Die mechanischen Eigenschaften metallischer Werkstoffe beziehen sich auf das Verhalten metallischer Werkstoffe unter Einwirkung äußerer Belastung oder der kombinierten Wirkung von Belastung und Umweltfaktoren (Temperatur, Medium und Belastungsgeschwindigkeit).
Die allgemeinen mechanischen Eigenschaften von Metallen sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:
Mechanische Eigenschaften von Metallen
Häufig verwendeter Index der mechanischen Eigenschaften von Metallen
Stärke
Streckgrenze, Zugfestigkeit, Bruchfestigkeit
Plastizität
Dehnung, Flächenverringerung, Kaltverfestigungsindex
Elastizität
Elastizitätsmodul (Steifigkeit), Elastizitätsgrenze, Proportionalgrenze
Härte
Brinellhärte, Vickershärte, Rockwellhärte
Zähigkeit
Statische Zähigkeit, Schlagzähigkeit, Bruchzähigkeit
Ermüdung
Ermüdungsfestigkeit, Ermüdungslebensdauer, Ermüdungskerbempfindlichkeit
Spannungskorrosion
Spannungskorrosionskritischer Spannungsfeldintensitätsfaktor, Spannungskorrosionsrisswachstumsrate
Zugspannungs-Dehnungskurve von kohlenstoffarmem Stahl unter einachsiger statischer Belastung
Bild
Zugkraft-Dehnungskurve aus Baustahl
1. Abschnitt oa: elastische Verformung
2. Abschnitt ab: elastische Verformung plus plastische Verformung
3. Bcd-Abschnitt: offensichtliche plastische Verformung, Fließphänomen und kontinuierliche Dehnung der Probe unter der Bedingung, dass die Kraft im Wesentlichen unverändert bleibt
4. dB-Segmentkurve: elastische Verformung plus gleichmäßige plastische Verformung
5. Punkt B: Einschnürungsphänomen tritt auf, der lokale Abschnitt der Probe wird offensichtlich reduziert, die Tragfähigkeit der Probe wird verringert, die Zugkraft erreicht den Maximalwert und die Probe steht kurz vor dem Bruch.
Festigkeitsindex
Festigkeit bezieht sich auf die Fähigkeit eines Materials, plastischer Verformung und Bruch zu widerstehen.
1. Streckgrenze
σs {{0}} Fs/S0
Fs: die Zugkraft (N), die die Probe aushält, wenn sie nachgibt; S0: die ursprüngliche Querschnittsfläche der Probe (mm).
2. Zugfestigkeit
Die maximale Zugspannung, die die Probe vor dem Bruch aushält, spiegelt den maximalen gleichmäßigen Verformungswiderstand des Materials wider.
σb {{0}} Fb/S0
σb wird häufig als Grundlage für die Materialauswahl und Konstruktion spröder Materialien verwendet.
Kunststoffindex
Plastizität ist die Fähigkeit eines Materials, sich unter statischer Belastung plastisch zu verformen, ohne zu versagen.
1. Dehnung nach Bruch
Der Prozentsatz der Dehnung der Messlänge nach dem Bruch der Probe auf die ursprüngliche Messlänge.
δ{{0}}(L1-L0)/L*100 Prozent
L0: Messlänge; L1: Messlänge des Prüfstücks nach dem Bruch.
2. Flächenverkleinerung
Der Prozentsatz der maximalen Verringerung der Querschnittsfläche am zurückgezogenen Teil der Probe gegenüber der ursprünglichen Querschnittsfläche.
Ψ{{0}}(A0-A1)/A0 *100 Prozent
A0: Die ursprüngliche Querschnittsfläche der Probe; A1: Die Querschnittsfläche der Einschnürung nach dem Bruch.
Festigkeitsindex
Festigkeit bezieht sich auf die Fähigkeit eines Materials, plastischer Verformung und Bruch zu widerstehen.
1. Streckgrenze
σs {{0}} Fs/S0
Fs: die Zugkraft (N), die die Probe aushält, wenn sie nachgibt; S0: die ursprüngliche Querschnittsfläche der Probe (mm).
