Haben Sie sich jemals gefragt, wie die Wärmebehandlung von Stahl seine Eigenschaften verändern kann? Dieser Artikel taucht in die faszinierende Welt des 45er Stahls ein und untersucht, wie Glühen und Normalisieren sein Mikrogefüge und seine mechanischen Eigenschaften beeinflussen. Anhand konkreter Fälle erfahren Sie, wie verschiedene Wärmebehandlungen die Festigkeit, Härte und Zähigkeit von Stahl verbessern und ihn für verschiedene kritische Anwendungen geeignet machen können. Entdecken Sie, wie diese Verfahren funktionieren und was 45er-Stahl zu einer beliebten Wahl in Technik und Fertigung macht. Machen Sie sich bereit, die Geheimnisse hinter der Wissenschaft der Stahlbehandlung zu lüften.
Identische Werkstoffe können unterschiedliche mechanische Eigenschaften aufweisen (Festigkeit, Härte, Plastizität und Zähigkeit), und unterschiedliche Werkstoffe können ähnliche mechanische Eigenschaften haben. All dies steht in engem Zusammenhang mit der Wärmebehandlung von Stahl.
Stahlteile erhalten durch Wärmebehandlung ein bestimmtes Gefüge, um die erforderlichen Leistungsmerkmale zu erreichen. Die Wärmebehandlung ist ein Mittel, das Erreichen der Leistung ist das Ziel, und das Gefüge bildet die Grundlage und die Garantie für diese Eigenschaften.
Am Beispiel des Stahls 45# wird in diesem Abschnitt die Beziehung zwischen GlühenNormalisieren, die Struktur des Stahls 45# und die damit verbundenen Eigenschaften.
Fall 1
Das Rohmaterial im Anlieferungszustand wurde warmgewalzt und an der Luft abgekühlt, was einer Normalisierung gleichkommt, so dass es härter ist als geglühter Stahl.
Aufgrund der hohen Temperatur scheidet sich jedoch ein Teil des Ferrits entlang der Korngrenzen nadelförmig aus und dringt in das Korn ein, wodurch eine Widmanstätten-Struktur entsteht.
Das Auftreten der Widmanstätten-Struktur verringert die Kerbschlagzähigkeit des Stahls erheblich und macht ihn spröde. Stahl mit großer Korngröße ist besonders anfällig für die Bildung von Widmanstätten-Gefügen.
Um die Widmanstätten-Struktur und große Körner zu beseitigen, ist es notwendig, vor dem Abschrecken eine Normalisierungsbehandlung durchzuführen, um das Korn zu verfeinern und die Struktur zu verbessern.
Fall 2
Mikrostruktur Hinweis: Nach dem Schneiden des φ13,2 mm Rundstabmaterials auf einer normalen Schneidemaschine bildete sich aufgrund der fehlenden rechtzeitigen Wasserkühlung die Mikrostruktur des Querschnitts der Wärmeeinflusszone, wie in Abbildung 2 dargestellt.
Die linke Hälfte des Bildes zeigt das ursprüngliche Gefüge, während die rechte Hälfte das Gefüge der Wärmeeinflusszone abbildet. Die Härtevariationen in der Wärmeeinflusszone sind beträchtlich und liegen zwischen 25-40 HRC.
Abbildung 3 zeigt das vergrößerte Gefüge der einzelnen Zonen. Abbildung 3a zeigt die Struktur von Zone 1 in Abbildung 2.
Die linke Hälfte der Abbildung zeigt die ursprüngliche Materialstruktur, die durch weißen, netzartigen Ferrit und feine Perlitflocken gekennzeichnet ist. Die rechte Hälfte zeigt die Struktur der hitzebeeinflussten Zone während des Schneidens, bestehend aus weißem, polygonalem Ferrit, Perlitflocken, gräulich-weißem Martensitund Restaustenit.
Abbildung 3b zeigt die Struktur der Zone 2 in Abbildung 2, die sich durch weiße ungelöst Ferrit an den Korngrenzen, gräulich-weißer Martensit, Restaustenit und feine Perlitflocken. Die dunklen, feinen Perlitflocken innerhalb der Körner stellen ein neu gebildetes Übergangszonengefüge während des Schneidkühlprozesses dar.
Abbildung 3c zeigt das Gefüge der Zone 3 in Abbildung 2, das einem Gefüge mit unterwärmter Abschreckung ähnelt. Die Korngrenzen zeigen weißen, polygonalen, ungelösten Ferrit, zusammen mit grauweißem Martensit und Restaustenit. Die Ferritgrenzen sind klar definiert.
