הבנה מהירה של קולינג (Quenching)

קירור מהיר, או quenching, הוא תהליך טיפול חום אבן הפינה במטולגיה. זה כרוך חימום סגסוגת מתכת לטמפרטורה גבוהה מסוימת - לעתים קרובות מעל נקודת הטרנספורמציה הקריטית שלה - ולאחר מכן קירור אותו במהירות על ידי ⁇ במדיום כגון מים, שמן, פולימר, או אוויר מאולץ.טמפרטורה פתאומית זו מחלישה את המיקרו של ⁇ במצב לא נוזלי, למנוע היווצרות של שלב רך בדרך כלל לפתח את החוזקות מכנית.

המדע מאחורי קווינצ'ינג

כאשר ⁇ מחומם, האטומים שלה מקבלים אנרגיה וסידור לאחור לתוך שלב של זמן גבוה - עבור פלדה, זה austenite (מבנה מעוקב ממוקד פנים) כמו הקרקפת המתכת, אטומים מתחילים להתפוגג כדי ליצור שלבים בשלב איטי יותר זמן כגון סגסוגת אחורית או פניניט. עם זאת, אם קירור הוא מהיר מספיק, דיפוזיה הוא מדוכא, ואת ausite דרך atens פנימי מטבולית לחץ דם חזק הוא מעודן עם לחץ דם חזק.

Cooling Mediums ושיעורים

הבחירה של quench בינוני מתכתיב את קצב הקירור ואת המיקרו-מבנה וכתוצאה מכך מים מספק את הקירור האגרסיבי ביותר - מעל 200 מעלות צלזיוס לשנייה בטווח הטמפרטורה הקריטי - אבל יכול לגרום עיוות או סדק עקב מיצוי חום לא אחיד. שמן מציע תשואה איטית יותר אחידה (בדרך כלל 50-100 מעלות צלזיוס לשנייה), צמצום הלחץ התרמי תוך כדי השגת מרטן ברבים של פחמן פוליקומים.

טרנספורמציה מיקרו-מבנהית שנחנך על ידי קירור מהיר

קירור מהיר משנה ביסודו את המיקרו של ⁇ מתכת.הטרנספורמציה הדרמטית ביותר היא היווצרות של מרטן בתוך סגסוגת מפרה, אבל מערכות אחרות כגון אלומיניום, טיטניום, ו ⁇ המבוססים על נחושת גם עוברים שינויים בשלב זה.בסגסוגת אלומיניום, quenching מאפקטים של טיפול חום פתרון מאפשר משקעים קשים: אטומים צלולים נשמרים בפתרון מוצק ולאחר מכן צורה של precipitates במהלך היווצרות מהירה של מחזורית קמצום יכול להיות דיכוי בשלב מאוחר יותר, לא יכול להיות חזק יותר של סגסוגת זמן קצר לאחר מכן, כי הוא חזק.

יצירת Martensite ב Steel

היווצרות מרטן היא דיפוזה, טרנספורמציה כי מתרחשת כמעט מידידי כאשר שיעור הקירור עולה על השיעור הקריטי. דגנים austenite הם הסתחרמים או lath בצורת צלחת מרטן בצורת lath בצורת קיבולת: בפלדות פחמן גבוה, המרטן הוא קשה וגלוע עקב תכולת פחמן גבוהה; פלדות פחמן נמוך, lath מציעה כוח טוב של זמן רב יותר כמו סגסוגת לאחור, אבל גם לחץ פנימי של זמן לא יכול להיות קשה על פני השטח.

שינויים בשלב אחר

לא כל ⁇ צורה מרטן על quenching.לדוגמה, בסגסוגת אלומיניום רבים, קירור מהיר לאחר פתרון למנוע את המשקעים של אטומים solute, שמירה על פתרון מוצק על על על-טבעי מצב זה ואחריו ההזדקנות מלאכותית לייצר סגסוגת מהירה למנוע סגסוגת דקת כיבוד מערכת ניקוי - תהליך ידוע כמו משקעים קשים.

אפקט של קירור מהיר על חוזק Tensile

הכוח הרבני של ⁇ מתכת גדל באופן משמעותי על ידי קירור מהיר, בעיקר באמצעות הצגת מכשולים מיקרו-אורטוריים המונעים את תנועת פירוק הפירוק.בפלדות מרטיניות, חוזק העפיל יכול להגדיל מ -500 MPa במדינה annealed עד למעלה מ 2000 MPa לאחר quenching ומזג. זה מגיע ממקורות מרובים: חיזוק מוצק מפחמן; פירוק מן הדחיסות גבוהה של דגנים, אך לעתים קרובות נכשלים קשים, אך לא ניתן להגדיל את הלחץ חזק.

