Um dem Metallwerkstück die erforderliche Umformleistung zu verleihen, ist der Wärmebehandlungsprozess oft unerlässlich. Der Wärmebehandlungsprozess umfasst im Allgemeinen drei Prozesse des Erhitzens, der Wärmeerhaltung und des Abkühlens. Aufgrund unterschiedlicher Prozesse wird es in Abschrecken, Anlassen, Normalisieren und Glühen unterteilt. Können Sie den Unterschied erkennen?
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Was ist Abschrecken?
Das Abschrecken von Stahl besteht darin, den Stahl auf eine Temperatur oberhalb der kritischen Temperatur Ac3 (untereutektoider Stahl) oder Ac1 (übereutektoider Stahl) zu erhitzen, ihn eine Zeit lang warm zu halten, um ihn vollständig oder teilweise austenitisiert zu machen, und ihn dann mit a abzukühlen Abkühlgeschwindigkeit größer als die kritische Abkühlgeschwindigkeit. Ein Wärmebehandlungsprozess zum schnellen und schnellen Abkühlen unter Ms (oder isothermisch nahe Ms) für die Martensit- (oder Bainit-) Umwandlung. Normalerweise wird die Festlösungsbehandlung von Aluminiumlegierungen, Kupferlegierungen, Titanlegierungen, gehärtetem Glas und anderen Materialien oder der Wärmebehandlungsprozess mit schnellem Abkühlprozess als Abschrecken bezeichnet.
Der Zweck des Abschreckens:
1) Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Metallprodukten oder -teilen. Zum Beispiel: Verbesserung der Härte und Verschleißfestigkeit von Werkzeugen, Lagern usw., Erhöhung der Elastizitätsgrenze von Federn, Verbesserung der umfassenden mechanischen Eigenschaften von Wellenteilen usw.
2) Verbesserung der Materialeigenschaften oder chemischen Eigenschaften einiger Spezialstähle. Wie die Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl, die Erhöhung des Permanentmagnetismus von Magnetstahl usw.
Beim Abschrecken und Abkühlen sind neben der sinnvollen Auswahl des Abschreckmediums auch die richtigen Abschreckmethoden gefragt. Die üblicherweise verwendeten Abschreckverfahren umfassen hauptsächlich Einzelflüssigkeitsabschreckung, Doppelflüssigkeitsabschreckung, abgestufte Abschreckung, isotherme Abschreckung und Teilabschreckung.
Stahlwerkstücke haben nach dem Abschrecken folgende Eigenschaften:
① Unausgeglichene (d. h. instabile) Strukturen wie Martensit, Bainit und Restaustenit werden erhalten.
② Es gibt eine große innere Spannung.
③ Die mechanischen Eigenschaften können die Anforderungen nicht erfüllen. Daher müssen Werkstücke aus Stahl nach dem Abschrecken in der Regel angelassen werden.
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Was ist Temperieren?
Anlassen ist ein Wärmebehandlungsprozess, bei dem abgeschreckte Metallprodukte oder -teile auf eine bestimmte Temperatur erhitzt und dann nach einer bestimmten Haltezeit auf bestimmte Weise abgekühlt werden. Das Anlassen ist ein Arbeitsgang, der unmittelbar nach dem Abschrecken durchgeführt wird, und ist normalerweise die letzte Wärmebehandlung des Werkstücks. Ein Prozess, also der gemeinsame Vorgang des Abschreckens und Anlassens, wird Endbehandlung genannt.
Der Hauptzweck des Abschreckens und Anlassens ist:
1) Reduzieren Sie innere Spannungen und reduzieren Sie die Sprödigkeit. Abgeschreckte Teile haben eine große Spannung und Sprödigkeit. Werden sie nicht rechtzeitig angelassen, verformen sie sich oft oder reißen sogar.
2) Stellen Sie die mechanischen Eigenschaften des Werkstücks ein. Nach dem Abschrecken weist das Werkstück eine hohe Härte und eine hohe Sprödigkeit auf. Um den unterschiedlichen Leistungsanforderungen verschiedener Werkstücke gerecht zu werden, lassen sich Härte, Festigkeit, Plastizität und Zähigkeit durch Anlassen einstellen.
3) Stabile Werkstückgröße. Die metallografische Struktur kann durch Anlassen stabilisiert werden, um sicherzustellen, dass während der zukünftigen Verwendung keine Verformung auftritt.
4) Verbesserung der Schneidleistung einiger legierter Stähle.
Die Rolle des Temperierens ist:
① Verbessern Sie die Stabilität der Struktur, so dass das Werkstück während des Gebrauchs keiner Gewebeumwandlung mehr unterzogen wird, sodass die geometrische Größe und Leistung des Werkstücks stabil bleiben.