Während des Schneidens der Probe führten unterschiedliche Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe in Verbindung mit unzureichender Kühlung zu ausgeprägten Bereichen mit einer juwelenblauen Oxidationsschicht auf der Probenoberfläche, wie in Abbildung 4 dargestellt.
Wie der Abbildung zu entnehmen ist, gibt es in den späteren Phasen des Schneidens Wärmeeinflusszonen. Je härter das Material ist, desto schwieriger ist das Schneiden, und desto größer wird die Wärmeeinflusszone.
Bei den oberen drei Proben in Abbildung 4 handelt es sich um hochkohlenstoffhaltigen, hochlegierten Stahl, bei den unteren fünf um 45#-Stahl.
Vor der Wärmebehandlung wurden die Probenoberflächen nicht gründlich poliert, was dazu führte, dass bei der Untersuchung unterschiedliche Mikrostrukturen im Rohmaterial zu beobachten waren.
Wenn während des Trennens der Probe nicht sofort gekühlt wird, führt die Reibung zwischen der Probe und der Schleifscheibe dazu, dass die Temperatur der Probe mit zunehmender Schnittgeschwindigkeit schnell auf einen Wert zwischen Ac1 und Ac3 ansteigt.
Bei der Abkühlung mit Wasser bildet sich eine Struktur, die einer unterhitzten Abschreckung ähnelt. Da die Oberflächentemperatur in verschiedenen Bereichen der Probe variiert, unterscheiden sich auch die Mikrostrukturen in diesen Bereichen.
Fall 3
Beim Glühen von 45er Stahl wird der Stahl um 30-50℃ über Ac3 erhitzt und anschließend im Ofen abgekühlt, damit sich der Stahl akklimatisieren kann. Dieser relativ langsame Abkühlungsprozess führt zu einem nahezu ausgeglichenen Gefüge, wobei Perlit etwa 55% der gesamten Gesichtsfeldfläche einnimmt.
Fall 4
Bei normalisiertem 45er Stahl wird der Stahl um 30-50 °C über seine Ac3-Temperatur erhitzt und dann an der Luft natürlich abgekühlt. Der Hauptunterschied zwischen diesem Verfahren und einem vollständigen Glühvorgang ist die schnellere Abkühlung und der höhere Grad der Unterkühlung.
Dies führt zu einem feineren Perlit-Lamellengefüge im Vergleich zu geglühtem Stahl, mit einem deutlichen Anstieg der Perlitmenge und einer relativ kleineren Korngröße. Daher ist die Härte von normalisiertem Stahl höher als die von geglühtem Stahl.
Die Normalisierung von 45er Stahl kann seine Struktur wie folgt verbessern Gießen oder SchmiedenDadurch werden die Austenitkörner verfeinert und feiner und gleichmäßiger Ferrit und Perlit gebildet, was die Festigkeit, Härte und Zähigkeit des Stahls erhöht.
45 Stahl kann aufgrund seiner hohen Festigkeit und guten Verformbarkeit für die Herstellung verschiedener wichtiger Bauteile wie Kompressoren, Chemiepumpen und beweglicher Teile (Kurbelwellen, Pleuelstangen, Kolbenstangen) verwendet werden. Auch Turbinenschaufeln können damit hergestellt werden. Im Allgemeinen werden große Bauteile in normalisiertem Zustand verwendet, während kleine Bauteile gehärtet werden können, um einen gehärteten Sorbit zu erhalten.
45 Stahl ist auch der am häufigsten verwendete vergüteter Stahl. Vor dem Abschrecken und Anlassen bei hohen Temperaturen muss der Stahl normalisiert werden, um eine gleichmäßige und fein strukturierte Struktur zu erhalten, die den Stahl auf das Abschrecken vorbereitet.
In diesem Artikel werden die mikrostrukturellen Merkmale von Stahl 45 in verschiedenen Zuständen vorgestellt. Daraus können wir das Geheimnis und den Reiz der Wärmebehandlung erkennen, da verschiedene Behandlungsmethoden die Struktur und die Eigenschaften des Materials geschickt verändern können.
Stahl 45 ist ein häufig verwendeter, abgeschreckter Stahl. Dieser Artikel analysiert dieses Material in verschiedenen Zuständen und bietet einen methodischen Ansatz, von dem wir glauben, dass jeder einige Erkenntnisse gewinnen kann.
In der täglichen Arbeit, bei der Entwicklung von Mustern für andere Materialien, wäre es ideal, wenn wir das, was wir von einem Beispiel lernen, auf andere übertragen könnten.
Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.
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