Acél temperálása
A temperálás olyan hőkezelési eljárás, amelyben a kioltott munkadarabot A1 alatti hőmérsékletre melegítik, meghatározott ideig tartják, majd szobahőmérsékletre hűtik. A kioltott acélt nem szabad közvetlenül felhasználni; temperálásnak kell alávetni, ami meghatározza az acél mikroszerkezetét és tulajdonságait, és döntő fontosságú hőkezelési lépés.
A temperálás célja
A kívánt mechanikai tulajdonságok eléréséhez
Edzés után a munkadarab keménysége nagy, de rugalmassága és szívóssága alacsony. A különböző alkatrészekre vonatkozó eltérő teljesítménykövetelmények teljesítése érdekében a temperálást a kioltott mikrostruktúra módosítására, a keménység beállítására és a ridegség csökkentésére használják, ami a munkadarab kívánt mechanikai tulajdonságait eredményezi.
A munkadarab méreteinek stabilizálására
Az oltás során keletkező martenzit és visszatartott ausztenit instabil szerkezetek, amelyek idővel lebomlanak, méret- és alakváltozásokat okozva. A temperálás a kioltott mikrostruktúrát stabillá alakítja át, biztosítva, hogy a munkadarab megőrizze méretét és alakját a használat során.
A csillapításból eredő belső feszültségek csökkentése vagy megszüntetése
A kioltás jelentős belső stresszt okoz. Ha nem oldják meg azonnal a megeresztéssel, ezek a feszültségek a munkadarab deformálódását vagy akár megrepedését okozhatják.
Átalakulások a kioltott acél megeresztése során
A kioltott martenzit és a visszatartott ausztenit metastabil fázisok, amelyek szobahőmérsékletről A1 alá temperálva ferritre és karbidokra bomlanak. A konkrét átalakulások a temperálási hőmérséklettől függenek:
Martenzit bomlása ( 200 fok vagy annál kisebb )
80 fok alatti temperálással nem történik jelentős mikroszerkezeti változás, kivéve a martenzitben lévő szénatomok csoportosulását. 80 és 200 fok között a martenzit bomlásnak indul, a szénatomok ε--karbidokként (Fe2.4C) válnak ki, ami csökkenti a martenzit széntúltelítettségét és csökkenti a tetragonalitást. Mivel a temperálási hőmérséklet alacsony, a felesleges szénnek csak egy része válik ki, így a martenzit túltelített szilárd szénoldatként -Fe-ben marad. A finom ε-karbidok a túltelített -szilárd oldat határfelületein diszpergálódnak, koherens kapcsolatot tartva fenn (ahol a fázishatárokon lévő atomokat a két kristályrács osztja meg). Ezt a kevésbé túltelített -szilárd oldatból és ε-karbidokból álló mikrostruktúrát tempered martenzitnek nevezik. Az ε-karbidok finom és erősen diszpergált természete miatt az acél keménysége nem csökken jelentősen, ha 200 fok alatti temperálást végeznek. Az ε-karbidok kiválása azonban csökkenti a rácstorzulást, csökkenti a kioltási feszültséget, és kissé növeli az acél plaszticitását és szívósságát.
A visszatartott ausztenit bomlása (200-300 fok)
A visszatartott ausztenit hasonlít az alulhűtött ausztenithez, így temperációs átalakulási termékei megegyeznek az alulhűtött ausztenitével hasonló hőmérsékleti viszonyok között, és a hőmérséklettől függően martenzitet, bainitet vagy perlitet képeznek.
Amikor az acélt 200 fok és 300 fok között temperálják, a martenzit tovább bomlik, és a visszatartott ausztenit alacsonyabb bainitté kezd átalakulni (200 - 300 fok az alsó bainit átalakulási tartomány). Ebben a hőmérséklet-tartományban a kioltási feszültség tovább csökken, de a keménység nem csökken jelentősen.
Karbidok átalakítása (250-450 fok)
Amikor 250 fok fölé temperálják, a szénatomok megnövekedett diffúziós képessége miatt az ε-karbidok fokozatosan stabil cementitté alakulnak át. 450 fokkal az összes ε-karbid erősen diszpergált cementitté alakul. A szén folyamatos kiválása a -szilárd oldat széntartalmát egyensúlyi szintre csökkenti, ferritté változtatva, bár tűszerű-formájú marad. Ezt a tűszerű ferritből és erősen diszpergált cementitből álló szerkezetet tempered troostitnak nevezik. A 45-ös acél edzett troostit szerkezetét az alábbi ábra mutatja. Ezen a ponton az acél keménysége csökken, szívóssága és plaszticitása tovább növekszik, és a kioltási feszültség szinte megszűnik.
A cementit aggregációja és növekedése, valamint a ferrit átkristályosítása (450-700 fok)
450 fok felett az erősen diszpergált cementit fokozatosan finom részecskékké szferoidizálódik, és a hőmérséklet emelkedésével ezek a részecskék nőnek. Ezzel egyidejűleg a ferrit 500 fok és 600 fok között újrakristályosodni kezd, és léc- vagy tűszerű formákból sokszögű szemcsékké alakul át.