2. Zugfestigkeit
Die maximale Zugspannung, die die Probe vor dem Bruch aushält, spiegelt den maximalen gleichmäßigen Verformungswiderstand des Materials wider.
σb {{0}} Fb/S0
σb wird häufig als Grundlage für die Materialauswahl und Konstruktion spröder Materialien verwendet.
Kunststoffindex
Plastizität ist die Fähigkeit eines Materials, sich unter statischer Belastung plastisch zu verformen, ohne zu versagen.
1. Dehnung nach Bruch
Der Prozentsatz der Dehnung der Messlänge nach dem Bruch der Probe auf die ursprüngliche Messlänge.
δ{{0}}(L1-L0)/L*100 Prozent
L0: Messlänge; L1: Messlänge des Prüfstücks nach dem Bruch.
Bild
2. Flächenverkleinerung
Der Prozentsatz der maximalen Verringerung der Querschnittsfläche am zurückgezogenen Teil der Probe gegenüber der ursprünglichen Querschnittsfläche.
Ψ{{0}}(A0-A1)/A0*100 Prozent
A0: Die ursprüngliche Querschnittsfläche der Probe; A1: Die Querschnittsfläche der Einschnürung nach dem Bruch.
Elastizitätsindex
Steifigkeit: Die Fähigkeit eines Materials, bei Belastung einer elastischen Verformung zu widerstehen.
E=σ/ε
σ: Zugspannung; ε: Zugspannung
Die Mikrostruktur reagiert nicht empfindlich auf den mechanischen Leistungsindex und Legierung, Wärmebehandlung und plastische Kaltverformung haben kaum Einfluss darauf.
Wichtige mechanische Leistungsindikatoren für die Materialauswahl von Mechanismen und Komponenten:
►Der Fernlenker sollte eine ausreichende Steifigkeit aufweisen, da es sonst beim Heben schwerer Gegenstände zu Vibrationen durch übermäßige Durchbiegung kommt.
►Werkzeugmaschinen- und Pressenspindel, Bett und Werkbank stellen Anforderungen an die Steifigkeit, um die Bearbeitungsgenauigkeit sicherzustellen.
►Hauptkomponenten wie Verbrennungsmotoren, Zentrifugen und Kompressoren müssen eine ausreichende Steifigkeit aufweisen, um Vibrationen zu verhindern.
Härte
Die Fähigkeit der lokalen Oberfläche eines Materials, plastischer Verformung und Versagen zu widerstehen.
Es handelt sich um einen Index zur Messung der Weichheit und Härte des Materials, dessen physikalische Bedeutung mit der Testmethode zusammenhängt.
Härteprüfmethoden: Brinell-Härte, Rockwell-Härte, Vickers-Härte, Shore-Härte, Leeb-Härte, Mohs-Härte
(1) Brinellhärte
Die mittlere Flächenspannung, also der Quotient aus der Prüfkraft p und der sphärischen Oberfläche des Eindrucks.
Bild
< 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.
Empirische Formel:
Kohlenstoffarmer Stahl: σb≈3,6HBS;
Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt: σb≈3,4HBS.
Anwendungsbereich: Zur Messung von Grauguss, Baustahl, Nichteisenmetallen und nichtmetallischen Werkstoffen usw.
Vorteile und Nachteile:
Der Messwert ist genauer und wiederholbarer;
Messbare gewebeinhomogene Materialien;
Nicht zum Testen von Fertigprodukten und dünnen Teilen geeignet;
Die Messung ist zeitaufwändig und ineffizient.
(2) Rockwell-Härte
Der Härtewert des Materials wird durch die Messung der Eindrucktiefe ausgedrückt, und alle 0,002 mm entsprechen einer Rockwell-Härteeinheit.
Es gibt zwei Arten von Eindringlingen:
1. Diamantkegel mit Kegelwinkel =120 Grad,
2. Eine kleine vergütete Stahlkugel mit einem Durchmesser von Φ1,588 mm.
Formel zur Berechnung der Rockwell-Härte:
HR{{0}}(kh)/0,002
Eindringkörper 1: k=0.2mm; Eindringkörper 2: k=0.26mm.
