خواص مکانیکی مواد فلزی و دانش فرآیند عملیات حرارتی

خواص مکانیکی مواد فلزی به رفتار مواد فلزی تحت اثر بار خارجی یا اثر ترکیبی بار و عوامل محیطی (دما، متوسط و سرعت بارگذاری) اشاره دارد.
خواص مکانیکی متداول فلزات در جدول زیر نشان داده شده است:

خواص مکانیکی فلزات

شاخص خواص مکانیکی فلزی که معمولاً استفاده می شود

استحکام - قدرت

استحکام تسلیم، استحکام کششی، استحکام شکست

پلاستیک

ازدیاد طول، کاهش سطح، شاخص سخت شدن کرنش

قابلیت ارتجاعی

مدول الاستیک (سفتی)، حد الاستیک، حد متناسب

سختی

سختی برینل، سختی ویکرز، سختی راکول

سختی

چقرمگی استاتیک، چقرمگی ضربه، چقرمگی شکست

خستگی

قدرت خستگی، عمر خستگی، حساسیت درجه خستگی

خوردگی تنشی

ضریب شدت میدان تنش بحرانی خوردگی تنش، نرخ رشد ترک خوردگی تنش

منحنی تنش-کرنش کششی فولاد کم کربن تحت بار استاتیکی تک محوری

تصویر

منحنی نیروی کششی-کشش فولاد ملایم

1. بخش oa: تغییر شکل الاستیک

2. بخش ab: تغییر شکل الاستیک به علاوه تغییر شکل پلاستیک

3. بخش Bcd: تغییر شکل آشکار پلاستیک، پدیده تسلیم و ازدیاد طول نمونه تحت شرایطی که نیرو اساساً بدون تغییر باقی بماند.

4. منحنی بخش دسی بل: تغییر شکل الاستیک به علاوه تغییر شکل پلاستیکی یکنواخت

5. نقطه B: پدیده گلویی رخ می دهد، مقطع محلی نمونه به وضوح کاهش می یابد، ظرفیت باربری نمونه کاهش می یابد، نیروی کششی به حداکثر مقدار می رسد و نمونه در شرف شکستن است.

شاخص قدرت

استحکام به توانایی یک ماده برای مقاومت در برابر تغییر شکل پلاستیک و شکستگی اشاره دارد.

1. قدرت تسلیم

٪cf٪83s ٪7b٪7b٪7b٪7b1٪7d٪7d٪7d٪7d Fs٪2fS0

Fs: نیروی کششی (N) که نمونه در هنگام تسلیم متحمل می شود. S{0}}: سطح مقطع اولیه نمونه (mm).

2. استحکام کششی

حداکثر تنش کششی که نمونه قبل از شکستن متحمل می شود منعکس کننده حداکثر مقاومت تغییر شکل یکنواخت ماده است.

٪cf٪83b ٪7b٪7b٪7b٪7b1٪7d٪7d٪7d٪7d Fb٪2fS0

σb اغلب به عنوان پایه ای برای انتخاب مواد و طراحی مواد شکننده استفاده می شود.

شاخص پلاستیک

پلاستیسیته توانایی یک ماده برای تغییر شکل پلاستیک تحت بار استاتیکی بدون شکست است.

1. ازدیاد طول پس از شکست

درصد کشیدگی طول گیج پس از شکستن نمونه به طول گیج اصلی.

δ{{0}}(L1-L0)/L*100 درصد

L0: طول سنج. L1: طول سنج قطعه آزمایش پس از شکستن.

2. کاهش مساحت

درصد حداکثر کاهش سطح مقطع در مورد جمع شده نمونه به سطح مقطع اولیه.

Ψ{0}}(A0-A1)/A0 *100 درصد

A0: سطح مقطع اولیه نمونه. A1: سطح مقطع گردن پس از شکستگی.

شاخص قدرت

استحکام به توانایی یک ماده برای مقاومت در برابر تغییر شکل پلاستیک و شکستگی اشاره دارد.

1. قدرت تسلیم

٪cf٪83s ٪7b٪7b٪7b٪7b1٪7d٪7d٪7d٪7d Fs٪2fS0

Fs: نیروی کششی (N) که نمونه در هنگام تسلیم متحمل می شود. S{0}}: سطح مقطع اولیه نمونه (mm).

