1. المفاهيم الأساسية لتصلب الفولاذ
يتم تسخين الفولاذ Subeutectoid إلى ما يزيد عن AC3 ، والصلب سهل الانصهار ، ويتم تسخين الفولاذ المفرط القصي إلى أعلى من Ac1 (أقل من Accm) ، ثم يتم تبريده بسرعة أكبر من Vk بعد الحفاظ على الحرارة. تسمى عملية المعالجة الحرارية لتحويل الأوستينيت إلى مارتينسيت تصلب الفولاذ. يعتبر تصلب مارتينسيت هو الوسيلة الرئيسية لتصلب الفولاذ ، وبالتالي فإن الغرض من تصلب الفولاذ هو الحصول على مارتينسيت وتحسين الخواص الميكانيكية للصلب. يعتبر تصلب الفولاذ أهم عملية معالجة حرارية للصلب وأيضًا واحدة من أكثر العمليات استخدامًا في المعالجة الحرارية.
مثال على تأثير الفولاذ بعد التصلب
2. درجة حرارة تسخين تصلب الفولاذ
يجب اختيار درجة حرارة التبريد وفقًا لمبدأ الحصول على حبيبات الأوستينيت الدقيقة ، وذلك للحصول على بنية مارتينسيت جيدة بعد التبريد. تكون درجة حرارة التبريد للصلب تحت الجلد أعلى بشكل عام من Ac3 30 ~ 50 ℃ ، ويمكن الحصول على هيكل Martensite دقيق موحد بعد التبريد. إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة للغاية ، فإن حجم حبيبات الأوستينيت سيؤدي إلى هيكل مارتينسيت كبير ، مما يؤدي إلى تفاقم الخواص الميكانيكية للصلب ، وخاصة تقليل اللدونة والمتانة. إذا كانت درجة حرارة التبريد أقل من Ac3 ، فسيتم الاحتفاظ بالفريت غير المنحل في هيكل التبريد ، مما يقلل من قوة وصلابة الفولاذ.
يتم تحديد درجة حرارة التبريد بشكل أساسي وفقًا للنقطة الحرجة للفولاذ:
فولاذ سوبيوتكتويد: Ac3 أعلى من 30 ~ 50 ؛
الفولاذ سهل الانصهار والفولاذ المفرط: Ac1 أعلى من 30 ~ 50 ℃ ؛
بالنسبة للصلب الهيكلي منخفض السبائك وفولاذ الأدوات عالي السبيكة ، قد تكون درجة حرارة التبريد أعلى من أجل تسريع عملية التوهين بالنظر إلى تأثير عناصر صناعة السبائك.
3. تحديد وقت التسخين لتصلب الفولاذ
يتكون وقت التسخين من وقت التسخين ووقت الانتظار. وقت التسخين هو الوقت اللازم لارتفاع الأجزاء من درجة حرارة الفرن إلى درجة حرارة التبريد ، ويُؤخذ على أنه بداية وقت التثبيت. يشير وقت الحفاظ على الحرارة إلى الوقت اللازم للأجزاء لتحترق وإكمال عملية التوطين. عادة ما يتم تقدير وقت التسخين بالصيغة التجريبية أو يتم تحديده بالتجربة. في الإنتاج ، غالبًا ما يتم تحديد التسخين المعقول ووقت الانتظار من خلال التجارب لضمان جودة قطعة العمل.
4. وسط تسقية تصلب الفولاذ
يُطلق على وسيط التبريد المستخدم لتبريد الفولاذ من حالة الأوستينيت إلى درجة الحرارة الأقل من نقطة MS وسط التبريد. يجب أن تكون خصائص التبريد لوسط التبريد المثالي هي: التبريد البطيء فوق 650 درجة مئوية لتقليل الإجهاد الحراري للتبريد قدر الإمكان ؛ يجب إجراء التبريد السريع بين 650 و 400 لتجنب تحول البرليت أو تحول Bainite. تحت منطقة درجة حرارة 400 درجة مئوية ، يجب أن يبطئ بالقرب من السيدة التبريد من أجل تقليل إجهاد تحويل الأوستينيت المهر الذي تنتجه المنظمة قدر الإمكان. يشيع استخدام وسط تبريد المياه ، محلول ملحي أو قلوي ، وأنواع مختلفة من الزيوت المعدنية وما إلى ذلك. خصائص تبريد الماء ليست مثالية ، في نطاق 650 ~ 400 بارد مطلوب ، سعة التبريد صغيرة. وفي حاجة إلى درجة حرارة باردة بطيئة 400 ℃ ~ منطقة نقاط MS ، قدرة التبريد وكبيرة. بالإضافة إلى ذلك ، كان لدرجة حرارة الماء تأثير أكبر على قدرة تبريد الماء. يستخدم الماء بشكل أساسي في التبريد بالحجم الصغير والشكل البسيط لقطع الشغل المصنوعة من الفولاذ الكربوني. يمكن أن يؤدي المحلول الملحي أو القلوي إلى زيادة درجة الحرارة بشكل ملحوظ مما يعزز من قدرته على التبريد ، وتتمثل ميزة الزيت المعدني في أن قدرة التبريد في منطقة درجات الحرارة المنخفضة أقل بكثير من قدرة الماء ، في حين أن العيب هو أن قدرة التبريد في منطقة درجات الحرارة المرتفعة أقل أيضًا.
