Typowe wady w nawęglaniu i hartowaniu

Proces obróbki cieplnej jest nierozerwalnie związany z trzema kluczowymi kwestiami: nagrzewaniem, izolacją i chłodzeniem. Szczegółowo obejmuje to temperaturę nagrzewania, tempo nagrzewania, czas wygrzewania, tempo chłodzenia i oczywiście problemy z atmosferą. Dlatego gdy wystąpi problem, zwykle analizujemy przyczynę z tych aspektów.

Nawęglanie i hartowanie często testują te wskaźniki: wygląd powierzchni produktu, twardość powierzchni, twardość rdzenia, głębokość warstwy nawęglonej (efektywna głębokość warstwy utwardzonej, pełna głębokość warstwy utwardzonej), strukturę metalograficzną i odkształcenia. Podzielmy się naszymi przemyśleniami na temat tych wskaźników.

1 Problem z wyglądem

1.1, Zgorzelina: Wynika to głównie z nieszczelności sprzętu, zanieczyszczonego gazu nośnego lub wody, a przyczynę należy znaleźć w sprzęcie i surowcach.

1.2, Kolejnym najbardziej kłopotliwym problemem jest problem z plamami kolorystycznymi, co jest również wymagającym nowym wymogiem dla obróbki cieplnej w czasach współczesnych. Powody są skomplikowane i bardzo głębokie.

2 Niezadowalająca twardość

2.1, Wysoka twardość (nie omawiana)

2.2, Niska twardość: Istnieją dwie sytuacje, pierwsza to niewłaściwe nawęglanie. Przyczyną może być zbyt płytka warstwa nawęglona, która nie spełnia wymagań rysunków (nawęglanie nie jest penetrowane) lub wybrana skala detekcji przekracza istniejący zakres tolerancji warstwy nawęglonej, a warstwa nawęglona jest penetrowana.

Rozwiązanie: Ponowne nasycanie, skala detekcji zgodnie z. JBT 6050-2006 "Ogólne zasady kontroli twardości obróbki cieplnej części stalowych" Głębokość warstwy nawęglonej jest w rzeczywistości funkcją temperatury, czasu i potencjału węgla.

Z powyższych czynników można rozważyć zwiększenie temperatury nagrzewania, wydłużenie czasu wygrzewania i zwiększenie potencjału węgla w nawęglaniu, aby sobie z tym poradzić. (Oczywiście, dostosowanie każdego parametru powinno być w pełni połączone z wymaganiami własnego sprzętu i produktów) Może to być również spowodowane obecnością tkanki niemaustenitowej na powierzchni.

Istnieje jeszcze jedna sytuacja, w której twardość jest niska, to znaczy nawęglanie jest prawidłowe, ale hartowanie jest nieprawidłowe, mówiąc prosto, nie jest zahartowane.

Ta sytuacja jest najbardziej skomplikowana. Jak mówi przysłowie: trzy dziesiąte obróbki cieplnej zależy od nagrzewania, a siedem dziesiątych zależy od chłodzenia. Odzwierciedla to również pozycję procesu chłodzenia w procesie obróbki cieplnej.

2.3. Nierównomierna twardość: równomierna temperatura pieca (wpływa na jednorodność nawęglania), konstrukcja sprzętu, cyrkulacja atmosfery, załadunek pieca (wpływa na jednorodność nawęglania i jednorodność hartowania).

2.4. Niezadowalająca twardość rdzenia.

Wysoka twardość: wysoka temperatura hartowania, zbyt dobra hartowność materiału, zbyt szybka górna granica zawartości węgla i stopu, średnie tempo chłodzenia.

Niska twardość: wręcz przeciwnie.

3 Głęboka lub płytka warstwa nawęglona lub efektywna warstwa utwardzona

Jak wspomniano wcześniej, głębokość warstwy nawęglonej jest kompleksową funkcją temperatury, czasu i stężenia węgla. Aby rozwiązać ten problem, musimy zacząć od temperatury nagrzewania, tempa nagrzewania, czasu wygrzewania, tempa chłodzenia i kontroli gradientu stężenia węgla w warstwie nawęglonej.

Im wyższa temperatura, im dłuższy czas, im wyższy potencjał węgla, tym głębsza warstwa nawęglona i odwrotnie. Ale w rzeczywistości jest to o wiele więcej niż to.

Aby zaprojektować proces nawęglania, musimy również wziąć pod uwagę sprzęt, załadunek pieca, charakterystykę oleju, strukturę metalograficzną, hartowność materiału, gradient stężenia węgla w warstwie nawęglonej i tempo chłodzenia.