2. استحکام کششی

حداکثر تنش کششی که نمونه قبل از شکستن متحمل می شود منعکس کننده حداکثر مقاومت تغییر شکل یکنواخت ماده است.

٪cf٪83b ٪7b٪7b٪7b٪7b1٪7d٪7d٪7d٪7d Fb٪2fS0

σb اغلب به عنوان پایه ای برای انتخاب مواد و طراحی مواد شکننده استفاده می شود.

شاخص پلاستیک

پلاستیسیته توانایی یک ماده برای تغییر شکل پلاستیک تحت بار استاتیکی بدون شکست است.

1. ازدیاد طول پس از شکست

درصد کشیدگی طول گیج پس از شکستن نمونه به طول گیج اصلی.

δ{{0}}(L1-L0)/L*100 درصد

L0: طول سنج. L1: طول سنج قطعه آزمایش پس از شکستن.

تصویر

2. کاهش مساحت

درصد حداکثر کاهش سطح مقطع در مورد جمع شده نمونه به سطح مقطع اولیه.

Ψ{{0}}(A0-A1)/A0*100 درصد

A0: سطح مقطع اولیه نمونه. A1: سطح مقطع گردن پس از شکستگی.

شاخص کشش

سختی: توانایی یک ماده برای مقاومت در برابر تغییر شکل الاستیک در هنگام تنش.

E=σ/ε

σ: تنش کششی. ε: کرنش کششی

ریزساختار به شاخص عملکرد مکانیکی حساس نیست و آلیاژسازی، عملیات حرارتی و تغییر شکل پلاستیک سرد تاثیر کمی بر آن دارد.

شاخص های عملکرد مکانیکی مهم برای انتخاب مواد مکانیزم ها و اجزای سازنده:

◄پرتو محرکه باید استحکام کافی داشته باشد، در غیر این صورت در هنگام بلند کردن اجسام سنگین به دلیل انحراف بیش از حد باعث ایجاد لرزش می شود.

◄ ابزار ماشین و دوک پرس، تخت و میز کار برای اطمینان از دقت ماشینکاری الزاماتی برای استحکام دارند.

◄ اجزای اصلی مانند موتورهای احتراق داخلی، سانتریفیوژها و کمپرسورها باید از استحکام کافی برای جلوگیری از لرزش برخوردار باشند.

سختی

توانایی سطح محلی یک ماده برای مقاومت در برابر تغییر شکل پلاستیک و شکست.

شاخصی برای اندازه گیری نرمی و سختی مواد است و معنای فیزیکی آن مربوط به روش آزمایش است.

روش های تست سختی: سختی برینل، سختی راکول، سختی ویکرز، سختی شور، سختی لیب، سختی موهس

(1) سختی برینل

تنش متوسط در واحد سطح، یعنی ضریب نیروی آزمایش p و سطح کروی فرورفتگی.

تصویر

< 450HB: The test indenter is a quenched steel ball, the hardness symbol is HBS;

<650HB: The test indenter is cemented carbide, and the hardness symbol is HBW.

فرمول تجربی:

فولاد کم کربن: σb≈3.6HBS;

فولاد کربن بالا: σb≈3.4HBS.

دامنه کاربرد: برای اندازه گیری چدن خاکستری، فولاد ساختاری، فلزات غیر آهنی و مواد غیر فلزی و غیره استفاده می شود.

مزایا و معایب:

مقدار اندازه گیری شده دقیق تر و قابل تکرار است.

مواد ناهمگن بافت قابل اندازه گیری؛

برای آزمایش محصولات نهایی و قطعات نازک مناسب نیست.

اندازه گیری زمان بر و ناکارآمد است.

(2) سختی راکول

مقدار سختی ماده با اندازه گیری عمق فرورفتگی بیان می شود و هر {0}}.002 میلی متر معادل 1 واحد سختی راکول است.

دو نوع تورفتگی وجود دارد:

1. مخروط الماس با زاویه مخروط =120 درجه،

2. یک توپ فولادی کوئنچ شده کوچک با قطر Φ1.588mm.