Herrscher
Härtesymbol
Kopftyp
Gesamtprüfkraft F/N
Härtebereich messen
Anwendungsbeispiele
C
HRC
Diamantkegel
1471
20-70
Gehärteter Stahl, hochhartes Gusseisen, perlitisches Temperguss
B
HRB
Φ1,588 mm Stahlkugel
980.7
20-100
Weichstahl, Kupferlegierung, ferritisches Temperguss
A
HRA
Diamantkegel
588.4
20-88
Hartmetall, gehärtetes Stahlblech, einsatzgehärteter Stahl
Vorteile und Nachteile:
Der Test ist einfach, bequem und schnell;
Die Vertiefung ist klein und das fertige Produkt und dünne Teile können gemessen werden.
Da die Daten nicht genau genug sind, sollten drei Punkte gemessen werden, um den Durchschnittswert zu ermitteln.
Inhomogene Materialien wie Gusseisen sollten nicht geprüft werden.
(3) Vickers-Härte
Der Härtewert wird anhand der Prüfkraft pro Flächeneinheit des Eindrucks berechnet.
Der Eindringkörper ist eine viereckige Diamantpyramide mit einem eingeschlossenen Winkel von 136 Grad zwischen zwei gegenüberliegenden Oberflächen.
Messbereich :
Es wird häufig zur Messung dünner Teile, Beschichtungen, Oberflächenschichten nach chemischer Wärmebehandlung usw. verwendet.
Vorteile und Nachteile:
Präzise Messung und breites Anwendungsspektrum (Härte von extrem weich bis extrem hart);
Messbare Fertigprodukte und dünne Teile;
Der Oberflächenbedarf der Probe ist hoch und arbeitsintensiv.
Schlagzähigkeit
Die Fähigkeit eines Materials, Schäden unter Stoßbelastungen zu widerstehen.
Die beim Bruch der Probe verbrauchte Aufprallenergie Ak beträgt:
Ak=mgH – mgh (J)
Der Schlagzähigkeitswert ak ist die Schlagenergie, die pro Querschnittsflächeneinheit an der Kerbe der Probe verbraucht wird.
ak {{0}} Ak / S0 (J/cm²)
Niedriger ak-Wert – sprödes Material:
Keine offensichtliche Verformung beim Bruch, metallischer Glanz, kristallin.
Hoher AK-Wert – robustes Material:
Offensichtliche plastische Veränderung, der Bruch ist grau und faserig, matt.
Bild
Bruchzähigkeit
Bruchmechanik: Unter der Prämisse, das Vorhandensein makroskopischer Risse in Maschinenteilen anzuerkennen, werden verschiedene neue mechanische Parameter der Rissausbreitung festgelegt und das Bruchkriterium und die Materialbruchzähigkeit gerissener Körper vorgeschlagen.
Bild
Ermüdung
Ermüdungsphänomen:
Das Bruchphänomen, das durch die kumulative Schädigung von Metallteilen oder -komponenten unter der langfristigen Einwirkung schwankender Spannungen und Belastungen verursacht wird.
Ermüdungsmerkmale:
(1) Ermüdung ist ein zeitverzögerter Bruch mit geringem Spannungszyklus, und die Bruchspannung ist oft geringer als die Zugfestigkeit des Materials oder sogar die Streckgrenze;
(2) Ermüdung ist ein spröder und plötzlicher Bruch, und vor dem Bruch treten keine offensichtlichen Anzeichen einer Verformung auf, was sehr gefährlich ist.
(3) Ermüdung reagiert sehr empfindlich auf Kerben, Risse und Strukturfehler und ist äußerst selektiv.
Ermüdungsgrenze σ-1:
Der höchste Spannungswert, bei dem ein Material zahlreiche Spannungszyklen ohne Ermüdungsbruch durchläuft.
Zustandsermüdungsgrenze:
Der maximale Belastungswert, der 107 Belastungszyklen standhält, ohne zu brechen.
