تسقية وتلطيف عملية المعالجة الحرارية للصلب

  أشار Lei Tingquan ، الأكاديمي من الأكاديمية الصينية للعلوم ، مرة واحدة بوضوح إلى أن الفولاذ الهيكلي الكربوني المتوسط ​​قد تم تلطيفه عند درجة حرارة عالية من 500 ~ 700 بعد التبريد العادي ، والمعروف أيضًا باسم معالجة التقسية (الكود: 515) ، وتم الحصول عليها تم تلطيف نسيج Soxhlet ، بخصائص ميكانيكية شاملة جيدة. لذلك ، فإن معالجة التبريد والتلطيف مناسبة للعمل في ظل أحمال ديناميكية كبيرة ، خاصة تحت الضغوط المركبة (الشد ، والضغط ، والانحناء ، والتواء ، والتأثير ، والتعب). عادة ما تتطلب تطابقًا جيدًا بين القوة والمتانة ، أي القوة والمتانة العالية.

  من خلال بناء مجتمع موفر للموارد وتطوير منتجات خفيفة الوزن عالية القوة ، يعد ضمانًا مهمًا للتحسين المستمر لجودة معالجة التقسية لتصنيف معالجة التقسية التقليدية والفولاذ المقسى. يعد استخدام الفولاذ المارتنسيت منخفض الكربون بدلاً من الفولاذ المقسى طريقة مهمة لتطوير المعالجة الحرارية للفولاذ الهيكلي.

أ. تصنيف جودة التعديل

  الغرض من المعالجة بالتبريد والتلطيف هو الحصول على خصائص ميكانيكية شاملة جيدة لقطعة العمل ، وليس فقط الصلابة. لذلك ، يجب تقسيم معالجة التقسية إلى ثلاث فئات وفقًا للخصائص الميكانيكية الشاملة: المتانة العالية والمتانة القوية والقوة العالية.

(1) صلابة عالية من الفولاذ

  التسقية العالية الصلابة هي قطعة الشغل بعد التسقية بدرجة حرارة عالية للغاية 650 ~ 700 ، والمعروفة أيضًا بمعالجة التقوية. لا يمكن لقطعة العمل الحصول على درجة معينة من القوة واللدونة فحسب ، بل يمكنها أيضًا الحصول على صلابة عالية جدًا. يتم سرد الخواص الميكانيكية بعد التبريد والتلطيف في الجدول 1. وهي مناسبة جدًا لتعتيم وتكوير الفولاذ المستخدم في البثق البارد والبثق على البارد ، وتعتم السحابات وأجزاء التشكيل والثني ، بالإضافة إلى تعتيم أجزاء رمح وشريط مع صلابة عالية.

الجدول 1 الخواص الميكانيكية للصلب بعد إخماده وتلطيفه بصلابة عالية

(2) صلابة قوية وتقسية من الفولاذ

  تقسية القوة والمتانة هي معالجة التقسية التقليدية. بعد التسقية ، عادة ما يتم تلطيف قطعة العمل عند 550 ~ 650 ، بهدف تحسين صلابة الفولاذ ، وجعل القوة والمتانة متطابقتين ، والحصول على خصائص ميكانيكية شاملة أعلى. نطاق تطبيق إخماد الصلابة القوي واسع جدًا ، حوالي 80 ٪ من قطع العمل الفولاذية ذات الهيكل الكربوني المتوسط ​​تعتمد هذا النوع من الإخماد. يتم سرد الخصائص الميكانيكية للفولاذ المقسى في الجدول 2.