فرمول محاسبه سختی راکول:

HR{0}}(kh)/0.002

تورفتگی 1: k=0.2mm; دندانه دار 2: k=0.26mm.

خط كش

نماد سختی

نوع سر

کل نیروی آزمایش F/N

اندازه گیری محدوده سختی

نمونه های کاربردی

HRC

مخروط الماس

1471

20-70

فولاد سخت شده، چدن با سختی بالا، چدن چکش خوار پرلیتی

مدیریت منابع انسانی HRB

توپ فولادی Φ1.588mm

980.7

20-100

فولاد ملایم، آلیاژ مس، آهن چکش خوار فریتی

HRA

مخروط الماس

588.4

20-88

کاربید، فولاد ورق سخت شده، فولاد سخت شده موردی

مزایا و معایب:

تست ساده، راحت و سریع است.

فرورفتگی کوچک است و محصول نهایی و قطعات نازک را می توان اندازه گیری کرد.

داده ها به اندازه کافی دقیق نیستند، برای بدست آوردن مقدار متوسط باید سه نقطه اندازه گیری شود.

مواد ناهمگن مانند چدن نباید آزمایش شوند.

(3) سختی ویکرز

مقدار سختی با توجه به نیروی آزمایش در واحد سطح فرورفتگی محاسبه می شود.

فرورفتگی یک هرم چهار گوش الماس با زاویه 136 درجه بین دو سطح مخالف است.

محدوده اندازه گیری :

اغلب برای اندازه گیری قطعات نازک، پوشش ها، لایه های سطحی پس از عملیات حرارتی شیمیایی و غیره استفاده می شود.

مزایا و معایب:

اندازه گیری دقیق و طیف وسیعی از کاربردها (سختی از بسیار نرم تا بسیار سخت)؛

محصولات نهایی قابل اندازه گیری و قطعات نازک؛

سطح مورد نیاز نمونه بالا و کار فشرده است.

چقرمگی ضربه

توانایی یک ماده برای مقاومت در برابر آسیب تحت بارهای ضربه ای.

انرژی ضربه ای که Ak در هنگام شکستن نمونه مصرف می شود:

Ak ٪ 7b٪ 7b0٪ 7d٪ 7d mgH ٪ e2٪ 80٪ 93 mgh (J)

مقدار چقرمگی ضربه ak انرژی ضربه مصرف شده در واحد سطح مقطع در بریدگی نمونه است.

ak ٪7b٪7b٪7b1٪7d٪7d٪7d٪7d 7d ٪2f S0 (J٪2fcm٪c2٪b2)

ارزش ak پایین - مواد شکننده:

بدون تغییر شکل آشکار در هنگام شکستن، درخشش فلزی، کریستالی.

ارزش ak بالا - مواد سخت:

تغییر پلاستیک آشکار، شکستگی خاکستری و فیبری، کسل کننده است.

تصویر

چقرمگی شکست

مکانیک شکست: با فرض اذعان به وجود ترک‌های ماکروسکوپی در قطعات ماشین، پارامترهای مکانیکی جدید مختلفی برای انتشار ترک ایجاد می‌شود و معیار شکست و چقرمگی شکست مواد اجسام ترک‌خورده پیشنهاد می‌شود.

تصویر

خستگی

پدیده خستگی:

پدیده شکستگی ناشی از آسیب تجمعی قطعات یا اجزای فلزی تحت اثر طولانی مدت تنش و کرنش نوسان.

ویژگی های خستگی:

(1) خستگی یک شکست با تاخیر زمانی چرخه کم تنش است و تنش شکست اغلب کمتر از استحکام کششی ماده یا حتی مقاومت تسلیم است.

(2) خستگی یک شکستگی شکننده و ناگهانی است و هیچ نشانه آشکاری از تغییر شکل قبل از شکستگی وجود نخواهد داشت که بسیار خطرناک است.

(3) خستگی نسبت به بریدگی ها، ترک ها و عیوب ساختاری بسیار حساس است و بسیار گزینشی است.

حد خستگی σ-1:

بالاترین مقدار تنش که در آن یک ماده تحت سیکل های تنش متعدد بدون شکستگی خستگی قرار می گیرد.

