,Ο σκοπός της θερμικής επεξεργασίας ανθρακούχου χάλυβα είναι να αλλάξει τις μηχανικές ιδιότητες του χάλυβα, συνήθως την ολκιμότητα, τη σκληρότητα, την αντοχή διαρροής ή την αντίσταση κρούσης. Σημειώστε ότι η ηλεκτρική και η θερμική αγωγιμότητα έχουν μόνο ελαφρώς μεταβληθεί. Όπως συμβαίνει με τις περισσότερες τεχνικές ενίσχυσης του χάλυβα, το μέτρο (ελαστικότητα) του Young δεν επηρεάζεται. Όλες οι επεξεργασίες χάλυβα εμπορεύονται ολκιμότητα για αυξημένη αντοχή και αντίστροφα. Ο σίδηρος έχει υψηλότερη διαλυτότητα στον άνθρακα στη φάση του ωστενίτη. Επομένως, όλες οι θερμικές επεξεργασίες, εκτός από τη σφαιροειδοποίηση και τη διαδικασία ανόπτησης, ξεκινούν με θέρμανση του χάλυβα σε μια θερμοκρασία στην οποία μπορεί να υπάρξει η ωστενιτική φάση. Στη συνέχεια, ο χάλυβας σβήνεται (αποσύρεται θερμότητα) με υψηλό ρυθμό προκαλώντας την κατακρήμνιση του τσιμενίτη και τελικά τη στερεοποίηση του υπόλοιπου καθαρού σιδήρου. Ο ρυθμός με τον οποίο ο χάλυβας ψύχεται μέσω της ευτεκτοειδούς θερμοκρασίας επηρεάζει τον ρυθμό με τον οποίο ο άνθρακας διαχέεται από τον ωστενίτη και σχηματίζει τσιμεντίτη. Σε γενικές γραμμές, η γρήγορη ψύξη θα αφήσει το καρβίδιο του σιδήρου να διασκορπιστεί λεπτά και θα παράγει ένα λεπτόκοκκο περλίτη (μέχρι να επιτευχθεί η κρίσιμη θερμοκρασία του μαρτενσίτη) και η αργή ψύξη θα δώσει έναν πιο χοντρό περλίτη. Η ψύξη ενός υποευτεκτοειδούς χάλυβα (λιγότερο από 0,77 wt% C) έχει ως αποτέλεσμα μια φυλλοειδή-περλιτική δομή στρωμάτων καρβιδίου σιδήρου μεα-φερρίτης (καθαρός σίδηρος) μεταξύ. Εάν πρόκειται για υπερευτεκτοειδές χάλυβα (πάνω από 0,77 wt% C) τότε η δομή είναι πλήρης περλίτης με μικρούς κόκκους (μεγαλύτερους από το έλασμα του περλίτη) τσιμεντίτη διάσπαρτους παντού. Οι σχετικές ποσότητες των συστατικών βρίσκονται χρησιμοποιώντας τον κανόνα του μοχλού. Ακολουθεί μια λίστα με τους πιθανούς τύπους θερμικών επεξεργασιών:
·Σφαροειδοποίηση: Ο σφαιροειδής σχηματίζεται όταν ο ανθρακούχος χάλυβας θερμαίνεται στους 700 περίπου°C για περισσότερες από 30 ώρες. Ο σφαιροειδής μπορεί να σχηματιστεί σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, αλλά ο χρόνος που απαιτείται αυξάνεται δραστικά, καθώς αυτή είναι μια διαδικασία ελεγχόμενη από τη διάχυση. Το αποτέλεσμα είναι μια δομή ράβδων ή σφαιρών από τσιμεντίτο εντός της πρωτογενούς δομής (φερρίτης ή περλίτης, ανάλογα με την πλευρά του ευτηκτοειδούς που βρίσκεστε). Ο σκοπός είναι να μαλακώσουν οι χάλυβες υψηλότερης περιεκτικότητας σε άνθρακα και να επιτρέψουν μεγαλύτερη μορφοποίηση. Αυτή είναι η πιο μαλακή και εύπλαστη μορφή χάλυβα. Η εικόνα στα δεξιά δείχνει πού εμφανίζεται συνήθως η σφαιροποίηση.
