Топлотно обрађивање челика и ливења: комплетан технички водич за процесе, параметре и контролу квалитета

Мета Опис: Свеобухватан инжењерски водич за топлотну обраду металних лепих делова. Научите огревање, нормализацију, гашење и огревање, огревање раствора, олакшање стреса и аусттемперирање са распоном температуре, временом задржавања, стопом хлађења и еволуцијом микроструктуре за угљенски челик, нерђајући челик, дуктилно г

Топлинска обрада је невидљива разлика у лијевању метала. Два ливења из исте топлоте од метала, са идентичним хемијским саставом и идентичном геометријом ливења, могу имати потпуно различита механичка својства један крхко и склоно пуцању, други чврст и отпоран на умору заснован само на томе шта се дешава унутар пећи за

За инжењере који одређују ливене компоненте, разумевање топлотне обраде није опционално. Спецификација топлотне обраде на цртежу директно одређује чврстоћу, гнусност, чврстоћу удара, обраду и димензијску стабилност делова. Лоша спецификована или погрешно извршена топлотна обрада је један од најчешћих коренских узрока неуспеха ливења у служби и један од најпревентивнијих.

Овај водич покрива главне процесе топлотне обраде који се примењују на ливљиве челик и гвожђе, са практичним параметрима, металургијским објашњењима и захтевима за контролу квалитета.

Део 1: Зашто ливење треба топлотно обрађивати

За разлику од кованих производа (плача, штица, ковање) који се током формирања термички обрађују, лијевице се зацврсте у статичком калу. Микроструктура ливења је у потпуности одређена брзином хлађења од температуре ливања, која се драматично разликује између дебљих и танких секција истог ливења.

Шта постиже топлотна обрада

Професионална ливарница са интегрисаним капацитетом топлотне обраде као што су: Дандонг Сити Пенгсин Машинерс Цо, Лтд. , који управља домаћим нормализаторским, гашење и оштрење пећи са калибрираним контролом температуре и снимање табеле осигурава да сваки лијечење напушта ливачку фабрику у одређеном условом топлотне обраде са пуном тражимошћу.

Део 2: Процеси топлотне обраде за ливање челика

2.1 Стрес-олакшање Анилинг (Олакшање стреса)

Циљ : Смањује остатке напетости од учвршћивања и хлађења без значајног мењања микроструктуре или механичких својстава.

Како то функционише : Ливање се загрева до температуре испод распона трансформације (обично 550650 °C за угљенске и нисколегиране челике), држи се како би се омогућило топлотно опуштање еластичних напора и полако се хлади. Не долази до фазне трансформације процес је чисто термомеханички.

Када треба да се наведе олакшање стреса :

• Велике лемпе са значајним варијацијама дебљине секције
• Литање које ће бити подвргнуте обилној обради (ублажавање стреса пре обраде спречава искривљење током уклањања метала)
• Коси за производњу косима које подлежу захтевима димензионалне стабилности у употреби
• Изливање које ће бити заваривано (ублажавање стреса након заваривања или поправке заваривања)

Kontrola kvaliteta : Проверите равнотежу температуре пећи (± 15 °C широм радне зоне). Брзина хлађења је важна као и циклус грејања. Пребрзо хлађење поново уводи топлотни стрес, што је против сврхе.

2.2 Потпуно одгајање

Циљ : Производи меку, обрадујућу микроструктуру са максималном дугатилитетом. Потпуно гњечење потпуно трансформише структуру као ливеног калупа у груби перлит и ферит (за хипоутектоидне челике).

Како то функционише : Ливање се загрева изнад горње критичне температуре (АЦ3) обично 850950 °C за угљенске челике држено да би се потпуно аустентизирала структура, а затим хладно (хлађење пећи) да би се произвели равнотежни ферит-перлит.

Резултатна микроструктура : Груби ферит + перлит (хипоутектоидни челика); груби перлит + цементит (хипеутектоидни челика).

Резултатна тврдоћа : Угледни челик WCB обично 130170 HB након пуне огревања.