حد خستگی شرایط:

حداکثر مقدار تنشی که می تواند 107 چرخه تنش را بدون شکست تحمل کند.

فرمول تجربی استحکام خستگی فولاد:

σ-1= (0.45-0.55)σb

یا σ-1= 0.27(σs به علاوه σb)

σ-1p= 0.23(σs به علاوه σb）

02
فرآیند عملیات حرارتی

تعریف: فرآیند تغییر ساختار داخلی فلز یا آلیاژ جامد از طریق گرم کردن، حفظ حرارت و سرد کردن برای به دست آوردن خواص مورد نیاز.

تصویر

هدف: یکی بهبود عملکرد فرآیند مواد و اطمینان از پیشرفت روان پردازش بعدی است. این عملیات حرارتی، عملیات پیش گرمایی نامیده می شود. مورد دیگر بهبود عملکرد مواد و افزایش طول عمر قطعات است. این عملیات حرارتی عملیات حرارتی نهایی نامیده می شود.

طبقه بندی عملیات حرارتی:

عملیات حرارتی معمولی (چهار آتش سوزی: بازپخت، عادی سازی، خاموش کردن، معتدل کردن)

عملیات حرارتی سطح (کوئنچ سطح، عملیات حرارتی شیمیایی)

سایر عملیات حرارتی (عملیات حرارتی خلاء، عملیات حرارتی تغییر شکل و غیره)

دگرگونی ریزساختاری فولاد یوتکتوئید در طول گرمایش

چهار مرحله در فرآیند تبدیل پرلیت به آستنیت:

(1) هسته سازی آستنیت.

(2) رشد آستنیت.

(3) باقی مانده Fe3C حل می شود.

(4) همگن سازی آستنیت.
تصویر

تصویر

تبدیل ساختاری فولاد در طول خنک شدن

تبدیل خنک کننده آستنیت: آستنیت یک فاز پایدار بالای نقطه بحرانی A1 است و زمانی که در زیر A1 سرد شود به فاز ناپایدار تبدیل می شود و تغییر ساختار رخ می دهد.

اهمیت: ساختار و خواص فولاد را پس از عملیات حرارتی تعیین می کند. برای همان فولاد، دمای گرمایش و زمان نگهداری یکسان است، اما روش سرمایش متفاوت است و خواص پس از عملیات حرارتی کاملاً متفاوت است.

تصویر

خواص مکانیکی فولاد 45 تا 840 درجه حرارت داده شده و تحت شرایط خنک کاری مختلف سرد می شود

روش خنک کننده

٪cf٪ 83b٪ 2fMpa

٪cf٪ 83s٪ 2fMpa

δ/ درصد

ψ/ درصد

سازمان HRC

خنک شدن با کوره

519

272

32.5

15~18

خنک کننده هوا

657~706

333

15~18

45~50

18~24

خنک شدن در روغن

882

608

18~20

40~50

خنک کننده آب

1078

706

7~8

12~14

52~60

ایجاد منحنی تبدیل همدما آستنیت فوق سرد در فولاد یوتکتوئید (روش سختی متالوگرافی)

همچنین به عنوان "منحنی TTT" (منحنی زمان - دما - تبدیل) شناخته می شود، زیرا شکل آن شبیه "C" است، اغلب به آن "منحنی C" می گویند.

تصویر

با کمک "منحنی C"، می توان درک کرد که آستنیت تحت شرایط مختلف خنک کننده به چه نوع ساختاری تبدیل می شود و خواص محصولات تبدیل شده، مبنایی نظری برای فرمولاسیون صحیح و انتخاب فرآیندهای عملیات حرارتی فراهم می کند.