הכחשה וחיזוק מכניזם

[ה] היווצרות מהירה של מרטן מציג צפיפות גבוהה מאוד של פירוק משקל - על פי סדר 1006FLT:012scaleFLT:1 ל 1003FLT:2133063 סנטימטרים מהירים יותר של צפיפות בצורת סגסוגת 4-2FLT:5 אלה disconsoled אינטראקציה עם אחד ועם אטומי פחמן, יצירת מבנה מסבך אשר מתנגד לעיוות נוסף בין רמות פחמן:

סחר-offs: כוח לעומת דוקטריביליות

בעוד שכוח עשרות גדל באופן דרמטי לאחר קירור מהיר, דוקטריות – כפי שנמדד על ידי הסתמכות במבחן רבילי – בדרך כלל טיפות.לדוגמה, פלדה פחמן פשוטה המציגה 25% אורך במצב הנורמלי עשוי להראות רק 2–5% אירוורציה לאחר ייבוש של חלקי חילוף חומרים קלים (למשל, הפחתה מהירה של כוח) זה הוא גם מתועדות: אותם תכונות מיקרו-מבנה כי פירוק (כלומר, 000), כלומר, 000, 000, 000, כדי להפחית את דרישות מהירות גבוהה של כוח, 000) עבור דחיסהספקות גבוהה יותר, 000).

גורמים המשפיעים על ההשפעה של קירור מהיר

מספר משתנים קובעים כמה כוח רב הפין גדל על ידי quenching וכמה אחיד הנכסים מושגים לאורך כל חלק. אלה כוללים את קצב הקירור, את ההרכב הכימי של ⁇ , את הגיאומטריה ואת הגודל של המרכיב, ואת המיקרו הראשוני מבנה לפני התעלמות.גורמים אלה יכולים להוביל לקשה, עיוות או סדק.

Cooling Rate and Hardenability

שיעורי קירור מהירים יותר בדרך כלל תוצאה של כוח רבילי גבוה יותר, אבל רק אם שיעור הקירור עולה על השיעור הקריטי של סגסוגת זו.בפלדה, שיעור הקירור הקריטי מוגדר על ידי דיאגרמת CCT קסום - זה חייב להיות מהיר מספיק כדי להחמיץ את האף של פנינים או bainite להתחיל עקומה.com: 0hardenabilityFLT:1 של סגסוגת הוא מדד קשה כדי להיות מגובה עד 10 פעמים יותר, 000 קלוש, אפילו יותר, 000 קלושט, 000.

Alloy ההרכב

(האיפור הכימי של ⁇ מכתיב לא רק את הכוח הרב-עוצמה לאחר quench, אלא גם את התגובה לטיפולים הבאים.תוכן פחמן הוא האלמנט המשפיע ביותר בפלדה: כל פחמן 1% יכול להגדיל את העוצמה המרה על ידי כ 300 HV, אבל גם עלייה של סגסוגת AlLT-of-of-of-of-to-Crelig2, כמו סיליקון ומניגן, מחזקים את המטריקס, בעוד אלמנטים כמו וניל ו-Fgium-Fgumcreligumreligumcreligumreligumrecebn-Creligine-Creligine-Creligine, יש צורך ב-Creligine-Creligine-Crelig 2, למשל, למשל, למשל, למשל, לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה, בתנאי סגסוגת:

גודל סעיף וגיאומטריה

חלקים מקלעים יותר לאט במרכז מאשר על פני השטח בשל מסה תרמית וקצב העברת חום נמוך דרך החומר.זה תוצאות ב ⁇ של כוח מפני פני השטח ועד הליבה - תופעה הנקראת FLT:0mass EffectFLT 1 בפינות עגולות (אפילו פינות גדולות של מעבר חם) או ליהוק מורכב, המרכז עשוי לא להשיג מבנה מרמטי מלא, המוביל לעשרות סולמות נמוך יותר בריכוזיות של ריכוז גבוה יותר (ה) עם סגסוגת קשה).

מחקרים: קירור מהיר במערכות Alloy שונות

היישום של קירור מהיר משתנה באופן נרחב בין משפחות מתכת. בעוד העקרונות הם אוניברסליים, כל מערכת מציגה אתגרים ייחודיים והטבות. להלן הם מחקרים מקרה עבור פלדות פחמן, ⁇ אלומיניום, ⁇ טיטניום, הממחיש כיצד חוזק רב הפין מושפע וכיצד הפרמטרים הם אופטימיזציה.

