Demir-karbon alaşımlarının ısı tedavisi sırasında kullanılan soğutma ortamı, alaşımın son mikroyapısını şekillendiren temel prensipleri, en zorlama ve dayanıklılık, ve güç - metaluristler ve üretim mühendisleri için, mikroyapıyı nasıl farklı soğutma yöntemlerinin belirli performans kriterlerine uygun olduğunu anlamak için temel bir anlayıştır.

Soğutma ve faz Dönüşümlerinin Temelleri

Bir demir karbon alaşımı austenite faz bölgesine ısıtılır (özellikle A)) veya A)[Dört 3 ) sıcaklık, mikro yapı, yüz üstü metre (FCC) demirden oluşan tek fazlı bir sıvıyakırıklık, ısınır ve sonraki aşamalardan birine veya daha fazla dönüştürür.

Yavaş soğutma oranlarında, yakın denge koşulları karbon difüzyon için yeterli zaman sağlar ve ferrite ve incitliğin nüksiyetini ve korneasyonunu yapar. orta oranlarda, bainite - ferrit ve çimento yapısı - çok yüksek oranda, karbon azaltıcı ve difüzyonu bastırılır.

Soğutma Medya ve Özellikleri

Her soğutma ortası farklı bir oranda ısıyı alır, ısı transfer kat ve soğutma eğrisi ile ölçülmelidir. Ortadaki seçim, kırılma riski ile istenen mikro yapıyı dengelemelidir ve kalıcı stres.

Hava Soğutması

Hava soğutma, yaygın endüstriyel uygulamalar arasındaki en yavaş yöntemdir, soğutma oranları genellikle hava hızı ve yarı geometriye bağlı olarak 1-10 °C /s ile değişir ve bozulma riskini azaltır, ancak aşınmaya dayanıklı alaşımlar için yeterli bir sertlik elde edemez. Air soğutma, nispeten yumuşak ve endük mikroyapı oluşturur, sonraki işlem veya form oluşturmak için uygundur.

Fırın Soğutma

Fırın soğutması, aynı zamanda ek olarak da bilinir, en yüksek yumuşaklık ve hızlarda, fırında kontrollü bir hızda alaşımı soğutmayı içerir, genellikle 0.1-1 °C /s. Bu son derece yavaş soğutma, koarse inite ve spheroidized, yüksek boyutlu stabilite için uygun parçaları sağlar.

Petrol Quenching

Petrol giderliği hava ve su arasında bir soğutma oranı sunar, genellikle 50-200 °C /s kritik sıcaklık aralığında (800-500 °C) Petrolün kaynar özellikleri - 1040 veya 4140 gibi, çatlakları azaltın. Çeşitli yağlar (hızlı, geleneksel, marquenching) için kullanılır.

Su Quenching

Su gideri en agresif yöntemlerden biridir, soğutma oranları 1000 °C /s in the inciite burun bölgesinde, yüksek ısı ekstraksiyonu hızla bastırır difüzyon dönüşümleri ve etkili formlar martensite bile düşük maliyet çelikleri ile ilgilidir. Ancak, keskin termal gradient ve dönüşüm stresi genellikle karmaşık geometrilerde ve çatlaklarda bozulma ve çatlaklara yol açar.

Polimer Quenching

Polimer giderleri, polialkylene glycol (PAG) çözümleri gibi, su ve petrol arasında bir tunable soğutma oranı sunar. Yoğunlaşma ve sıcaklık ayarlaması ile, soğutma eğrisi, alaşımın zorlaştırılması için uyarlanabilir. Polimer giderleri buhar battaniye aşamasını azaltır ve daha eşit bir ısı transferini sağlar, bozulma ve çatlakları azaltır.

Soğutma Oranı ve Mikroyapı: A detailed Look

Soğutma üzerine austenitenin dönüşümü, soğutma hızının işlevi olarak son mikroyapıyı tahmin etmek için, bir sıcaklık-zaman ızgara üzerinde sabit bir şekilde ısıtılır.Bir alaşım kompozisyonu için, bu diyagramlar, son mikroyapıyı soğutma oranı işlevi olarak tahmin eder.

Ferrite ve Pearlite Formation

Çok yavaş soğutma oranları (örneğin, fırın soğutma), CCT yolu, proeutectoid ferrite (in hipoeutectoid çelikleri) ve incit. ferrite nükleansları ve çimentolular, artan miktardaki ısıtımı zenginleştirirken, yüksek çözünürlükte ve yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte meydana gelir.

Baini Formasyon

Orta hızlı soğutma (örneğin, petrol gideri, ancak daha yüksek sıcaklıklarda (400-550 °C) önce martente burunu kaçırmadan önce yavaş yavaşlayın, Fecdt ile birlikte (FLT:0)[FLT 1:0)[Dönemli)

Martensite Formasyon

Soğutma oranı kritik soğutma oranını aşıyor (örneğin, incinit ve bainite burunlardan kaçınmak için yeterince hızlıdır), austenite, martensiteye kadar martensiteye kadar (Dönetici) bir yüksek doygunluk mekanizması ile başlar.