منحنی C و محصولات تبدیل فولاد یوتکتوئیدی

تصویر

1) تبدیل نوع پرلیت (همچنین به عنوان تبدیل دمای بالا نیز شناخته می شود)

دمای تبدیل: A1 ~ 550 درجه؛ محصول تبدیل: پرلیت

A1 ~ 6500 درجه: ورق پرلیت ضخیم تر است، P (پرلیت-پرلیت)

6500 درجه ~ 6000 درجه: لایه پرلیت نازک تر است، S (سوربیت-سوربیت)

6000 درجه ~ 5500 درجه: لایه پرلیت بسیار ریز است، T (troolstite)

تصویر

ضخامت لایه‌های لایه‌ای فریت و سمنتیت پرلیت به دمای تبدیل مربوط می‌شود. هر چه دما پایین تر باشد، لاملاهای پرلیت ظریف تر می شوند. لایه ها نازک تر می شوند، استحکام و سختی افزایش می یابد و چقرمگی پلاستیک افزایش می یابد.

2) تبدیل بینیتی (همچنین به عنوان تبدیل دمای متوسط نیز شناخته می شود)

دمای انتقال: 550-Ms (230 درجه)

محصول تبدیل: بینیت B (بینیت) - مخلوطی از F فوق اشباع و سمنتیت.

تصویر

550 ~ 350 درجه: بینیت بالایی (بالا B) ساختار پر، استحکام و انعطاف پذیری کم، شکنندگی بالا.

350 درجه ~ خانم: بینیت پایین (ب پایین) ساختار سوزن مانند، عملکرد جامع خوب.

تصویر

3) تبدیل مارتنزیتی (همچنین به عنوان تبدیل دمای پایین نیز شناخته می شود)

دمای انتقال: Ms (230 درجه) ~ Mf

محصول تبدیل: مارتنزیت (مارتنزیت) به علاوه A' (آستنیت باقیمانده)

مارتنزیت: محلول جامد فوق اشباع کربن تشکیل شده در -Fe که با M نشان داده می شود.

طبقه بندی:

مارتنزیت کم کربن ( مارتنزیت کم کربن ) : لت مانند ، با استحکام و شکل پذیری بالا . همچنین به عنوان لت M (مارتنزیت لت) شناخته می شود.

مارتنزیت با کربن بالا (مارتنزیت با کربن بالا): عدسی شکل، ورقه مانند، با برجستگی در وسط. دارای استحکام بالا، اما شکل پذیری ضعیف و شکنندگی بالا است.

تصویر] [تصویر

منحنی C فولاد هیپویوتکتوئیدی

تصویر

منحنی C فولاد هایپریوتکتوئید

تصویر

منحنی خنک کننده تبدیل پیوسته آستنیت فوق خنک (منحنی CCT) (تبدیل خنک کننده مداوم)

تصویر

بازپخت

تعریف: حرارت دادن فلز تا دمای معین، نگهداری آن برای مدت کافی و سپس سرد کردن آن با سرعت مناسب.

هدف:

غلات را تصفیه کنید؛

کاهش سختی و بهبود عملکرد شکل دهی و برش فولاد؛

استرس داخلی را از بین ببرید.

طبقه بندی: با توجه به هدف و ویژگی های فرآیند آنیل، می توان آن را به بازپخت کامل، آنیل ناقص، بازپخت همدما، آنیل کروی، آنیل تنش زدایی و غیره تقسیم کرد.

بازپخت کامل

l دامنه کاربرد: فولاد هیپویوتکتوئید

دمای گرمایش: Ac3 به اضافه 30-50 درجه

l هدف: اصلاح ساختار، کاهش سختی، بهبود ماشینکاری،

استرس داخلی را از بین ببرید

l بافت دمای اتاق: F به اضافه P
تصویر

بازپخت کروی

دامنه کاربرد: فولاد یوتکتوئید و فولاد هایپریوتکتوئید

دمای گرمایش: Ac1 به علاوه 20 ~ 30 درجه

هدف: کروی کردن Fe3CⅡ مشبک یا پوسته پوسته شدن

سازمان: پرلیت کروی

تصویر

آنیل همدما

فرآیند: حرارت دادن به Ac1 به علاوه 30 تا 50 درجه یا Ac3 به علاوه 30 تا 50 درجه، پس از گرم نگه داشتن، به سرعت خنک شدن تا دمای زیر Ar1، زمانی که A به بافت نوع P تبدیل شد، آن را از کوره خارج کرده و با هوا خنک کنید. .