Empirische Formel für die Ermüdungsfestigkeit von Stahl:
σ-1= (0.45-0.55)σb
oder σ-1= 0.27(σs plus σb)
σ-1p= 0.23(σs plus σb）
02
Wärmebehandlungsprozess
Definition: Der Prozess der Veränderung der inneren Struktur eines festen Metalls oder einer Legierung durch Erhitzen, Wärmespeicherung und Abkühlen, um die erforderlichen Eigenschaften zu erhalten.
Bild
Zweck: Einer davon besteht darin, die Prozessleistung von Materialien zu verbessern und den reibungslosen Ablauf der nachfolgenden Verarbeitung sicherzustellen. Diese Wärmebehandlung wird Vorwärmebehandlung genannt; Die andere besteht darin, die Leistung von Materialien zu verbessern und die Lebensdauer von Teilen zu verlängern. Diese Wärmebehandlung wird Endwärmebehandlung genannt.
Klassifizierung der Wärmebehandlung:
Gewöhnliche Wärmebehandlung (vier Brände: Glühen, Normalisieren, Abschrecken, Anlassen)
Oberflächenwärmebehandlung (Oberflächenabschreckung, chemische Wärmebehandlung)
Andere Wärmebehandlungen (Vakuumwärmebehandlung, Verformungswärmebehandlung usw.)
Mikrostrukturelle Umwandlung von eutektoidem Stahl während des Erhitzens
Vier Schritte im Umwandlungsprozess von Perlit zu Austenit:
(1) Austenitkeimbildung;
(2) Austenitwachstum;
(3) Das verbleibende Fe3C löst sich auf;
(4) Homogenisierung von Austenit.
Bild
Bild
Strukturumwandlung von Stahl beim Abkühlen
Abkühlungsumwandlung von Austenit: Oberhalb des kritischen Punktes A1 ist Austenit eine stabile Phase und wird zu einer instabilen Phase, wenn es unter A1 abgekühlt wird und die Strukturumwandlung stattfindet.
Bedeutung: Bestimmt die Struktur und Eigenschaften von Stahl nach der Wärmebehandlung. Bei demselben Stahl sind die Erwärmungstemperatur und die Haltezeit gleich, aber die Abkühlmethode ist unterschiedlich und die Eigenschaften nach der Wärmebehandlung sind völlig unterschiedlich.
Bild
Mechanische Eigenschaften von 45-Stahl, der auf 840 Grad erhitzt und unter verschiedenen Abkühlbedingungen abgekühlt wurde
Kühlungsmethode
σb/Mpa
σs/Mpa
δ/ Prozent
ψ/ Prozent
HRC
Kühlung mit dem Ofen
519
272
32.5
49
15~18
Luftkühlung
657~706
333
15~18
45~50
18~24
Abkühlen in Öl
882
608
18~20
48
40~50
Wasserkühlen
1078
706
7~8
12~14
52~60
Ermittlung der isothermen Umwandlungskurve von unterkühltem Austenit in eutektoidem Stahl (metallographisches Härteverfahren)
Auch als „TTT-Kurve“ (Zeit-Temperatur-Transformationskurve) bekannt, da die Form „C“ ähnelt, wird sie oft als „C-Kurve“ bezeichnet.
Bild
Mit Hilfe der „C-Kurve“ ist es möglich, zu verstehen, in welche Struktur sich Austenit unter verschiedenen Abkühlungsbedingungen umwandelt, und welche Eigenschaften die umgewandelten Produkte haben. Dies bietet eine theoretische Grundlage für die richtige Formulierung und Auswahl von Wärmebehandlungsprozessen.
Eutektoidstahl-C-Kurve und Transformationsprodukte
Bild
1) Perlittyp-Umwandlung (auch Hochtemperaturumwandlung genannt)
Transformationstemperatur: A1~550 Grad; Transformationsprodukt: Perlit
A1~6500 Grad: Die Perlitschicht ist dicker, P (Perlit-Perlit)
6500 Grad ~6000 Grad: Die Perlitschicht ist dünner, S (Sorbit-Sorbit)
6000 Grad ~5500 Grad: Die Perlitschicht ist sehr fein, T (Trolstit)
Bild
Die Dicke der Ferrit- und Zementitlamellenschichten des Perlits hängt von der Umwandlungstemperatur ab. Je niedriger die Temperatur, desto feiner sind die Perlitlamellen. Die Schichten werden dünner, die Festigkeit und Härte nehmen zu und die plastische Zähigkeit nimmt zu.