Można to przeanalizować, odnosząc się do poprzedniej sytuacji niskiej twardości i nie będzie dalszych wyjaśnień.

4 Struktura metalograficzna

Martenzyt przekracza normę: ziarna surowca są grube lub nie znormalizowane, a temperatura nawęglania jest zbyt wysoka.

Rozwiązanie: Normalizacja lub wielokrotna normalizacja (zaleca się, aby temperatura normalizacji była o 20-30℃ wyższa niż temperatura nawęglania). Jeśli warunki na to pozwalają, rozważ ponowne nagrzewanie i hartowanie po nawęglaniu i powolne chłodzenie.

Resztkowy austenit przekracza normę: temperatura hartowania jest zbyt wysoka, a zawartość węgla w austenicie jest zbyt wysoka (potencjał węgla jest zbyt wysoki).

Rozwiązanie: Pełna dyfuzja, jeśli warunki na to pozwalają, temperaturę hartowania można obniżyć, można ponownie nagrzać i zahartować wysoką temperaturą, lub można przeprowadzić głęboką obróbkę kriogeniczną.

Węglik przekracza normę: zawartość węgla w austenicie jest zbyt wysoka (potencjał węgla jest zbyt wysoki), a proces chłodzenia jest zbyt wolny, aby wytrącić węgliki.

Rozwiązanie: Pełna dyfuzja, kontrola tempa chłodzenia, zmniejszenie różnicy temperatur między nawęglaniem a hartowaniem, jeśli warunki na to pozwalają, i stosowanie niskiej temperatury lub pod-temperatury hartowania tak mało, jak to możliwe.

Jeśli ten proces musi być użyty, obciążenie pieca musi być kontrolowane. Wyobraź sobie to: ten sam sprzęt jest używany do nawęglania w temperaturze 920℃ i hartowania w temperaturze 820℃, z obciążeniem pieca 1000 kg i 600 kg. Czy prędkość chłodzenia jest taka sama? Który trwa dłużej? Który poziom węglików jest wyższy?

5 Nienawęglanie i utlenianie wewnętrzne

Utlenianie wewnętrzne: Jest to reakcja pierwiastków stopowych, takich jak chrom, mangan i molibden w stali z utleniającą atmosferą w atmosferze (głównie tlen, woda i dwutlenek węgla), co powoduje, że pierwiastki stopowe w osnowie są wyczerpane, co prowadzi do zmniejszenia hartowności materiału.

Pod mikroskopem można zobaczyć czarną strukturę siatkową, która jest w rzeczywistości strukturą troostytową uzyskaną przez wyczerpanie pierwiastków stopowych w osnowie, co prowadzi do zmniejszenia hartowności.

Rozwiązaniem jest znalezienie sposobu na zwiększenie prędkości chłodzenia medium, zwiększenie intensywności hartowania i zmniejszenie utleniającej atmosfery w piecu (aby zapewnić czystość surowców i materiałów pomocniczych do nawęglania, zminimalizować ilość powietrza równoważącego, kontrolować zawartość wody w powietrzu równoważącym, zapewnić, że sprzęt nie przecieka, a wydech jest wystarczający). Konwencjonalny sprzęt jest trudny do wyeliminowania.

Mówi się, że niskociśnieniowy sprzęt do nawęglania próżniowego może go całkowicie wyeliminować. Ponieważ tak naprawdę go nie dotknąłem, trudno mi to komentować. Ponadto silne śrutowanie może również zmniejszyć poziom utleniania wewnętrznego.

Skonsultowałem się z opiniami niektórych ekspertów. Niektórzy z nich uważają, że nadmiar amoniaku w karbonitrowaniu również spowoduje poważne nienawęglanie. Niektóre zagraniczne branże maszynowe przywiązują dużą wagę do utleniania wewnętrznego, zwłaszcza przemysł przekładni. W Chinach głębokość jest ogólnie wymagana nie większa niż 0,02 mm, aby była kwalifikowana.

Nienawęglanie: Warstwa nawęglona wykazuje strukturę niemaustenitową martenzytyczną na powierzchni po hartowaniu z powodu problemów z nawęglaniem lub hartowaniem, takich jak ferryt, bainit i oczywiście utlenianie wewnętrzne typu troostyt. Jego mechanizm generowania jest podobny do utleniania wewnętrznego, a rozwiązanie jest podobne.

6 Problem z odkształceniami

To problem systemowy i najbardziej kłopotliwy problem dla osób zajmujących się obróbką cieplną. Jest gwarantowany z kilku aspektów surowców, procesu i medium chłodzącego. Powyższa treść opiera się tylko na osobistym doświadczeniu. Jeśli wystąpią jakieś niedokładności, proszę je poprawić. Dziękuję.