② Eliminieren Sie innere Spannungen, um die Leistung des Werkstücks zu verbessern und die geometrischen Abmessungen des Werkstücks zu stabilisieren.
③ Passen Sie die mechanischen Eigenschaften von Stahl an die Anforderungen des Einsatzes an.
Der Grund, warum das Anlassen diese Effekte hat, ist, dass bei steigender Temperatur die Aktivität der Atome zunimmt und die Atome von Eisen, Kohlenstoff und anderen Legierungselementen im Stahl schnell diffundieren können, um die Neuanordnung der Atome zu realisieren, wodurch sie instabil werden. Die unausgeglichene Organisation wandelt sich allmählich in eine stabile ausgewogene Organisation um. Der Abbau innerer Spannungen hängt auch mit der Abnahme der Metallfestigkeit zusammen, wenn die Temperatur ansteigt. Im Allgemeinen nehmen beim Anlassen von Stahl die Härte und Festigkeit ab und die Plastizität zu. Je höher die Anlasstemperatur, desto stärker verändern sich diese mechanischen Eigenschaften. Einige legierte Stähle mit einem hohen Gehalt an Legierungselementen scheiden beim Anlassen in einem bestimmten Temperaturbereich einige feinkörnige Metallverbindungen aus, die die Festigkeit und Härte erhöhen. Dieses Phänomen wird sekundäre Verhärtung genannt.
Anlassanforderungen: Werkstücke mit unterschiedlichen Verwendungszwecken sollten bei unterschiedlichen Temperaturen angelassen werden, um den Anforderungen im Einsatz gerecht zu werden.
① Schneidwerkzeuge, Lager, aufgekohlte und abgeschreckte Teile sowie oberflächenabgeschreckte Teile werden normalerweise bei einer Temperatur unter 250 Grad getempert. Nach dem Anlassen bei niedriger Temperatur ändert sich die Härte nicht wesentlich, die Eigenspannung nimmt ab und die Zähigkeit verbessert sich geringfügig.
② Die Feder wird bei mittlerer Temperatur bei 350-500 Grad angelassen, um eine hohe Elastizität und notwendige Zähigkeit zu erhalten.
③ Teile aus Baustahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt werden normalerweise bei einer hohen Temperatur von 500-600 Grad C angelassen, um eine gute Kombination aus Festigkeit und Zähigkeit zu erhalten.
Wenn Stahl bei etwa 300 Grad angelassen wird, nimmt seine Sprödigkeit oft zu. Dieses Phänomen wird als erste Art der Anlassversprödung bezeichnet. Generell sollte in diesem Temperaturbereich nicht getempert werden. Einige Baustähle aus Legierungen mit mittlerem Kohlenstoffgehalt neigen auch dazu, spröde zu werden, wenn sie nach dem Anlassen bei hoher Temperatur langsam auf Raumtemperatur abgekühlt werden. Dieses Phänomen wird als zweite Art der Anlassversprödung bezeichnet. Die Zugabe von Molybdän zum Stahl oder das Abkühlen in Öl oder Wasser während des Anlassens kann die zweite Art der Anlassversprödung verhindern. Diese Sprödigkeit kann durch erneutes Erhitzen der zweiten Sorte von Anlasssprödstahl auf die ursprüngliche Anlasstemperatur beseitigt werden.
In der Produktion orientiert sie sich oft an den Anforderungen an die Leistungsfähigkeit des Werkstücks. Entsprechend den unterschiedlichen Erwärmungstemperaturen wird das Anlassen in Anlassen bei niedriger Temperatur, Anlassen bei mittlerer Temperatur und Anlassen bei hoher Temperatur unterteilt. Der Wärmebehandlungsprozess, der Abschrecken und anschließendes Hochtemperaturanlassen kombiniert, wird als Abschrecken und Anlassen bezeichnet, d. h. er weist eine gute Plastizität und Zähigkeit bei gleichzeitig hoher Festigkeit auf.
1) Anlassen bei niedriger Temperatur: 150-250 Grad, M-mal, reduziert innere Spannungen und Sprödigkeit, verbessert die Zähigkeit des Kunststoffs, hat eine höhere Härte und Verschleißfestigkeit. Zur Herstellung von Messwerkzeugen, Messern und Wälzlagern usw.
2) Anlassen bei mittlerer Temperatur: 350-500 Grad, T-Zeit, mit hoher Elastizität, gewisser Plastizität und Härte. Zur Herstellung von Federn, Schmiedewerkzeugen usw.
3) Hochtemperaturanlassen: 500-650 Grad, S-Anlassen, mit guten umfassenden mechanischen Eigenschaften. Zur Herstellung von Zahnrädern, Kurbelwellen usw.
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Was ist Normalisierung?