2) Bainitische Umwandlung (auch als Mitteltemperaturumwandlung bekannt)
Übergangstemperatur: 550-Ms (230 Grad)
Transformationsprodukt: Bainit B (Bainit) – eine Mischung aus übersättigtem F und Zementit.
Bild
550–350 Grad: oberer Bainit (oberes B), federartige Struktur, geringe Festigkeit und Plastizität, hohe Sprödigkeit.
350 Grad ~ Ms: nadelartige Struktur des unteren Bainits (unteres B), gute Gesamtleistung.
Bild
3) Martensitische Umwandlung (auch bekannt als Niedertemperaturumwandlung)
Übergangstemperatur: Ms (230 Grad) ~ Mf
Umwandlungsprodukt: Martensit (Martensit) plus A'(Restaustenit)
Martensit: Eine übersättigte feste Kohlenstofflösung in -Fe, dargestellt durch M.
Einstufung:
Martensit mit niedrigem Kohlenstoffgehalt (Martensit mit niedrigem Kohlenstoffgehalt): Lattenartig, mit hoher Festigkeit und Duktilität. Auch als Latte M (Lattenmartensit) bekannt.
Martensit mit hohem Kohlenstoffgehalt (Martensit mit hohem Kohlenstoffgehalt): linsenförmig, blattförmig, mit Graten in der Mitte. Es hat eine hohe Festigkeit, aber eine geringe Duktilität und hohe Sprödigkeit.
Bild] [Bild
C-Kurve von untereutektoidem Stahl
Bild
C-Kurve von übereutektoidem Stahl
Bild
Kontinuierliche Abkühlkurve für unterkühlten Austenit (CCT-Kurve) (Continuous Cooling Transformation)
Bild
Glühen
Definition: Metall auf eine bestimmte Temperatur erhitzen, diese über einen ausreichenden Zeitraum halten und dann mit einer angemessenen Geschwindigkeit abkühlen
Zweck:
Getreide verfeinern;
Reduzieren Sie die Härte und verbessern Sie die Umform- und Schneidleistung von Stahl;
Beseitigen Sie inneren Stress.
Klassifizierung: Je nach Zweck und Prozesseigenschaften des Glühens kann es in vollständiges Glühen, unvollständiges Glühen, isothermes Glühen, sphäroidisierendes Glühen, Spannungsarmglühen usw. unterteilt werden.
Vollglühen
l Anwendungsbereich: untereutektoider Stahl
lHeiztemperatur: Ac3 plus 30-50 Grad
l Zweck: Verfeinerung der Struktur, Verringerung der Härte, Verbesserung der Bearbeitbarkeit,
Beseitigen Sie inneren Stress
l Gewebe bei Raumtemperatur: F plus P
Bild
Sphäroidisierendes Glühen
Anwendungsbereich: eutektoider Stahl und übereutektoider Stahl
Heiztemperatur: Ac1 plus 20–30 Grad
Zweck: Sphäroidisierung von retikulärem oder flockenförmigem Fe3CⅡ
Organisation: kugelförmiger Perlit
Bild
isothermes Glühen
Prozess: Erhitzen auf Ac1 plus 30–50 Grad oder Ac3 plus 30–50 Grad, nach dem Warmhalten, schnelles Abkühlen auf eine Temperatur unter Ar1, wenn A sich in P-Typ-Gewebe verwandelt hat, nehmen Sie es aus dem Ofen und kühlen Sie es an der Luft ab .
Organisation: Klasse P
Vorteile: kurze Glühzeit, gleichmäßiges Gefüge
Bild
Reliefglühen
Zweck: Restspannung beseitigen
Heizung
Temperatur: T Heizung < AC1 (500 ~ 600 Grad)
Anwendung: Beseitigung innerer Restspannungen von Guss-, Schmiede- und Schweißteilen usw.
