uzură și zonele de stres concentrat). În aceste cazuri, stingerea poate obține „îmbunătățiri ale performanței locale” printr -o abordare „încălzire locală + răcire locală”.
De exemplu, șinele de ghidare a mașinilor necesită rezistență la uzură la suprafață (duritate ridicată), dar matricea feroviară de ghidare trebuie să mențină duritatea (pentru a evita fractura de impact). Acest lucru poate fi obținut prin „stingerea suprafeței de încălzire a inducției”. Aceasta implică încălzirea doar a suprafeței șinei de ghidare către austenitizare și răcirea rapidă a acesteia, formând martensit stins (duritate HRC 50-55) la suprafață, menținând în același timp structura de echilibru inițială a matricei (menținerea durității).
Pentru un alt exemplu, capul sau porțiunea filetată a unui șurub necesită forfecare și rezistență la uzură. Stingerea locală poate obține performanțe critice, evitând în același timp fragilitatea generală și reducând riscul de eșec parțial.