Πλήρης ανόπτηση: Ο ανθρακούχο χάλυβας θερμαίνεται στους 40 περίπου°C πάνω από το Ac3; ή Acm; για 1 ώρα? Αυτό διασφαλίζει ότι όλος ο φερρίτης μετατρέπεται σε ωστενίτη (αν και ο τσιμεντίτης μπορεί να υπάρχει ακόμα εάν η περιεκτικότητα σε άνθρακα είναι μεγαλύτερη από το ευτεκτοειδές). Στη συνέχεια, ο χάλυβας πρέπει να ψύχεται αργά, στη σφαίρα των 20°Γ (36°ΣΤ) ανά ώρα. Συνήθως ψύχεται μόνο με φούρνο, όπου ο κλίβανος σβήνει με το ατσάλι ακόμα μέσα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια χονδροειδή περλιτική δομή, που σημαίνει ότι οι «ζώνες» του περλίτη είναι παχιές. Ο πλήρως ανοπτημένος χάλυβας είναι μαλακός και όλκιμος, χωρίς εσωτερικές τάσεις, κάτι που είναι συχνά απαραίτητο για οικονομικά αποδοτική διαμόρφωση. Μόνο ο σφαιροειδής χάλυβας είναι πιο μαλακός και πιο όλκιμος.
·Διαδικασία ανόπτησης: Μια διαδικασία που χρησιμοποιείται για την ανακούφιση από την πίεση σε έναν ψυχρή κατεργασμένο ανθρακούχο χάλυβα με λιγότερο από 0,3 wt% C. Ο χάλυβας συνήθως θερμαίνεται μέχρι 550–650°C για 1 ώρα, αλλά μερικές φορές θερμοκρασίες έως και 700°Γ. Η εικόνα προς τα δεξιά[απαιτείται διευκρίνιση] δείχνει την περιοχή όπου λαμβάνει χώρα η ανόπτηση της διαδικασίας.
Ισοθερμική ανόπτηση: Είναι μια διαδικασία κατά την οποία ο υποευτηκτοειδής χάλυβας θερμαίνεται πάνω από την ανώτερη κρίσιμη θερμοκρασία και αυτή η θερμοκρασία διατηρείται για κάποιο χρονικό διάστημα και στη συνέχεια η θερμοκρασία μειώνεται κάτω από την χαμηλότερη κρίσιμη θερμοκρασία και διατηρείται ξανά. Κατόπιν τέλος ψύχεται σε θερμοκρασία δωματίου. Αυτή η μέθοδος απαλλάσσει κάθε διαβάθμιση θερμοκρασίας.
Κανονικοποίηση: Ο ανθρακούχος χάλυβας θερμαίνεται στους 55 περίπου°C πάνω από Ac3 ή Acm για 1 ώρα. Αυτό διασφαλίζει ότι ο χάλυβας μετατρέπεται πλήρως σε ωστενίτη. Ο χάλυβας στη συνέχεια ψύχεται με αέρα, ο οποίος είναι ένας ρυθμός ψύξης περίπου 38°C (100°ΣΤ) ανά λεπτό. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια λεπτή περλιτική δομή και μια πιο ομοιόμορφη δομή. Ο κανονικοποιημένος χάλυβας έχει μεγαλύτερη αντοχή από τον ανοπτημένο χάλυβα. έχει σχετικά υψηλή αντοχή και σκληρότητα.