Ezt a sokszögű ferritmátrixon elosztott szemcsés cementitből álló szerkezetet tempered szorbitnak nevezik. A 45-ös acél edzett szorbit szerkezete az alábbi ábrán látható. Ha a hőmérsékletet tovább emeljük 650 –A1 fokra, a szemcsés cementit megdurvul, és poligonális ferritből és nagyobb szemcsés cementitből, tempered perlitből álló mikrostruktúrát képez.
Az edzett acél átalakulása az edzés során különböző hőmérsékleti tartományokban megy végbe. Még ugyanazon a temperálási hőmérsékleten is többféle átalakulás történhet. Az edzett acél tulajdonságai ezektől a mikroszerkezeti változásoktól függenek, amelyek viszont befolyásolják a mechanikai teljesítményét. Általában a temperálási hőmérséklet emelkedésével a szilárdság és a keménység csökken, míg a hajlékonyság és a szívósság javul, és ezek a változások egyre hangsúlyosabbak magasabb hőmérsékleten.
A temperálás típusai és alkalmazásai
Az acél mikroszerkezetét és tulajdonságait meghatározó elsődleges tényező a megeresztési hőmérséklet. A temperálást három típusra osztják a hőmérséklet és a keletkező mikrostruktúra alapján:
Alacsony-hőmérsékletű hőkezelés (150-250 fok)
Alacsony-hőmérsékletű temperálás edzett martenzit eredményez. A cél az edzett acél nagy keménységének és kopásállóságának megőrzése, miközben csökkenti a belső feszültséget és ridegséget, valamint javítja a hajlékonyságot és a szívósságot. Ezt a módszert főleg nagy-széntartalmú és ötvözött acélokhoz használják vágószerszámokban, mérőszerszámokban, hidegsajtoló szerszámokban, gördülőcsapágyakban, karburált alkatrészekben és felületi-edzett alkatrészekben. A temperálás utáni keménység jellemzően 58-64 HRC között van.
Közepes{0}}hőmérséklet (350-500 fok)
Ez a módszer temperált troostitot eredményez. Célja a nagy folyáshatár, rugalmassági határ és jelentős szívósság elérése. A közepes-hőmérsékletű temperálást elsősorban különféle rugalmas alkatrészekhez és forró-megmunkálási szerszámokhoz használják. Az edzés utáni keménység általában 35-50 HRC között van.
Magas{0}}hőmérsékletű temperálás (500-650 fok)
Ezzel a módszerrel temperált szorbitot állítanak elő. A cél az erő, a keménység, a hajlékonyság és a szívósság egyensúlyának elérése. Amikor az oltást és a magas hőmérsékletű temperálást kombinálják, a folyamatot általában "hűtésnek és temperálásnak" nevezik. Széles körben használják kritikus szerkezeti elemekhez autók, traktorok és szerszámgépek (például hajtórudak, csapok, fogaskerekek és erőátviteli tengelyek) gyártásában. A megeresztés utáni keménység általában 200-330 HBW.
Bár az acél keménységi értékei a normalizálás és az oltás{0}}edzés után meglehetősen hasonlóak, a gyártás során a kritikus szerkezeti elemek általában nem normalizálódnak, hanem kioltáson{1}}mennek. Ennek az az oka, hogy a temperált szorbit mikroszerkezete szemcsés cementitből áll, míg a normalizálásból nyert szorbit réteges cementitből áll. Ezért az edzett és edzett acél nem csak nagyobb szilárdságot mutat, hanem jobb rugalmassággal és szívóssággal is rendelkezik a normalizált állapothoz képest.
A kioltás és a temperálás a végső hőkezelési folyamatként vagy a felületedzés és a kémiai hőkezelés előtti előkezelésként szolgálhat. Mivel az edzett acél keménysége nem magas, könnyű megmunkálást és alacsony felületi érdesség értékeket tesz lehetővé.
A három gyakori megeresztési módszeren túlmenően egyes erősen{0}}ötvözött acélok magas-hőmérsékletű lágyításon mennek keresztül, 20–40 fokkal A1 alatt, hogy edzett perlitet kapjanak a szferoidizáló izzítás alternatívájaként.
A megeresztés során történő alapos mikroszerkezeti átalakulás érdekében a munkadarabot anyagtól, hőmérséklettől, vastagságtól, terheléstől és hevítési módtól függően megfelelő ideig, általában 1 és 3 óra közötti temperálási hőmérsékleten kell tartani. A megeresztés utáni hűtési módszernek nincs sok hatása a szénacél teljesítményére, de az új feszültségek kiváltásának elkerülése érdekében a munkadarabokat általában lassan, levegőn hűtik az edzés után.
Lépjen kapcsolatba velünk
További információért kérjük, lépjen kapcsolatba velünk ametal@welongpost.com.