Bild
Homogenisierungsglühen (Diffusionsglühen)
Zweck: Segregation beseitigen; einheitliche Zusammensetzung, Organisation
Heiztemperatur: AC3+150-250 Grad
Organisation: untereutektoider Stahl ist P plus F.
Anwendung: Wird hauptsächlich für Barren, Guss- und Schmiedeteile aus legiertem Stahl mit hohen Qualitätsanforderungen verwendet.
Rekristallisationsglühen
Prozess: Erhitzen auf 50-150 Grad unter Ac1 oder T plus 30-50 Grad, Warmhalten und langsames Abkühlen.
Zweck: Kaltverfestigung beseitigen und die Plastizität und Zähigkeit von Stahl wiederherstellen.
Anwendung: Verhindert die Kaltverfestigung von Werkstücken nach der Kaltumformung. Wie zum Beispiel das Glühen mitten im Stahldrahtziehprozess.
Normalisieren
Definition: Ein Wärmebehandlungsprozess, bei dem das Werkstück auf 30-50 Grad über Ac3 oder Accm erhitzt, nach der Wärmeerhaltung aus dem Ofen genommen und an der Luft abgekühlt wird.
Zweck:
Kohlenstoffarmer Stahl: erhöht die Härte und erleichtert das Schneiden.
Übereutektoider Stahl: Eliminiert retikulären sekundären Zementit, der sich positiv auf die P-Sphäroidisierung auswirkt.
Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und niedriglegierter Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt: Die Belastung ist nicht groß und die Leistungsanforderungen sind nicht hoch, was als abschließende Wärmebehandlung verwendet werden kann.
Bild
Abschrecken
Bild
Zweck: Erzielung der Struktur unter M oder B und Verbesserung der Härte und Verschleißfestigkeit von Stahl.
Auswahl der Abschrecktemperatur
Hypoeutektoider Stahl: AC3 plus 30-50 Grad;
Eutektoider Stahl und übereutektoider Stahl: AC1 plus 30-50 Grad.
Bild
Die Abschreckkühlung ist der Schlüssel zur Bestimmung der Qualität des Abschreckens, und die ideale Abkühlgeschwindigkeit sollte wie in der Abbildung dargestellt sein.
Über 650 Grad langsam, thermische Belastung reduzieren
650-400 Grad, schnell, C-Kurve vermeiden
Unter 400 Grad langsam, Phasenübergangsspannung reduzieren
Bild
Häufig verwendetes Abschreckmedium
Die derzeit in der Produktion am häufigsten verwendeten Kühlmedien sind Öl, Wasser und Sole, und ihre Kühlkapazität nimmt sukzessive zu.
Wasser: starke Abschreckfähigkeit, aber es gibt weiche Stellen auf der Oberfläche des Werkstücks, die sich leicht verformen und reißen können.
Salzwasser: Die Abschreckfähigkeit ist stärker, die Oberfläche des Werkstücks ist glatt und sauber, ohne weiche Stellen, aber es ist leichter zu verformen und zu reißen;
Öl: Die Abschreckfähigkeit ist schwach, aber das Werkstück lässt sich nicht leicht verformen und reißen
Gängige Abschreckkühlmethode (Abschreckkühlmethode)
Bild
Temperament
Definition: Bild
Der Hauptzweck des Temperns
Beseitigen Sie innere Spannungen und reduzieren Sie die Sprödigkeit
Stabile Gewebe- und Werkstückabmessungen
Härte reduzieren, Plastizität verbessern
Veränderungen in Struktur und Eigenschaften des Temperns
Die Strukturumwandlung von vergütetem Stahl erfolgt beim Anlassen hauptsächlich in der Erwärmungsphase. Mit zunehmender Erwärmungstemperatur durchläuft die Struktur des vergüteten Stahls vier Phasen der Veränderung.
1. Zersetzung von Martensit
Anlassstufe: Beim Anlassen bei<100°C, the structure does not change; when heating at 100~200°C, martensite will decompose.
Erhaltene Organisation: angelassener Martensit M-fach (übersättigte feste Lösung).