Απόσβεση: Ανθρακούχο χάλυβα με τουλάχιστον 0,4 wt% C θερμαίνεται σε κανονικοποιητικές θερμοκρασίες και στη συνέχεια ψύχεται (σβήνεται) γρήγορα σε νερό, άλμη ή λάδι στην κρίσιμη θερμοκρασία. Η κρίσιμη θερμοκρασία εξαρτάται από την περιεκτικότητα σε άνθρακα, αλλά κατά γενικό κανόνα είναι χαμηλότερη καθώς αυξάνεται η περιεκτικότητα σε άνθρακα. Αυτό οδηγεί σε μαρτενσιτική δομή. μια μορφή χάλυβα που διαθέτει υπερ-κορεσμένο άνθρακα σε μια παραμορφωμένη κυβική (BCC) κρυσταλλική δομή με κέντρο το σώμα, που ονομάζεται σωστά τετραγωνική με κέντρο το σώμα (BCT), με μεγάλη εσωτερική τάση. Έτσι ο σβησμένος χάλυβας είναι εξαιρετικά σκληρός αλλά εύθραυστος, συνήθως πολύ εύθραυστος για πρακτικούς σκοπούς. Αυτές οι εσωτερικές τάσεις προκαλούν ρωγμές καταπόνησης στην επιφάνεια. Ο σβησμένος χάλυβας είναι περίπου τρεις έως τέσσερις (με περισσότερο άνθρακα) σκληρότερος από τον κανονικοποιημένο χάλυβα.
Martempering (Marquenching): Το Martempering δεν είναι στην πραγματικότητα μια διαδικασία σκλήρυνσης, εξ ου και ο όρος "marquenching". Είναι μια μορφή ισοθερμικής θερμικής επεξεργασίας που εφαρμόζεται μετά από μια αρχική απόσβεση συνήθως σε λουτρό τετηγμένου αλατιού σε θερμοκρασία ακριβώς πάνω από τη «θερμοκρασία έναρξης μαρτενσίτη». Σε αυτή τη θερμοκρασία, οι υπολειμματικές τάσεις μέσα στο υλικό εκτονώνονται και μπορεί να σχηματιστεί λίγος μπαινίτης από τον κατακρατημένο ωστενίτη που δεν είχε χρόνο να μετατραπεί σε οτιδήποτε άλλο. Στη βιομηχανία, αυτή είναι μια διαδικασία που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της ολκιμότητας και της σκληρότητας ενός υλικού. Με μεγαλύτερη στρίψιμο, η ολκιμότητα αυξάνεται με ελάχιστη απώλεια αντοχής. ο χάλυβας διατηρείται σε αυτό το διάλυμα μέχρι να εξισωθούν οι εσωτερικές και εξωτερικές θερμοκρασίες. Στη συνέχεια, ο χάλυβας ψύχεται σε μέτρια ταχύτητα για να διατηρηθεί η διαβάθμιση θερμοκρασίας ελάχιστη. Αυτή η διαδικασία όχι μόνο μειώνει τις εσωτερικές τάσεις και τις ρωγμές καταπόνησης, αλλά αυξάνει επίσης την αντοχή στην κρούση.
Σβήσιμο και σκλήρυνση: Αυτή είναι η πιο συνηθισμένη θερμική επεξεργασία που συναντάται, επειδή οι τελικές ιδιότητες μπορούν να προσδιοριστούν με ακρίβεια από τη θερμοκρασία και το χρόνο της σκλήρυνσης. Η σκλήρυνση περιλαμβάνει την αναθέρμανση του σβησμένου χάλυβα σε θερμοκρασία κάτω από τη θερμοκρασία του ευτηκτοειδούς και στη συνέχεια ψύξη. Η αυξημένη θερμοκρασία επιτρέπει να σχηματιστούν πολύ μικρές ποσότητες σφαιροειδίτη, που αποκαθιστά την ολκιμότητα, αλλά μειώνει τη σκληρότητα. Οι πραγματικές θερμοκρασίες και οι χρόνοι επιλέγονται προσεκτικά για κάθε σύνθεση.
Λυστάρισμα: Η διαδικασία λιπάνσεως είναι η ίδια με το μαρτέμπερινγκ, με τη διαφορά ότι ο χάλυβας διατηρείται στο λουτρό τετηγμένου αλατιού μέσω των θερμοκρασιών μετατροπής μπαινίτη και στη συνέχεια ψύχεται μέτρια. Ο προκύπτων χάλυβας μπαινίτη έχει μεγαλύτερη ολκιμότητα, μεγαλύτερη αντοχή στην κρούση και λιγότερη παραμόρφωση. Το μειονέκτημα του λιπαντικού είναι ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο σε λίγους χάλυβες και απαιτεί ειδικό λουτρό αλατιού.
Ώρα δημοσίευσης: 01-11-2019