פחמן פלדה

פלדה פחמן קבוע (למשל, 1045, 1095) הם בדרך כלל מכווצים לייצר כלי חיתוך אינטנסיביים, מעיינות, ורכיבים עמידים על אופניים, לאחר הפחתה של 800-900 מעלות צלזיוס, ריצוף במים או ארסם יכול להניב מבנה מרטן חזק יותר עם חוזקות מרותק של מעל 1800 MPa עבור 1095, עם פחמן נמוך יותר, זהה בשימוש רק על ידי פחמן נמוך של פחמן, 000.

אלומיניום Alloys

⁇ אלומיניום המשמשים אווירול (למשל, 2024, 7075, 6061) עוברים תהליך קירור מהיר שונה.לאחר טיפול חום ב- 500 מעלות צלזיוס, הם מוצפים במים קרים (10-30 מעלות צלזיוס) כדי למנוע אטומים פתורים במהירות פתרון מוצק (אך ורק עלייה משמעותית של לחץ דם) לאחר מכן, כלומר, בטווח של 70-75 מעלות צלזיוס, 255 גרם להפחתה מהירה של לחץ MPa) רק לאחר עלייה משמעותית של מחזור ההזדקנות.

טיטניום Alloys

⁇ טיטניום, כגון Ti-6Al-4V, לעתים קרובות מכווצים כדי לתמרן את שתי נקודות אלפא-beta מיקרו-מבנה, כאשר הם מחוממים לתוך שדה שלב הבטא (above -980 ° C עבור Ti-6Al-4V) ובאופן מהיר מטווח של לחץ דם מהיר (אך כרוך בחוזק איטי יותר) עם לחץ דם גבוה יותר (F) עם לחץ דם נמוך יותר מאשר לחץ דם נמוך יותר (מגובה) עם לחץ דם נמוך יותר) עם לחץ דם נמוך יותר מאשר לחץ דם גבוה יותר (מגובה)

יישומים תעשייתיים ופוסט-Quench Treatments

קירור מהיר הוא חלק בלתי נפרד לייצור של רכיבים גבוהים בתעשיות רבות.עם זאת, החומר כפי שמצופה משמש לעתים רחוקות ישירות - טיפוליםפוסט-קונצ'ים מוחלים כדי לייעל את מאזן הכוח, הפשטות, הקשידות, והיציבות הממדית.הטיפול הנפוץ ביותר שלאחר-קנץ' הוא מזג. אחרים כוללים טיפול Cryogenic (עבור פלדה) והזדקנות (עבור סגסוגת מורדים).

הפיתוי

(Tempering) הוא תהליך מחממת (או ברזל מרגנטי) בטמפרטורות מתחת לנקודת הטרנספורמציה הקריטית התחתונה (בדרך כלל 150–650 מעלות צלזיוס) במהלך מזג, אטומי פחמן מתפוגגים מתוך הציפוי של 1,400 מעלות צלזיוס) כדי ליצור כלי נזיקין גבוה יותר (למשל, מלטיט, FeFillos:03FLT C), וחלקם של פחות מ-75 יחידות מסחר, אך ורק לאחר ירידה מהירה של 104% מחוזקות נמוכה יותר.

Cry Treatmentogenic

טיפול Cryogenic כרוך קירור quench פלדה לטמפרטורות תת-אפס (לעתים קרובות −80 ° C כדי −196 מעלות צלזיוס) כדי להפוך את כל austenite נשמר לתוך מנשט. במהלך quenching, כמה austenite עשוי להישאר ללא transformed כי הלחץ מרטן הוא בדרך כלל ללבוש לחץ עצום על ידי ירידה במשקל, ולאחר מכן הוא המשיך לחץ על ידי ירידה חלקית.

הזדקנות (Precipitation Harding)

עבור ⁇ כי הם משקעים-Hardenable (למשל, 2xxx, 6xxx, 7xxx סדרה אלומיניום; כמה סגסוגת ניקל; פלדה מסוימות כמו PH 17-4), קירור מהיר מטמפרטורת פתרון הוא רק הצעד הראשון.לאחר quench, חומר הוא במצב קבוע של עלייה במשקל של 50 רגל (למשל, ירידה מהירה) או ירידה מהירה בטמפרטורה גבוהה (הזדקנות טבעית) או מלאכותית בטמפרטורות גבוהות יותר (100 מעלות צלזיוס) עבור אטומים מהירים כדי למנוע אטומים מהירים יותר.

מסקנה

(הופנה מהדף Renching) הוא טכניקה עוצמתית להגדלת כוחם של סגסוגת מתכת על ידי גרימת משאבים שאינם חיוניים (aquilibrium microstructures), כגון Tentensite או supersaturated פתרונות מוצקים.הגודל של מסד הנתונים תלוי בגורמים כגון קירור, סגסוגת וגאומטריה חלקית.