الجدول 2 نطاق الخواص الميكانيكية بعد المعالجة بالتبريد والتلطيف للقوة والمتانة

(3) صلابة عالية القوة من الفولاذ

  يُطلق على التقسية عالية القوة أيضًا التقسية الصلبة. بعد التسقية ، يتم تقسية قطعة العمل عند درجة حرارة عالية من 500 ~ 600 ℃ ، مما يجعل قطعة العمل تحصل على مرونة ومتانة أعلى مع تحسين الصلابة والقوة بشكل كبير. هذه العملية مناسبة جدًا لتقليل الوزن ، وقطع العمل خفيفة الوزن ، مثل السحابات عالية القوة ، وقضيب الربط الفولاذي عالي القوة ، وقضيب التثبيت ، وأجزاء العمود المختلفة ومتطلبات الشغل الأخرى ذات الأداء العالي ، والعمر العالي. يتم سرد الخصائص الميكانيكية للصلب المقسى في الجدول 3.

الجدول 3 نطاق الخواص الميكانيكية بعد معالجة التبريد بالقوة العالية والتلطيف

باء تصنيف الفولاذ المقسى

  تم التأكيد في الأدبيات على أن صلابة الفولاذ هي العامل الأكثر أهمية الذي يؤثر على جودة معالجة التقسية. بالنسبة للفولاذ ذي الصلابة المختلفة ، سيكون عمق طبقة اختراق التبريد التي تم الحصول عليها بعد التسقية مختلفًا ، وستكون البنية المجهرية مختلفة ، وكذلك الخصائص الميكانيكية للتوزيع على طول القسم. كلما زادت متطلبات الأداء الميكانيكي لقطعة العمل ، خاصةً عندما يكون حجم مقطع الشغل كبيرًا جدًا ، يكون تأثير الصلابة أكبر أيضًا. لذلك ، وفقًا لمقاومة الفولاذ ، يمكن تقسيم الفولاذ المقسّى إلى أربعة أنواع: فولاذ مقسّى بأقل صلابة ، فولاذ مقسّى بصلابة منخفضة ، فولاذ مقسّى بصلابة عالية وفولاذ مقسّى بأعلى صلابة.

(1) فولاذ مقوى بأقل صلابة

  يشير الفولاذ المقسّى بأقل درجة صلابة إلى فولاذ متوسط ​​الكربون غير ممزوج (فولاذ كربوني متوسط) بقطر حرج يبلغ 15 ~ 23 مم عند إخماده بالماء عند 20 درجة مئوية ، مثل 35 فولاذ ، 40 فولاذ ، 45 فولاذ ، 50 فولاذ. 45 فولاذ (كود U20452) هو أكثر أنواع الفولاذ المقوى استخدامًا واستخدامًا في الصين ، نظرًا لأدنى مستوى من الصلابة ، فإن معالجة التبريد للفولاذ 45 مناسبة فقط لقطع العمل الصغيرة التي يقل حجم المقطع عن 25 مم.

  ولكن على مر السنين ، تجاهلت العديد من المؤسسات للتو معالجة التبريد والتلطيف لـ 45 فولاذًا ، وهي أهم خصائص الجودة ، ليس فقط حجم المقطع 60 ~ 100 مم ، ولكن حتى قطر 300 ~ 500 مم من نوع العمود الكبير قبل التسخين يستخدم العلاج أيضًا معالجة التخفيف. نظرًا لتأثير حجم المقطع ، فكلما زاد حجم قطعة العمل ، كلما انخفضت الصلابة بعد التبريد ، كانت طبقة التصلب أقل عمقًا ، وانخفضت الخواص الميكانيكية الشاملة لقطعة الشغل. خاصة بسبب بدل السيارة الخشنة (بشكل عام 3 ~ 5 مم) ، 45 قطعة عمل فولاذية بعد التبريد والتلطيف ستكون معظم قطع العمل أو كل معالجة الطبقة المتصلبة. عندما يكون قطر قطعة العمل أكبر من 60 مم ، فإن الأداء بعد التسقية بعد التقسية مشابه للأداء بعد التطبيع ؛ عندما يكون الحجم أكبر من 100 مم ، فإن السطح لا يمكنه حتى الحصول على هيكل مارتينسيت. لذلك ، يجب استخدام قطعة العمل ذات حجم المقطع الكبير من الفولاذ 45 تحت ظروف التطبيع أو تبريد السطح.