Leistungsveränderungen: Die innere Belastung nimmt allmählich ab und die Leistung bleibt im Wesentlichen gleich.
2. Zersetzung von Restaustenit
Temperierstufe: 200-300 Grad. A‘ zerfällt und verwandelt sich in B.
Erhaltene Organisation: M (vergüteter Martensit) zeigt an
Leistungsänderungen: Die Belastung wird weiter reduziert und die Festigkeit und Härte werden leicht reduziert.
3. Die Zersetzung des Martensits ist abgeschlossen und die Bildung von Zementit erfolgt
Temperierstufe: 300-400 Grad. ε-Karbide wandeln sich in stabilen Zementit um.
Erhaltene Organisation: Tempered Troostite, dargestellt durch T (Tempered Troostite).
Leistungsänderungen: Die innere Spannung wird grundsätzlich beseitigt, die Härte nimmt ab und die plastische Zähigkeit nimmt zu.
4. Wachstum und Erholung des Fe3C-Aggregats sowie Rekristallisation der festen Lösung
Anlassstufe: über 400 Grad. Die Phase beginnt sich zu erholen und oberhalb von 500 Grad erfolgt eine Rekristallisation;
Erhaltene Organisation: Tempered Sorbite, dargestellt durch S (Tempered Sorbite).
Leistungsänderungen: Es wird eine gute Gesamtleistung erzielt.
Mikrostruktur und mechanische Eigenschaften von gehärtetem Stahl
Handwerk
Anlasstemperatur
( Grad )
Gewebe nach dem Tempern
Härte nach Anlassen (HRC)
Merkmale
verwenden
Anlassen bei niedriger Temperatur
150-250
Ich bin zurück
58-64
Hohe Härte, hohe Verschleißfestigkeit; Sprödigkeit, reduzierte innere Spannung
Werkzeugstahl,
Wälzlager, aufgekohlte Teile usw.
Anlassen bei mittlerer Temperatur
250-500
T zurück
35-50
Höhere Elastizitätsgrenze und Streckgrenze bei gewisser Plastizität und Zähigkeit
Federstahl,
Heißarbeitsform
Hochtemperaturanlassen
500-600
S zurück
25-35
gute Gesamtleistung
wichtige Strukturteile
Der allgemeine Trend der mechanischen Eigenschaften ändert sich beim Anlassen: Mit steigender Anlasstemperatur nehmen Festigkeit und Härte des Stahls ab und die Plastizität und Zähigkeit nehmen zu.
Oberflächenwärmebehandlung (Oberflächenwärmebehandlung)
Oberflächenwärmebehandlung: ein Wärmebehandlungsprozess, bei dem lediglich die Oberfläche des Werkstücks erhitzt wird, um dessen Struktur und Eigenschaften zu verändern.
Klassifizierung: Oberflächenvergütung und chemische Wärmebehandlung.
In der Produktion gibt es viele Teile, die unterschiedliche Eigenschaften der Oberfläche und des Kerns erfordern. Im Allgemeinen weist die Oberfläche eine hohe Härte, hohe Verschleißfestigkeit und Dauerfestigkeit auf; während der Kern eine bessere Plastizität und Zähigkeit erfordert.
In diesem Fall kann die alleinige Materialauswahl oder der Einsatz herkömmlicher Wärmebehandlungsmethoden die Anforderungen nicht erfüllen. Der Weg zur Lösung dieses Problems ist die Oberflächenwärmebehandlung.
Oberflächenabschreckung
Definition: Ein Wärmebehandlungsprozess, bei dem die Oberfläche des Werkstücks lediglich abgeschreckt (und angelassen) wird
Zweck: Die Oberfläche des Werkstücks hart und zäh machen.
Stahl zur Oberflächenhärtung: Baustahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt (0,4 Prozent -0,5 Prozent Kohlenstoffgehalt)
Methoden: Oberflächenhärtung durch Induktionserwärmung und Oberflächenhärtung durch Flammenerwärmung.
Induktionsoberflächenlöschung
Grundprinzip: Die Induktionsspule wird mit Wechselstrom gespeist → bildet einen Wirbelstrom (Skin-Effekt) → erhält A auf der Oberfläche → erhält M durch Wasserkühlung.