Када треба да се наведе потпуно гњечење :

• Литање које захтевају обимну обраду мека, једнака структура минимизује зношење алата
• Литање које ће бити обрађене на хладно или обрађене након ливања (редко за литање, али примењиво за лите и коване компоненте)
• Максимални захтев за дуваност за будућу производњу

Практична напомена : Потпуно гњечење је најтрајнија и најенергијски интензивнија топлотна обрада. За већину индустријских ливења, нормализација (види 2.3) обезбеђује адекватну обраду са краћим временом циклуса и нижим трошковима. Потпуно гњечење је резервисано за случајеве када је неопходна максимална мекоћа.

2.3 Нормализација

Циљ : Рафинирајте грубу структуру зрна као ливеног зрна, хомогенизирајте микроструктуру и произведете умерену чврстоћу са добром чврстоћом. Нормализација је најчешћа топлотна обработка за лемљиве кости из угљенског и нисколегиранг челика.

Како то функционише : Ливање се загрева изнад горње критичне температуре (АЦ3), задржава се да се потпуно аустенитизује, а затим се хлади на мирном ваздуху. Брже хлађење (у поређењу са одгајањем) производи финију микроструктуру ферита-перлита са мањом величином зрна.

Резултатна микроструктура : фини ферит + фини перлит. Величина зрна је обично АСТМ 58 (у поређењу са АСТМ 13 као лијечени).

Резултатна својства за ВЦБ (типично) :

Хадфилд манганске челичне ноте : Аустенитни мангански челик (1114% Mn) се раствором загрева загревањем до 10501100 °C и водом за гашење не нормализује. Хлађење ваздухом узрокује падање карбида на граници зрна, што оштриће челик. Водно огашање задржава угљен у чврстом раствору, стварајући потпуно аустенитску, чврсту, радно оштре микроструктуру која чини Хадфилд челик јединственим.

Када треба да се наведе нормализација :

• За ливање челика за опште сврхе
• Кости за лечење које захтевају побољшану чврстоћу у односу на стање лечења
• Као претратмане пре гашења и загарњавања (прерада зрна пре тврдења)
• Копци који садрже притисак (нормализовано стање је стандардно за многе спецификације посуда под притиском)

2.4 Глушење и карење (К&Т)

Циљ : Добивање високе чврстоће и тврдоће са контролисаном тврдошћу кроз формирање и накнадно оштрење мартензита. КВТ производи највишу чврстоћу која се може постићи у ливењу челика.

Како то функционише : Личење се аустентизира, а затим брзо охлађује (угаша) у води, уљу или полимеру како би се формирао мартензит тврда, али крхка метастабилна фаза. Затим се поново загрева (темира) до температуре испод АЦ1 како би се смањила крхкост, задржавајући већину добитка чврстоће.

Корак 1: Аустенитизација и угашање

Струност загашања : Стопа хлађења мора бити већа од критичне стопе за хлађење како би се избегло формирање перлита или банита. Водно гашење је најтеже и производи највећу тврдоћу, али и највећи ризик од искривљења и пуцања. Масло и полимерни охладитељи пружају спорије, равномерније хлађење пожељно за сложене геометрије и легиране челиће.

Корак 2: Ублажавање

Предузревање о крхкости температуре : Неке легиране челике (посебно оне које садрже Mn, Cr, Ni) подлоге су оштрилој крхкости када се полако хладе до опсега 375-575 °C или када се дуго држе у овом опсегу. Механизам је одвајање нечистоћа (П, Сб, Сн, Ас) до претходних граница австенитног зрна. Превенција: загревање изнад 575 °C и брзо хлађење од температуре загревања, или употреба челика са малим садржајем елемента загревања.

У Дандонг Сити Пенгсин Машинерс Цо, Лтд. , радионица за топлотну обраду користи калибриране пећи са контролом температуре у више зона и континуираним снимањем табела, осигуравајући да се сваки циклус К&Т извршава према одређеним параметрима са потпуном тражимошћу од табела за оптерећење пећи до коначних резултата

2.5 Растворно одгајање (ливе од нерђајућег челика)

Циљ : Раствори карбиде хрома који су се опекливали током учвршћивања или хлађења, враћајући хомогену аустенитску микроструктуру и потпуну отпорност на корозију. Ово је суштинска топлотна обработка за аустенитне ливење од нерђајућег челика.