(2) فولاذ مقسّى بصلابة منخفضة

  يشير الفولاذ المقسى ذو الصلابة المنخفضة إلى الفولاذ ذي السبائك الكربونية المنخفضة بقطر حرج يبلغ 30 ~ 54 مم وقطر حرج لإخماد الزيت يبلغ 19 ~ 40 مم عند إخماده بالماء عند 20 ℃ (لا يزيد جزء الكتلة بشكل عام عن 2.5٪). يوجد بشكل أساسي 35Cr ، 40Cr ، 45Cr ، 35Mn2 ، 40Mn2 ، 45Mn2 ، إلخ. من بينها ، فولاذ 40Cr (كود A20402) هو سبائك الصلب مع أكبر استخدام في الصين. يتم استخدامه عادةً في تقسية الأجزاء ذات حجم المقطع العرضي المتوسط ​​وخصائص ميكانيكية أعلى من الفولاذ غير المخلوط (الفولاذ الكربوني).

(3) فولاذ مقسّى بصلابة عالية

  الصلب المقسى ذو الصلابة العالية يشير إلى سبائك الصلب منخفضة الكربون المتوسطة المبردة بالماء عند 20 ℃ ، القطر الحرج من 42 ~ 85mm ، القطر الحرج للتبريد بالزيت هو 30 ~ 6mm. هناك بشكل رئيسي 30CrMnSi ، 35CrMnSi ، 35CrMo ، 42CrMo ، 40CrNi الصلب ، إلخ. 35CrMo (كود A30352) و 42CrMo (كود A30422) هي أكثر أنواع الفولاذ المقسى بالكربون المتوسط ​​والمنخفض استخدامًا. إنها تتميز بشكل أساسي بالقوة العالية ، والمتانة الجيدة ، والمتانة الأعلى من الفولاذ 40Cr ، وقوة الزحف العالية والقوة الدائمة في درجة حرارة عالية ، ويمكن أن تعمل لفترة طويلة عند 500.

(4) فولاذ مقسّى بأعلى صلابة

  يشير الفولاذ المقسّى بأعلى صلابة إلى الفولاذ ذي السبائك المنخفضة الكربوني المتوسط ​​والفولاذ ذي السبائك الكربونية المتوسطة المُبرّد بالماء عند 20 ℃ ، والقطر الحرج 60 ~ 126 مم ، والقطر الحرج للتبريد بالزيت من 46 إلى 114 مم ، الأنواع الرئيسية من الفولاذ هي 40CrNiMoA (كود A50403) ، agtCrMnMo (كود A34402) ، 37CrNi3 (كود A42372) وما إلى ذلك ، وغالبًا ما تستخدم لتصنيع أجزاء عالية القوة مع قسم كبير وحمل تصادم ، مثل العمود اللامتراكز لآلة التشكيل الأفقي ، العمود المرفقي لآلة الحدادة ، قضيب ربط عالي القوة وقضيب التثبيت ، إلخ.

  الأنواع الأربعة المذكورة أعلاه من الفولاذ المقسى تغطي فقط الفولاذ المقسى المستخدم في الآلات العادية. نظرًا للتركيبات الكيميائية المختلفة ، وحجم الأقسام المختلفة ، وعمليات المعالجة الحرارية المختلفة للصلب ، لا توجد حدود صارمة بين كل نوع.

جيم- فولاذ مارتينسيت منخفض الكربون يحل محل الفولاذ المقسى

  أكد الأكاديمي Lei Tingquan بشكل خاص أن التقسية هي عملية لتحسين اللدونة والمتانة على حساب القوة ، وهو ما يضر بإمكانيات المواد. يتم استخدام التبريد القوي للفولاذ منخفض الكربون والفولاذ منخفض الكربون إلى مارتينسيت منخفض الكربون على نطاق واسع ، والذي أصبح وسيلة مهمة للعب قوة وصلابة الفولاذ وإطالة عمر أجزاء الماكينة. لذلك ، في الإنتاج الصناعي ، يمكن للتبريد القوي للفولاذ منخفض الكربون أن يحل محل جزء من معالجة التبريد والتقسية للفولاذ الكربوني المتوسط.

