Razumijevanje toplinske obrade duktilnog željeza i udvostručenje snage i žilavosti odljevaka nije san!

U polju lijevanja, duktilno željezo postalo je svestrano sredstvo za industrijske primjene zbog svoje jedinstvene sferne grafitne strukture. I toplinska obrada, kao ključni korak u iskorištavanju svog potencijala izvedbe, posebno je važan.

Dakle, kako postići optimalno podudaranje snage, žilavosti i otpornosti na habanje putem kontrole procesa? Danas ćemo kombinirati praktične primjene kako bismo saželi temeljne procese i operativne točke toplinske obrade duktilnog željeza.

Gledanje niske temperature zahtijeva zagrijavanje temperature na 720-760 ℃, hlađenje u peći ispod 500 ℃, a zatim je zračno hlađenje iz peći. Temeljna funkcija ovog procesa je promicanje raspadanja eutektoidnih karbida, dobivajući tako duktilno željezo s feritom matricom.

Zbog stvaranja feritne matrice, žilavost materijala može se značajno poboljšati. Ovaj je postupak posebno prikladan za scenarije u kojima je mješavina ferita, bisernih, cementita i grafita sklona da se pojave u tanko zidnim odljevanjima zbog kemijskog sastava, brzine hlađenja i drugih čimbenika. Nisko temperaturno grafitizacijsko žarenje može učinkovito poboljšati žilavost takvih odljevaka.

02 Visoko temperaturno grafitizacijsko žarenje

Visoko temperaturna grafitizacija žarenja prvo zahtijeva zagrijavanje lijevanja na 880-930 ℃, a zatim ga prenositi na 720-760 ℃ za izolaciju, a na kraju ga hlađenje u peći ispod 500 ℃ i ostavljajući peć za zračno hlađenje.

Glavni cilj ovog postupka je eliminirati strukturu bijele lijepe u lijevanju, potpuno zagrijavanjem i držanjem na visokim temperaturama, raspadajući cementit u strukturi bijele lijepe i na kraju dobivši feritnu matricu. Nakon visokotemperaturne grafizizacijske tretmane, tvrdoća lijevanja smanjuje se, a plastičnost i žilavost značajno se povećavaju. Istodobno, prikladno je za naknadno rezanje i pogodan je za dijelove duktilnih željeza koji trebaju poboljšati performanse obrade ili poboljšati plastičnost i žilavost.

Snaga i sveobuhvatni regulator performansi

02 Nepotpuno normalizaciju austenita

Temperatura grijanja za nepotpunu normalizaciju austenitizacije kontrolira se na 820-860 ℃, a metoda hlađenja jednaka je onoj za potpunu normalizaciju austenitizacije, dopunjena postupkom kaljenja od 500-600 ℃. Kada se zagrijava unutar ovog temperaturnog raspona, neka se matrična struktura pretvara u austenit, a nakon hlađenja formira se struktura koja se sastoji od bisera i mala količina raspršenog ferita.

Ova organizacija može obložiti odljevake dobrim sveobuhvatnim mehaničkim svojstvima, uravnotežujući čvrstoću i žilavost, a pogodna je za strukturne komponente s visokim zahtjevima za sveobuhvatne performanse.

Stvaranje komponenti visokih performansi 'hardcore'

01 Tretman u gašenju i kaljenju (gašenje+visoki temperatura)

Parametri procesa za gašenje i liječenje utikanja su temperatura zagrijavanja od 840-880 ℃, ugasiti se uljem ili hlađenjem vode, a visokotemperaturu se nakon gašenja 550-600 ℃ nakon gašenja. Kroz ovaj postupak, struktura matrice pretvara se u temperirani martenzit, zadržavajući sfernu morfologiju grafita.