Alloy Kompozisyonunun Rolü

Kumaş kompozisyonu ciddi şekilde kritik soğutma oranını etkiler ve sonuçlanan mikroyapı. Karbon içeriği doğrudan sabitlenebilirliği etkiler - martensiteyi belirli bir soğutma hızında şekillendirme yeteneği. Yüksek karbon, M) ısıyı azaltır ve CCT eğrilerini doğruya değiştirir (daha yavaş soğutma oranlarına kadar), martensiteyi oluşturmak için daha kolay hale getirir.

Flonese, kromyum, nikel, molybdenum ve boron gibi elementler, karbonun difüzyonunu geciktirerek ve aynı zamanda boron'un küçük bir ekini teşvik eder (0.001–0.003), M)[FLT))[FLT 1:0)

Soğutma ortamı seçimi genellikle alaşımın zorlanabilirliğine bağlıdır. Low-hardenability çelikler (örneğin, 911 1045) kalın bölümlerde tam martensiteye ulaşmak için su gider. Medium-hardenability çelikler (örneğin, 4140) bu ilişkiler, karışık mikroyapıları (örneğin, devasa bölümler için kullanılan ısı tedavilerini tasarlamak için gereklidir.

Mikroyapı-Mechanical Property Correlations

Demir karbon alaşımlarının mekanik özellikleri doğrudan hacimdeki düşüşle bağlantılıdır, morfoloji ve mikro kurucuların dağılımı ile bağlantılıdır. Martensite, yüksek karbonlu martensite için 2500 MPa'ya kadar (yaklaşık% 5'i) sahiptir, ancak elongasyon genellikle aşağıda% 5'i yüksek çözünürlükte azaltır ve sertliği artırmak için gerekli olan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte.

Soğutma ortamı istenen mikroyapısal dengeyi elde etmek için seçilir. Örneğin, bir dişli veya yatak takmak yüksek aşınma direnci gerektirir (ve yağ veya polimer çözümünde giderilir ve ısıtılabilir.

Heat Tedavisinde Pratik Değerlendirme

Distortion ve Residual Stres

Geometri, bölüm kalınlığı ve gider orta akış, diferansiyel termal sözleşme ve dönüşüm hacmi değişikliklerine yol açıyor. Bunlar, savaş veya çatlaklara neden olabilecek kalıcı stresler yaratır. Hızlı soğutma medya (su) exacerbate bu sorunları, özellikle karmaşık geometrilerde ve yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaşlayıcı bir banyoda (petrol, polimer bozulma) ısıtılır.

Quench Severity ve Hardenability

Kadit ciddiyet (H-value) hala su ile ilgili bir orta fikre sahip bir ısının ısıtılmasının bir ölçüsüdür.Bir çelik sınıfı için, gerekli soğutma oranı, kesit kalınlığına bağlıdır. Jominy end-quench testi, aşırı derecede şiddetli bir şekilde kırılmaya neden olabilir.

Çevre ve Güvenlik Faktörleri

Geleneksel petrol ve su giderleri çevresel ve güvenlik endişeleri vardır: petrol yangınları, duman ve tasarruf; su buhar patlamaları. Polimer gidericileri azaltılabilir ateş tehlikesi ve daha düşük çevresel etkisi için giderek daha fazla kabul edilir. Ancak, tutarlı soğutma eğrilerini korumak için hassas bir kontrol gerektirir. Modern gider sistemleri, filtrasyonları ve sıcaklık kontrolü sağlar.

Vaka Çalışmaları: Soğutma Orta Seçimleri Uygulama

[FONT:0)Otomatik Axle Shafts: [DÜDÜT:1] Made from Atari 4140 çelik, bu miller yüksek güç ve sertlik gerektirir. Seçilmiş soğutma ortası genellikle sıcak petrol (60-80 °C) 5-10 mm'nin tutarlı bir martensitik derinliğine ulaşmak için kullanılır.

[FONT:0]Hand Tools (Wrenches, Hammers): [DFLT:1), genellikle temiz bölümlerde inmek için gerekli soğutma oranını sağlar, ancak betonun 1045 veya 1050 karbon çelikinin temizlenmesi gerekir.

[FONT=0)Large Forgings (Rotor Shafts): [Döneticileri için ürpere dayanıklı çeliklerden yapılmış ultra-large bileşenleri (örneğin, 2.25Cr-1Mo), soğutma oranı büyük bir bozulma ve çatlaklardan kaçınmak için yavaş olmalıdır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Soğutma ortamı, demir-karbon alaşımlarının ısı tedavisinde belirleyici bir değişkendir, son mikroyapıyı tahmin edin ve sonuç olarak, mekanik özellikleri. Hava, fırın, petrol, su ve polimer giderleri, soğutma oranları ve faz dönüşümleri, mühendislere tam olarak laboratuvar malzemelerinin hazırlanmasına izin verir.

Ayrıca okuma

  • [FONT:0)ASM International – Heat Treating Society Resources).
  • [0]Wikipedia – Quenching (Metallurgy)).
  • [0]Standal Isıtma Dergisi - Quenching Articles).