5. طريقة تسقية تصلب الفولاذ
من أجل الحصول على هيكل التبريد المطلوب ومنع التشوه والتشقق ، يجب دمج وسط التبريد الحالي مع طرق التبريد المختلفة ، بما في ذلك التبريد أحادي السائل ، والتبريد بسائل مزدوج ، والتبريد المتدرج ، والتبريد المتساوي الحرارة.
أ. التبريد بسائل واحد: إخماد قطعة الشغل المؤكسدة في وسيط واستمر في تبريدها إلى درجة حرارة متوسطة. مناسب لقطع الشغل المصنوعة من الفولاذ الكربوني وسبائك الفولاذ بشكل بسيط ، ماء لقطع العمل الكبيرة ، زيت لقطع الشغل الصغيرة.
طريقة التبريد المزدوج للسائل: إنها قطعة الشغل الأوستينية التي يتم إخمادها في أول وسيط تبريد قوي ، يتم تبريدها إلى درجة حرارة قريبة من نقطة MS ، ثم قدرة التبريد أضعف للتبريد الفوري لوسط التبريد ، حتى الانتهاء من تحول طور مارتينسيت. مناسبة لقطع العمل من الصلب الكربوني كبيرة الحجم. بشكل عام ، باعتباره وسيطًا لمياه التبريد السريع ، يعتبر الزيت وسيط تبريد بطيء.
طريقة التبريد المتدرج: تستخدم لإخماد قطعة العمل المؤكسدة في حمام الملح أو الحمام القلوي عند نقطة MS بدرجة حرارة أعلى قليلاً من درجة حرارة الفولاذ للحفاظ على الحرارة. عندما تكون درجة الحرارة الداخلية والخارجية لقطعة العمل موحدة ، يتم إخراج قطعة العمل بعد ذلك من الحمام وتبريدها بالهواء إلى درجة حرارة الغرفة لإكمال عملية التحول المارتنزيتي.
د. التبريد المتساوي الحرارة: إنها طريقة تبريد لقطع الشغل المؤكسدة ليتم إخمادها في حمام ملح فوق نقطة MS ، والاحتفاظ بها في وقت متساوي الحرارة بدرجة كافية لتحويلها إلى بنية Bainite منخفضة ، ثم إخراجها وتبريدها بالهواء إلى درجة حرارة الغرفة . إنها مناسبة للأجزاء الصغيرة ذات الأشكال المعقدة ومتطلبات الحجم الدقيقة والوظائف المهمة.
6. صلابة وتصلب الفولاذ
(1) الصلابة
تشير صلابة الفولاذ إلى قدرة الفولاذ المؤكسد على الحصول على مارتينسيت بعد التسقية ، والذي يتم التعبير عنه بعمق طبقة الاختراق وتوزيع الصلابة الذي يتم الحصول عليه عن طريق تبريد الفولاذ في ظل ظروف محددة. في الإنتاج ، يتم استخدام قطر التبريد الحرج أيضًا بشكل شائع لتمثيل صلابة الفولاذ ، ويتم التعبير عن ما يسمى بقطر التبريد الحرج بواسطة D0. في ظل نفس ظروف التبريد ، كلما كان D0 أكبر ، كانت صلابة الفولاذ أفضل.
(2) العوامل المؤثرة على الصلابة
العامل الرئيسي الذي يؤثر على الصلابة هو التركيب الكيميائي ، باستثناء Co ، حيث تزيد عناصر السبائك المذابة في الأوستينيت من الصلابة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن توحيد الأوستينيت وحجم الحبوب ووجود عامل مكافئ ثانٍ يؤثر جميعها على الصلابة.
(3) تحديد الصلابة وطريقة تمثيلها
هناك العديد من الطرق لتحديد الصلابة ، وأكثرها استخدامًا هي "طريقة التبريد في النهاية" ، والتي يشار إليها باسم اختبار التبريد النهائي. أثناء الاختبار ، تم تسخين العينة القياسية أولاً إلى درجة حرارة التوهين ، وبقيت لمدة 30 ~ 40 دقيقة ، ثم تم وضعها على طاولة اختبار التبريد النهائي للتبريد باستخدام رذاذ الماء.
(4) تطبيق الصلابة
من السهل إخماد قطعة العمل ذات الصلابة العالية ، مع تنظيم وأداء موحدين ؛
عندما يتم إخماد قطعة العمل ، يمكن استخدام وسيط التبريد بقدرة تبريد أقل لتقليل إجهاد التبريد.
يمكن اختيار الفولاذ ذو الصلابة الكبيرة لقطعة عمل كبيرة ومعقدة لضمان أداء تنظيمي موحد ومتسق ؛
عندما تكون صلابة سطح قطعة العمل عالية ، ومتانة القلب جيدة ، يمكنك اختيار الفولاذ منخفض الصلابة.
(5) تصلب الفولاذ: يشير إلى قدرة الفولاذ على التصلب أثناء التبريد ، ويعبر عنه بالصلابة القصوى التي يمكن الحصول عليها من Martensite المخمد ، ويعتمد على كمية الكربون في مارتينسيت ، وكلما زاد محتوى الكربون ، ارتفاع تصلب.