Normalisieren ist eine Wärmebehandlung, die die Zähigkeit von Stahl verbessert. Nachdem das Stahlelement auf 30-50 Grad über der Ac3-Temperatur erhitzt wurde, wird es für einen bestimmten Zeitraum gehalten und dann luftgekühlt. Das Hauptmerkmal ist, dass die Abkühlgeschwindigkeit schneller als beim Glühen und niedriger als beim Abschrecken ist. Während des Normalglühens können die Kristallkörner des Stahls in einer etwas schnelleren Abkühlung verfeinert werden, nicht nur eine zufriedenstellende Festigkeit erhalten, sondern auch die Zähigkeit (AKV-Wert) erheblich verbessern, die Rissneigung von Bauteilen verringern. Nachdem einige niedrig legierte warmgewalzte Stahlplatten, Schmiedestücke und Gussteile aus niedrig legiertem Stahl normalisiert wurden, können die umfassenden mechanischen Eigenschaften des Materials erheblich verbessert und die Schneidleistung ebenfalls verbessert werden.
Das Normalisieren hat die folgenden Zwecke und Verwendungen:
① Bei untereutektoidem Stahl wird das Normalisieren verwendet, um die überhitzte grobkörnige Struktur und die Widmanstatten-Struktur von Gussteilen, Schmiedestücken und Schweißteilen sowie die Bandstruktur in gewalzten Materialien zu beseitigen; Körner verfeinern; und kann als Vorwärmebehandlung vor dem Abschrecken verwendet werden.
② Bei übereutektoidem Stahl kann das Normalisieren retikulären sekundären Zementit eliminieren und Perlit verfeinern, was nicht nur die mechanischen Eigenschaften verbessert, sondern auch das anschließende Glühen mit Kugelbildung erleichtert.
③ Bei kohlenstoffarmen Tiefziehblechen aus dünnem Stahl kann das Normalisieren freien Zementit an den Korngrenzen eliminieren, um deren Tiefzieheigenschaften zu verbessern.
④ Verwenden Sie für kohlenstoffarmen Stahl und kohlenstoffarmen niedriglegierten Stahl Normalisierung, um eine feiner schuppige Perlitstruktur zu erhalten, erhöhen Sie die Härte auf HB140-190, vermeiden Sie das Phänomen des "Klebens des Messers" während des Schneidens und verbessern Sie Bearbeitbarkeit . Wenn bei Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt sowohl Normalisieren als auch Glühen verwendet werden kann, ist es wirtschaftlicher und bequemer, Normalisieren zu verwenden.
⑤ Für gewöhnlichen Baustahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt kann Normalisieren anstelle von Abschrecken und Hochtemperaturanlassen verwendet werden, wenn die mechanischen Eigenschaften nicht hoch sind, was nicht nur einfach zu handhaben ist, sondern auch die Struktur und Größe des Stahls stabilisiert.
⑥ Das Normalisieren bei hoher Temperatur (150-200 Grad über Ac3) kann die Zusammensetzungsseigerung von Guss- und Schmiedestücken aufgrund der hohen Diffusionsrate bei hoher Temperatur verringern. Grobe Körner nach dem Normalisieren bei hoher Temperatur können durch anschließendes Normalisieren bei einer zweiten niedrigeren Temperatur verfeinert werden.
⑦ Bei einigen legierten Stählen mit niedrigem und mittlerem Kohlenstoffgehalt, die in Dampfturbinen und Kesseln verwendet werden, wird häufig eine Normalisierung verwendet, um eine Bainitstruktur zu erhalten, und dann bei hoher Temperatur getempert. Es hat eine gute Kriechfestigkeit, wenn es bei 400-550 Grad verwendet wird.
⑧ Neben Stahlteilen und Stahlprodukten wird das Normalisieren auch häufig bei der Wärmebehandlung von Sphäroguss verwendet, um eine Perlitmatrix zu erhalten und die Festigkeit von Sphäroguss zu verbessern.
Da das Normalisieren durch Luftkühlung gekennzeichnet ist, haben Umgebungstemperatur, Stapelmethode, Luftstrom und Werkstückgröße alle einen Einfluss auf die Struktur und Leistung nach dem Normalisieren. Die normalisierte Struktur kann auch als Klassifizierungsverfahren für legierten Stahl verwendet werden. Im Allgemeinen werden legierte Stähle in Perlitstahl, Bainitstahl, martensitischen Stahl und austenitischen Stahl gemäß der Mikrostruktur unterteilt, die durch Erhitzen einer Probe mit einem Durchmesser von 25 mm auf 900 Grad und Luftkühlung erhalten wird.
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Was ist Glühen?