Како то функционише : Ливање се загрева до температуре на којој се карбиди хрома растворају (обично 10401120 °C), задржава се да би се хомогенизовао аустенит, а затим брзо охлађен (водом угашен) како би се задржао угљен и хром у чврстом раствору. Повољно хлађење кроз опсег од 425870 °C узрокује падање карбида хрома на границама зрна (сензибилизација), исцрпљајући суседну матрицу хрома и уништавајући отпорност на корозију.

Критични захтев : Време од изласка из пећи до потапања у резервоар за гашење мора бити минимално идеално испод 60 секунди за танке секције, а не више од 23 минута за било који секцију. Било које одлагање омогућава ливачкој површини да падне у опсег температуре сензибилизације пре гашења.

Разлози за дуплексну нерђајућу челик : Поред растворања карбида, решење нагљавање успоставља прави феррит-аустенит фазно равнотежу (обично 4060% ферит). Брзина хлађења од температуре раствора мора бити довољно брза да потисне формирање сигма фазе и других интерметални једињења ово крхко легуре и уништавају отпорност на корозију. Температура нагњевања раствора и брзина хлађења за дуплексне квалитете морају бити строго контролисани.

Проверка : Након изгревања раствора, проверите:

• Тврдоћа (треба да буде ≤200 HB за потпуно изгрејене аустенитне категорије)
• Отпорност на корозију (ASTM A262 Практика А или Е за сензибилизацију; ASTM G48 за отпорност на дуплекс класе)
• Микроструктура (без континуираних карбидних мрежа на границама зрна)

Део 3: Процес термичке обраде за ливене гвожђе

Лите од лијечног гвожђа реагују на топлотну обраду другачије од челика због присуства графита који не трансформише и већи садржај угља и силицијума, који мењају температуру трансформације и кинетику.

3.1 Олакшавање стреса (Сверо и подвижно гвожђе)

Примена : Олакшање стреса изнад 600 °C за сиво гвожђе може изазвати раст графитног плочића и трајну промену димензија. За сиво жељо се одржавају температуре испод 600 °C, осим ако није одређен цикл намерног грејања (са очекиванијом променом димензија).

3.2 Гливање дуктилног гвожђа (фертитирајући гвожђе)

Циљ : Производити потпуно ферритичну матрицу за максималну дугатилност и чврстоћу удара (као што је потребно за QT400-18 / 60-40-18 степени).

Proces : Загревање до 900950 °C, задржавање да би се аустенитирало (углец из матрице раствори у аустениту), а затим полако хлађење пећи кроз еутектоидни опсег (700760 °C) како би се угљен могао дифузирати из аустен Резултат је феритна матрица са графитским чворовима максимална гнојљивост, минимална чврстоћа.

Резултат : КТ400-18 својства: трајање ≥400 МПа, износ ≥250 МПа, продужење ≥18%, тврдоћа 130180 ХБ, Шарпи ≥14 Ј (РТ).

3.3 Нормализација друктилног гвожђа

Циљ : Производи претежно бисерни матрицу за већу чврстоћу и отпорност на зношење (класе КТ600-3, КТ700-2).

Proces : Аустентизирајте на 870930 °C, а затим хладите ваздухом. Бржа стопа хлађења (у поређењу са одгајањем) потисне дифузију угљеника у графитне чвореве, присиљавајући угљеник да се опече као перлит током трансформације у еутектоиду.

3.4 Остемерно (остемерно друктилно гвожђе АДИ)

Циљ : Производи аусферритичну микроструктуру (ацикуларни ферит + угљен-стабилизовани аустенит) која комбинује изузетно високу чврстоћу са корисном дугатилитетом највишим степеном перформанси дугатилног гвожђа.