سازمان: کلاس P

مزایا: زمان بازپخت کوتاه، ساختار یکنواخت

تصویر

آنیلینگ امدادی

هدف: حذف استرس پسماند

گرمایش

دما: گرمایش T

کاربرد: از بین بردن تنش داخلی باقیمانده از قطعات ریخته گری، آهنگری، جوشکاری و غیره.

تصویر

بازپخت هموژنیزاسیون (بازپخت انتشاری)

هدف: حذف تفکیک ترکیب یکنواخت، سازماندهی

دمای گرمایش: AC3＋150-250 درجه

سازمان: فولاد هیپویوتکتوئید P به علاوه F است.

کاربرد: عمدتاً برای شمش های فولادی آلیاژی، ریخته گری و آهنگری با الزامات کیفیت بالا استفاده می شود.

تبلور مجدد آنیل

فرآیند: گرم کردن تا 50-150 درجه کمتر از Ac1، یا T به اضافه 30-50 درجه، گرم نگه داشتن و خنک شدن آهسته.

هدف: از بین بردن سخت شدن کار و بازیابی انعطاف پذیری و چقرمگی فولاد.

کاربرد: از بین بردن سختی کاری قطعات کار پس از کار سرد. مانند بازپخت در وسط فرآیند کشیدن سیم فولادی.

عادی سازی

تعریف: فرآیند عملیات حرارتی که در آن قطعه کار تا 30-50 درجه بالاتر از Ac3 یا Accm گرم می‌شود، پس از حفظ حرارت از کوره خارج می‌شود و در هوا سرد می‌شود.

هدف:

فولاد کم کربن: افزایش سختی و تسهیل برش.

فولاد Hypereutectoid: سمنتیت ثانویه مشبک را که برای کروی شدن فسفر مفید است حذف می کند.

فولاد با کربن متوسط و فولاد کم آلیاژ با کربن متوسط: استرس زیاد نیست و الزامات عملکرد بالا نیست، که می تواند به عنوان عملیات حرارتی نهایی استفاده شود.

تصویر

خاموش کردن

تصویر

هدف: به دست آوردن ساختار تحت M یا B و بهبود سختی و مقاومت در برابر سایش فولاد.

انتخاب دمای خاموش کردن

فولاد Hypoeutectoid: AC3 به اضافه 30-50 درجه ;

فولاد یوتکتوئید و فولاد هایپریوتکتوئید: AC1 به اضافه 30-50 درجه.

تصویر

خنک کننده کوئنچ کلید تعیین کیفیت کوئنچ است و نرخ خنک کننده ایده آل باید مطابق شکل باشد.

بالاتر از 650 درجه، آهسته، کاهش تنش حرارتی

650-400 درجه، سریع، اجتناب از منحنی C

زیر 400 درجه، کند، تنش انتقال فاز را کاهش می دهد

تصویر

محیط خاموش کننده معمول استفاده می شود

در حال حاضر، مواد خنک کننده متداول در تولید، روغن، آب و آب نمک هستند و ظرفیت خنک کنندگی آنها به طور متوالی افزایش می یابد.

آب: توانایی خاموش کردن قوی، اما نقاط نرمی روی سطح قطعه کار وجود دارد که به راحتی تغییر شکل داده و ترک می‌خورند.

آب نمک: توانایی خاموش کردن قوی تر است، سطح قطعه کار صاف و تمیز است، بدون لکه های نرم است، اما تغییر شکل و ترک خوردن آن آسان تر است.

روغن: توانایی کوئنچ ضعیف است، اما قطعه کار به راحتی تغییر شکل داده و ترک نمی خورد

روش معمول خنک کننده کوئنچ (روش خنک کننده کوئنچ)

تصویر

خلق و خوی

تعریف: تصویر

هدف اصلی معتدل کردن

استرس داخلی را از بین ببرید و شکنندگی را کاهش دهید

ابعاد بافت و قطعه کار پایدار

کاهش سختی، بهبود انعطاف پذیری

تغییرات در ساختار و خواص تلطیف

دگرگونی ساختاری فولاد خاموش شده در حین تمپر عمدتاً در مرحله گرمایش رخ می دهد. با افزایش دمای حرارت، ساختار فولاد خاموش شده چهار مرحله تغییر می کند.