Glühen ist ein Wärmebehandlungsverfahren für Metall, bei dem das Metall langsam auf eine bestimmte Temperatur erhitzt, ausreichend lange gehalten und dann mit angemessener Geschwindigkeit abgekühlt wird. Die Glühwärmebehandlung wird in Vollglühen, unvollständiges Glühen und Spannungsarmglühen unterteilt. Die mechanischen Eigenschaften von geglühten Werkstoffen können durch Zugversuch oder Härteprüfung nachgewiesen werden. Viele Stahlprodukte werden im geglühten und wärmebehandelten Zustand geliefert. Rockwell-Härteprüfer können verwendet werden, um die Härte von Stahl zu testen. Bei dünneren Stahlplatten, Stahlbändern und dünnwandigen Stahlrohren können Oberflächen-Rockwell-Härteprüfgeräte zur Prüfung der HRT-Härte verwendet werden. .
Der Zweck des Glühens ist:
① Verbessern oder beseitigen Sie verschiedene strukturelle Defekte und Restspannungen, die durch Stahlguss, Schmieden, Walzen und Schweißen verursacht werden, und verhindern Sie Verformungen und Risse von Werkstücken.
② Erweichen Sie das Werkstück zum Schneiden.
③ Verfeinerung der Körner und Verbesserung der Struktur zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Werkstücks.
④ Organisatorische Vorbereitungen für die abschließende Wärmebehandlung (Abschrecken, Anlassen) treffen.
Häufig verwendete Glühverfahren sind:
① Vollständig geglüht. Es wird verwendet, um die grobe überhitzte Struktur mit schlechten mechanischen Eigenschaften nach dem Gießen, Schmieden und Schweißen von Stahl mit mittlerem und niedrigem Kohlenstoffgehalt zu verfeinern. Erhitzen Sie das Werkstück auf 30-50 Grad über der Temperatur, bei der Ferrit vollständig in Austenit umgewandelt wird, halten Sie es eine Zeit lang warm und kühlen Sie es dann langsam mit dem Ofen ab. Während des Abkühlprozesses wandelt sich der Austenit erneut um, um die Stahlstruktur dünner zu machen.
② Sphäroidisierendes Glühen. Es wird verwendet, um die hohe Härte von Werkzeugstahl und Lagerstahl nach dem Schmieden zu reduzieren. Das Werkstück wird auf 20-40 Grad über der Temperatur erhitzt, bei der der Stahl beginnt, Austenit zu bilden, und dann nach der Wärmekonservierung langsam abgekühlt. Während des Abkühlvorgangs wird der lamellare Zementit im Perlit kugelig, wodurch die Härte verringert wird.
③ Isothermes Glühen. Es wird verwendet, um die hohe Härte einiger legierter Baustähle mit hohem Nickel- und Chromgehalt zum Schneiden zu reduzieren. Im Allgemeinen wird es zuerst schneller auf die instabilste Temperatur von Austenit abgekühlt, und das Austenit wird für eine angemessene Zeit in Troostit oder Sorbit umgewandelt, und die Härte kann verringert werden.
④ Rekristallisationsglühen. Es wird verwendet, um das Härtungsphänomen (Zunahme der Härte und Abnahme der Plastizität) von Metalldraht und dünnem Blech beim Kaltziehen und Kaltwalzen zu beseitigen. Die Erwärmungstemperatur liegt im Allgemeinen 50-150 Grad unter der Temperatur, bei der der Stahl beginnt, Austenit zu bilden. Nur so kann der Kaltverfestigungseffekt beseitigt und das Metall erweicht werden.
⑤ Graphitisierungsglühen. Es wird verwendet, um Gusseisen, das einen großen Anteil an Zementit enthält, in schmiedbares Gusseisen mit guter Plastizität umzuwandeln. Der Prozessvorgang besteht darin, das Gussstück auf etwa 950 Grad zu erhitzen, es für einen bestimmten Zeitraum warm zu halten und es dann richtig abzukühlen, um den Zementit zu zersetzen, um eine Gruppe aus flockigem Graphit zu bilden.
⑥ Diffusionsglühen. Es wird verwendet, um die chemische Zusammensetzung von Legierungsgussteilen zu homogenisieren und ihre Leistung zu verbessern. Das Verfahren besteht darin, das Gussstück auf die höchstmögliche Temperatur zu erhitzen, ohne zu schmelzen, und es lange warm zu halten und dann langsam abzukühlen, nachdem die Diffusion verschiedener Elemente in der Legierung dazu neigt, gleichmäßig verteilt zu sein.
⑦ Spannungsarmglühen. Wird verwendet, um die Eigenspannung von Stahlgussteilen und Schweißkonstruktionen zu beseitigen. Bei Eisen- und Stahlprodukten, die auf 100-200 Grad unter der Temperatur erhitzt werden, bei der sich Austenit zu bilden beginnt, kann das Abkühlen an der Luft nach der Wärmekonservierung innere Spannungen eliminieren