Како то функционише : Ливање је аустенизовано (850930 °C), а затим угашено у топлу солу која се држи на 230450 °C (преко почетне температуре мартензита). На овој температури се држи (уостемпериран) док се трансформација аусферита не заврши, а затим се охлађује на собу. Резултат је матрица финог ацикуларног ферита у матрици стабилног аустенита обогаћеног угљем без мартензита, без перлита.

Аустемперинг омогућава АДИ-у да замени ковано и топлотно обрађено челик у многим прилозима по нижим трошковима и са додатним предностима ливења у облику блиско-чистог облика, смањене обраде и супериорног умирања. То је најбрже растући сегмент тржишта дуктилног гвожђа.

Део 4: Контрола квалитета топлотне обраде

4.1 Потребе за пећ

4.2 Проба верификације након топлотне обраде

4.3 Уобичајене грешке топлотне обраде

Део 5: Указање топлотне обраде на цртежима и налогама за куповину

Потпуна спецификација за топлотну обраду не оставља простор за интерпретацију. Следећи елементи треба да се појаве на цртежу ливења или у придружној спецификацији процедуре топлотне обраде:

Схема спецификација

HEAT TREATMENT REQUIREMENT:

Process: Normalize + Temper
Material: ASTM A216 Grade WCB
Normalizing temperature: 900 ± 15 °C
Holding time at temperature: 1 hour per 25 mm of maximum section thickness, minimum 2 hours
Cooling: Still air cool to ambient temperature
Tempering temperature: 620 ± 15 °C
Holding time at temperature: 1 hour per 25 mm, minimum 2 hours
Cooling after tempering: Still air cool

Required properties after heat treatment:
- Hardness: 140–170 HB
- Tensile strength: 485–620 MPa
- Yield strength: 250 MPa minimum
- Elongation: 22% minimum

Documentation:
- Furnace chart recorder trace for each cycle, identified with casting heat number
- Hardness test results for each casting or representative sample
- Tensile test results from test bar cast from same heat and heat-treated with castings

Zaključak

Топлинска обрада је место где се металургија састаје са производњом. То је један корак процеса који може умножити вредност ливења или га уништити. Разлика између ливења који испуњава спецификације и који не успева у служби је често ствар од 20 °C на температури пећи, 30 минута времена задржавања или 10 секунди између изласка из пећи и потопљења у гашење.

Кључни принципи за успешну топлотну обраду ливења:

1. Уопштено наведите температура, време, метод хлађења и потребне особине. "Трплинско обрадавање до 150 ХБ" није спецификација.
2. Редовно проверите табеле пећи, тестови тврдоће и механичко испитивање нису подложни преговору.
3. Успореди процес са материјалом циклус топлотне обраде развијен за угљенски челик неће радити за нерђајући челик или дуктилно гвожђе.
4. Размислите о целој производњој секвенци ремисирање стреса пре обраде, топлотна обрада након грубог обраде ако су толеранције чврсте и увек проверавање својстава на завршном делу или репрезентативном тестном пругу.
5. Радите са ливаријом која поседује процес топлотне обраде аутсорсиране топлотне обраде уводе празнине у тражимости, одговорности и контроли процеса које је тешко затворити.

У Дандонг Сити Пенгсин Машинерс Цо, Лтд. , топлотна обрада је саставни део нашег радног процеса од ливања до готовог делова. Са калибрираним пећима, континуираним снимањем табела, инхаус механичким тестирањем и документованим системом квалитета сертификованим по ИСО 9001, испоручујемо ливене материјале у тачно одређеном стању топлотне обраде поддржани потпуном документацијом процеса.

Потребно вам је челик или гвожђе са сертификованим топлотним обрадом? Дандонг Сити Пенгсин Машинер Цо, Лтд. пружа интегрисану ливање, топлотне обраде, ЦНЦ обраду и осигурање квалитета из нашег 80.000 м2 објекта у Лиаонингу, Кина. Контактирајте нас са вашим материјалним спецификацијама и захтевима за топлотну обраду за технички цитат.