1. تجزیه مارتنزیت

مرحله تمپرینگ: هنگام تلطیف در<100°C, the structure does not change; when heating at 100~200°C, martensite will decompose.

سازمان به دست آمده: مارتنزیت تمپر شده M بار (محلول جامد فوق اشباع).

عملکرد تغییر می کند: استرس درونی به تدریج کاهش می یابد و عملکرد اساساً ثابت می ماند.

2. تجزیه آستنیت باقی مانده

مرحله تلطیف: 200-300 درجه . A' تجزیه می شود و به B تبدیل می شود.

سازمان به دست آمده: M (مارتنزیت مزاج) نشان می دهد

تغییرات عملکرد: تنش بیشتر کاهش می یابد و استحکام و سختی کمی کاهش می یابد.

3. تجزیه مارتنزیت کامل شده و سمنتیت تشکیل می شود

مرحله تلطیف: 300-400 درجه . کاربیدهای ε تبدیل به سمنتیت پایدار می شوند.

سازمان به دست آمده: Tempered Troostite، به نمایندگی از T (Tempered Troostite).

تغییرات عملکرد: استرس داخلی اساسا حذف می شود، سختی کاهش می یابد و چقرمگی پلاستیک افزایش می یابد.

4. رشد و بازیابی سنگدانه Fe3C و تبلور مجدد محلول جامد

مرحله دمپر: بالای 400 درجه فاز شروع به بازیابی می کند و تبلور مجدد در بالای 500 درجه رخ می دهد.

سازمان به دست آمده: سوربیت معتدل، با نمایندگی S (سوربیت مزاج).

تغییرات عملکرد: عملکرد کلی خوب به دست می آید.

ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد سکوریت شده

مهارت

دمای تلطیف

( درجه )

بافت بعد از تمپر

سختی پس از تمپر (HRC)

امکانات

استفاده کنید

تلطیف دمای پایین

150-250

من برگشتم

58-64

سختی بالا، مقاومت در برابر سایش بالا؛ شکنندگی، کاهش استرس داخلی

فولاد ابزار،

بلبرینگ های غلتشی، قطعات کربن دار و غیره

حرارت متوسط

250-500

T برگشت

35-50

حد الاستیک بالاتر و حد تسلیم، با انعطاف پذیری و چقرمگی خاص

فولاد فنری،

قالب کار داغ

تلطیف دمای بالا

500-600

S برگشت

25-35

عملکرد کلی خوب

بخش های مهم ساختاری

روند کلی خواص مکانیکی در حین تمپر تغییر می‌کند: با افزایش دمای تلطیف، استحکام و سختی فولاد کاهش می‌یابد و پلاستیسیته و چقرمگی افزایش می‌یابد.

عملیات حرارتی سطحی (Surface Heat Treatment)

عملیات حرارتی سطحی: فرآیند عملیات حرارتی که فقط سطح قطعه کار را گرم می کند تا ساختار و خواص آن تغییر کند.

طبقه بندی: خاموش کردن سطح و عملیات حرارتی شیمیایی.

در تولید، قطعات زیادی وجود دارند که نیاز به سطح و هسته دارند تا خواص متفاوتی داشته باشند. به طور کلی، سطح دارای سختی بالا، مقاومت در برابر سایش بالا و استحکام خستگی است. در حالی که هسته به پلاستیک و چقرمگی بهتری نیاز دارد.

در این مورد، شروع از انتخاب ماده به تنهایی یا استفاده از روش های عملیات حرارتی معمولی نمی تواند نیازهای آن را برآورده کند. راه حل این مشکل عملیات حرارتی سطحی است.

خاموش کردن سطح

تعریف: یک فرآیند عملیات حرارتی که فقط سطح قطعه کار را خاموش می کند (به علاوه تلطیف می کند).

هدف: سفت و سخت کردن سطح قطعه کار.

فولاد برای سخت شدن سطح: فولاد ساختاری کربن متوسط (0.4 درصد -0.5 درصد محتوای کربن)

روش ها: سخت شدن سطح با حرارت القایی و سخت شدن سطح با حرارت شعله.