(1) يتم إخماد فولاذ 20Cr بقوة بمارتنسيت منخفض الكربون بدلاً من تقسية فولاذ 40Cr

  بعد التقسية عند 350 ، يتمتع فولاذ 20Cr بقوة وصلابة وليونة وصلابة أعلى من الفولاذ 40Cr المقسى. إن استخدام فولاذ 20Cr بدلاً من فولاذ 40Cr لعمل وصلة قفل أنبوب الحفر يمكن أن يقلل أو حتى يتجنب فشل مشبك الانزلاق. نظرًا لما تتمتع به من مرونة عالية ، ومتانة الكسر ، ومقاومة الصدمات المتعددة ، وانخفاض درجة حرارة التحويل الباردة والهشة (& LT ؛ -70 ℃) ، يمكن أن تحسن بشكل كبير من عمر خدمة قفل أنبوب الحفر. يتميز مارتينسيت منخفض الكربون بأداء تصنيع ممتاز ، ويبسط العملية ويقلل من التكلفة. تظهر الخواص الميكانيكية لهذين النوعين من الفولاذ بعد التسقية والتلطيف في الجدول 4.

الجدول 4 مقارنة الخواص الميكانيكية للصلب 20Cr والصلب 40Cr بعد المعالجة الحرارية

(2) يحل التبريد المكثف للمارتنسيت منخفض الكربون لـ 20 فولاذًا محل المعالجة المروية والمخففة لـ 45 فولاذ

  الغلاف المربع للناقل ذو اللوحة السلسلة مصنوع من 20 أنبوبًا فولاذيًا بدلاً من 45 فولاذيًا مقسى ، 20 أنبوبًا فولاذيًا من خلال 900 ℃ X7min تسقية الناس 10 ٪ محلول مائي كلوريد الصوديوم ، 160 ℃ × 30 دقيقة تقسية ، صلابة 42 ~ 46HRC ، القوة من الصلب 45 زيادة بنسبة 40 ٪ ، وتبسيط العملية ، والتجميع لا يحدث تمزق ، والتشويه الصغير ، وتحسين كفاءة إنتاج جودة المنتج زادت أكثر من 1 مرة.

  جعل مسمار مفصل ذراع الرافعة من 20 فولاذًا بدلاً من 45 فولاذًا. تم تقوية دبوس توصيل ذراع الرفع في الأصل بـ 45 فولاذ. تم إخماد جزء من نهايات ثقب الفتحة 6 مم ، 20 فولاذ ، 1000 × 4.5 ~ 5 دقائق ، في ماء الغسول بنسبة 5 ٪ ~ 15 ٪ (جزء الكتلة) ، بدون صدع.

(3) تسخين فولاذ 20CrMnTi يحل محل تقسية فولاذ 40CrMnTi

  بعد المعالجة الحرارية ، يتم سرد الخصائص الميكانيكية لصلب 20CrMnTi و 40CrMnTi في الجدول 5.

الجدول 5 مقارنة الخواص الميكانيكية لصلب 20CrMnTi و 40CrMnTi بعد المعالجة الحرارية

د- الخلاصة

(1) الغرض الرئيسي من التقسية هو الحصول على خصائص ميكانيكية شاملة جيدة لقطعة الشغل. وفقًا لتصنيف الخواص الميكانيكية ، يمكن تقسيم quenchants إلى ثلاثة أنواع: quenchants عالية المتانة ، و quenchants المتينة القوية ، و quenchants عالية القوة.

(2) القابلية للتصلب هي أهم خصائص الجودة التي تؤثر على جودة معالجة التقسية. وفقًا للصلابة ، يمكن تقسيم الفولاذ المقسى إلى 4 فئات: أدنى ، وأدنى ، وأعلى ، وأعلى صلابة.

(3) يعتبر فولاذ مارتينسيت منخفض الكربون طريقة مهمة لتطوير المعالجة الحرارية للصلب الهيكلي بدلاً من الفولاذ المقسى.