Umjerena struktura martenzita ima izvrsna sveobuhvatna mehanička svojstva, s dobrim podudaranjem snage i žilavosti. Stoga se tretman u gašenju i kaljenju naširoko koristi u dizelskim motorima, povezujući šipke i ostalim komponentama osovine, za koje je potrebna velika čvrstoća i žilavost da bi se prilagodili radnim uvjetima.

02 Izotermalno gašenje

Koraci procesa izotermalnog gašenja zagrijavaju se na 840-880 ℃, nakon čega slijedi gašenje u soli kupku na 250-350 ℃. Ovaj postupak može postići mikrostrukturu s izvrsnim sveobuhvatnim mehaničkim svojstvima u odljevima, obično kombinaciji bainita, rezidualnog austenita i sfernog grafita.

Izotermalno gašenje može značajno poboljšati snagu, žilavost i otpornost na habanje odljeva, posebno pogodno za dijelove s visokim zahtjevima za tvrdoćom i otpornošću na habanje, poput nosača.

Lokalna izvedba 'precizna nadogradnja'

01 Površinsko gašenje

Visoka frekvencija, srednja frekvencija, plamen i ostale metode mogu se koristiti za površinsko uhićenje odljeva duktilnih željeza. Ove tehnike gašenja površine tvore martenzitni sloj visoke tvrdoće na površini odljevaka lokalnim zagrijavanjem i brzo hlađenjem, dok jezgra održava svoju originalnu strukturu.

Površinsko gašenje može učinkovito poboljšati tvrdoću, otpornost na habanje i otpornost na umor odljeva, a pogodno je za dijelove s visokim lokalnim stresom kao što su časopisi radilice i zube zupčanika. Kroz lokalno jačanje, radni vijek dijelova može se proširiti.

02 meki tretman nitride

Meko nitrinsko tretman proces je formiranja slojnog sloja na površini odljevaka kroz difuziju CO dušika.

Ovaj postupak može značajno poboljšati tvrdoću i otpornost na koroziju površine lijevanja i uvelike poboljšati otpornost na površinsku habanju bez značajnog smanjenja žilavosti supstrata. Pogodan je za dijelove duktilnih željeza s visokim zahtjevima za performanse površine, poput mehaničkih komponenti koje trebaju dugo izdržati trenje.

Ključne točke operacije toplinske obrade

1. Kontrola temperature peći

Temperatura odljevaka koji ulaze u peć uglavnom ne prelazi 350 ℃. Za odljeve s velikom veličinom i složenom strukturom, temperatura koja ulazi u peć trebala bi biti niža (kao što je ispod 200 ℃) kako bi se izbjeglo pucanje zbog toplinskog napona uzrokovanog prekomjernom temperaturnom razlikom. 2. Odabir brzine grijanja

The heating rate needs to be adjusted according to the size and complexity of the casting, usually controlled at 30-120 ℃/h. For large or complex parts, a lower heating rate (such as 30-50 ℃/h) should be used to ensure uniform heating of the casting and reduce the risk of thermal deformation. 3. Determination of insulation time

Vrijeme izolacije uglavnom se određuje na temelju debljine stijenke lijevanja, koja se obično izračunava kao izolacija u trajanju od 1 sata svakih 25 mm debljine stijenke, kako bi se osiguralo da se struktura matrice može u potpunosti transformirati tijekom procesa grijanja i postizanje očekivanog učinka toplinskog obrade.

Od "omekšavanja" žarenja do "očvršćivanja" gašenja, od cjelokupnog jačanja do površinske optimizacije, svaki postupak mora biti sveobuhvatno na temelju sastava materijala, strukture dijelova i servisnih uvjeta. Preporučuje se da poduzeća uspostave bazu podataka "performansi procesa" i dinamički optimiziraju rješenja metalografskom analizom (poput omjera bisera, grafitne sferoidizacijske stupnja) i mehaničkih ispitivanja (testiranje zatezanja/utjecaja), što uistinu čini toplinsku obradu "temeljnim motorom" kako bi se poboljšala konkurentnost proizvoda.