کوئنچ سطح القایی

اصل اساسی: سیم پیچ القایی با جریان متناوب تغذیه می شود - جریان گردابی ایجاد می کند (اثر پوستی) → A را در سطح به دست می آورد → M را با خنک کردن آب به دست می آورد.

طبقه بندی:

گرمایش القایی فرکانس بالا:

200~300kHz، 0.5~2.5mm;

گرمایش القایی فرکانس متوسط:

0.5~10kHz، 2~10mm;

گرمایش القایی فرکانس برق:

50 هرتز، 10-20 میلی متر.
قانون: هرچه فرکانس جریان بیشتر باشد، عمق لایه سخت شده کمتر است.

خاموش کردن سطح حرارت با شعله

تعریف: خاموش کردن سطح حرارتی شعله استفاده از شعله های اکسی استیلن (یا سایر گازهای قابل احتراق) برای گرم کردن سطح قطعات و سپس خاموش کردن سریع آنها است. عمق لایه سخت شده معمولاً 2 تا 6 میلی متر است.

کاربرد: مناسب برای تولید تک تکه و دسته ای کوچک.

عملیات حرارتی شیمیایی فولاد

تعریف: فرآیند عملیات حرارتی که در آن یک قطعه فولادی در یک محیط فعال در دمای معینی نگهداری می شود تا اجازه دهد یک یا چند عنصر به سطح آن نفوذ کنند تا ترکیب شیمیایی، ساختار و عملکرد آن را تغییر دهند.

طبقه بندی: با توجه به عناصر نفوذ شده مختلف، عملیات حرارتی شیمیایی را می توان به کربور کننده، نیتروژن، کربونیتر، بورون کننده، آلومینیوم و غیره تقسیم کرد.

فرآیند اساسی:

① تجزیه: محیط شیمیایی را وادار کنید تا اتم های فعالی را که در طول فرآیند گرمایش و حفظ حرارت به عناصر نفوذ می کنند تجزیه کند.

② جذب: اتم های فعال توسط سطح قطعه کار جذب می شوند تا محلول های جامد یا ترکیبات خاصی را تشکیل دهند.

③ انتشار: اتم های نفوذ شده به داخل از سطح قطعه کار پخش می شوند تا یک لایه انتشار با عمق مشخصی تشکیل دهند، یعنی لایه نفوذ شده.

کربوریزاسیون فولاد (Carburize of steel)

تصویر

هدف: بهبود سختی و مقاومت در برابر سایش سطح قطعه کار

فولاد برای کربورسازی: فولاد کم کربن یا فولاد آلیاژی کم کربن

متوسط: پرمصرف ترین گازها (نفت سفید، بنزن و غیره)، با اتم های کربن فعال.

دما: در ناحیه آستنیت، 900-950 درجه

زمان: بسته به عمق لایه تراوش، حدود 10 ساعت.

سایر روش های عملیات حرارتی شیمیایی

نیتریدینگ: فرآیند عملیات حرارتی که اتم های نیتروژن فعال را در دمای معینی به سطح قطعه کار نفوذ می کند. بهبود سختی سطح، مقاومت در برابر سایش، استحکام خستگی، سختی حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی قطعات.

کربونیتریدینگ (carbonitriding): کربن و نیتروژن به طور همزمان به سطح قطعه کار نفوذ می کنند. سختی سطح، مقاومت در برابر خستگی و مقاومت در برابر سایش را بهبود بخشید و مزایای کربورسازی و نیترید کردن را ترکیب کنید.

کرومیزاسیون: مقاومت در برابر خوردگی خوب و مقاومت اکسیداسیون عالی، سختی و مقاومت در برابر سایش دارد و می تواند جایگزین فولاد ضد زنگ و فولاد مقاوم در برابر حرارت برای ساخت ابزار شود.

Boronizing: مقاومت در برابر سایش بسیار عالی، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر سایش گل، مقاومت در برابر سایش بدیهی است که بهتر از لایه‌های نیتریدینگ، کربن و کربنیت است، اما در برابر خوردگی اتمسفر و آب مقاوم نیست. عمدتاً برای قطعات پمپ گل، قالب های داغ و وسایل قطعه کار استفاده می شود.