Einstufung:
Hochfrequenz-Induktionserwärmung:
200~300kHz, 0,5~2,5mm;
Mittelfrequenz-Induktionserwärmung:
0.5~10kHz, 2~10mm;
Netzfrequenz-Induktionserwärmung:
50 Hz, 10-20 mm.
Regel: Je höher die Stromfrequenz, desto geringer ist die Tiefe der ausgehärteten Schicht.
Abschrecken der Flammenheizfläche
Definition: Beim Abschrecken von Flammenheizflächen werden Flammen aus Sauerstoff-Acetylen (oder einem anderen brennbaren Gas) eingesetzt, um die Oberfläche von Teilen zu erhitzen und sie dann schnell abzuschrecken. Die Tiefe der ausgehärteten Schicht beträgt im Allgemeinen 2 bis 6 mm.
Anwendung: Geeignet für Einzelstück- und Kleinserienfertigung.
Chemische Wärmebehandlung von Stahl
Definition: Ein Wärmebehandlungsprozess, bei dem ein Stahlteil in einem aktiven Medium bei einer bestimmten Temperatur gehalten wird, damit ein oder mehrere Elemente in seine Oberfläche eindringen und seine chemische Zusammensetzung, Struktur und Leistung verändern können.
Klassifizierung: Je nach infiltrierten Elementen kann die chemische Wärmebehandlung in Aufkohlen, Nitrieren, Karbonitrieren, Borieren, Aluminieren usw. unterteilt werden.
Grundlegender Prozess:
① Zersetzung: Lassen Sie das chemische Medium die aktiven Atome zersetzen, die während des Erhitzungs- und Wärmekonservierungsprozesses in die Elemente eindringen.
② Absorption: Aktive Atome werden von der Oberfläche des Werkstücks adsorbiert und bilden feste Lösungen oder spezielle Verbindungen.
③ Diffusion: Die infiltrierten Atome diffundieren von der Oberfläche des Werkstücks nach innen und bilden eine Diffusionsschicht mit einer bestimmten Tiefe, also die infiltrierte Schicht
Aufkohlen von Stahl (Carburize of Steel)
Bild
Zweck: Verbesserung der Härte und Verschleißfestigkeit der Werkstückoberfläche
Stahl zum Aufkohlen: kohlenstoffarmer Stahl oder kohlenstoffarmer legierter Stahl
Medium: am häufigsten verwendete Gase (Kerosin, Benzol usw.) mit aktivierten Kohlenstoffatomen.
Temperatur: in der Austenitzone, 900-950 Grad
Zeit: Abhängig von der Tiefe der Sickerschicht ca. 10 Stunden.
Andere chemische Wärmebehandlungsmethoden
Nitrieren: Ein Wärmebehandlungsprozess, bei dem bei einer bestimmten Temperatur aktive Stickstoffatome in die Oberfläche eines Werkstücks eingeschleust werden. Verbessern Sie die Oberflächenhärte, Verschleißfestigkeit, Ermüdungsfestigkeit, thermische Härte und Korrosionsbeständigkeit von Teilen.
Karbonitrieren (Karbonitrieren): Kohlenstoff und Stickstoff dringen gleichzeitig in die Oberfläche des Werkstücks ein. Verbessern Sie die Oberflächenhärte, Ermüdungsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit und kombinieren Sie die Vorteile von Aufkohlen und Nitrieren.
Chromieren: Es verfügt über eine gute Korrosionsbeständigkeit und eine ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit und kann Edelstahl und hitzebeständigen Stahl für die Werkzeugherstellung ersetzen.
Borieren: Sehr ausgezeichnete Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Schlammverschleißfestigkeit. Die Verschleißfestigkeit ist offensichtlich besser als bei Nitrier-, Kohlenstoff- und Carbonitrierungsschichten, jedoch nicht beständig gegen atmosphärische Korrosion und Wasserkorrosion. Wird hauptsächlich für Schlammpumpenteile, Warmarbeitswerkzeuge und Werkstückbefestigungen verwendet.
