Warmtebehandeling van koolstofstaal begrijpen: #45 en 40CR uitgelegd

Warmtebehandeling van staal: Het verwijst naar het proces van verhitten, warmtebehoud en koelen van massief staal op een geschikte manier om de vereiste structuur en eigenschappen te verkrijgen.

Warmtebehandeling kan niet alleen worden gebruikt om staal sterker te maken en de prestaties van mechanische onderdelen te verbeteren, maar ook om de technologische prestaties van staal te verbeteren.

Het gemeenschappelijke punt is dat alleen de interne organisatiestructuur wordt veranderd zonder de vorm en grootte van het oppervlak te veranderen.

Het warmtebehandelingsproces kan de mechanische eigenschappen van staalverhogen de sterkte, taaiheid en levensduur van onderdelen en verbeteren de hardheid en slijtvastheid.

Belangrijke machineonderdelen en gereedschappen moeten dus een warmtebehandeling ondergaan.

Warmtebehandeling kan ook de verwerkingsprestaties van het werkstuk verbeteren, waardoor de productiviteit en verwerkingskwaliteit toenemen.

Daarom speelt warmtebehandeling een zeer belangrijke rol in de machinefabricage-industrie.

Laten we #45 staal en 40Cr staal als voorbeeld nemen.

Temperen op hoge temperatuur na het doven wordt in de productie "doven en ontlaten" genoemd. De delen na het doven en aanmaken hebben goede uitvoerige mechanische eigenschappen en worden wijd gebruikt in diverse belangrijke structurele delen, vooral koppelstangen, bouten, toestellen en schachten die onder afwisselende lading werken.

De oppervlaktehardheid is echter laag en niet slijtvast.

De oppervlaktehardheid van onderdelen kan worden verbeterd door afschrikken en ontlaten + afschrikken van het oppervlak.

1. #45 staal - hoge kwaliteit medium koolstof constructiestaal

#45 staal wordt genoemd in GB, S45C in JIS, 1045080M46 in ASTM en C45 in DIN;

#45 staal is hoge kwaliteit koolstof constructiestaal, met chemische samenstelling: koolstof (C) inhoud van 0,42 ~ 0,50%, Si inhoud van 0,17 ~ 0,37%, Mn inhoud van 0,50 ~ 0,80%, Cr inhoud van< = 0,25%.

De koude en warme verwerkingsprestaties zijn goed, de mechanische prestaties zijn goed, en de prijs is laag, en de bron is breed, dus het wordt veel gebruikt.

De grootste zwakte is dat werkstukken met een lage hardbaarheid, grote doorsnede en hoge eisen niet gebruikt moeten worden.

De aanbevolen temperatuur voor warmtebehandeling van #45 staal: normaliseren bij 850℃, afschrikken bij 840℃, temperen bij 600℃.

① #45 staal is gekwalificeerd als de hardheid groter is dan HRC55 (tot HRC62) na afschrikken en voor ontlaten.

De hoogste hardheid in praktische toepassingen is HRC55 (hoogfrequent afschrikken HRC58).

② Het warmtebehandelingsproces van carboneren en afschrikken wordt niet toegepast voor #45 staal.

Afharden en ontlaten van #45 staal: de afschriktemperatuur van #45 staal is A3+(30~50) ℃. In de praktijk wordt over het algemeen de bovengrens genomen.

Een hogere afschriktemperatuur kan de opwarmsnelheid van het werkstuk versnellen, oppervlakteoxidatie verminderen en het werkrendement verbeteren.

Om de austeniet van het werkstuk is voldoende wachttijd vereist.

Als de werkelijke laadhoeveelheid groot is, moet de wachttijd op de juiste manier worden verlengd.

Anders kan er onvoldoende hardheid ontstaan door ongelijkmatige verwarming.

Als de wachttijd echter te lang is, zullen de gebreken van grove korrel en ernstige oxidatie ontkoling zal ook optreden, wat de kwaliteit van het blussen beïnvloedt.

Wij zijn van mening dat de verwarmings- en wachttijd met 1/5 moet worden verlengd als de laadhoeveelheid groter is dan de hoeveelheid die in het procesdocument is gespecificeerd.

Omdat de hardbaarheid van #45 staal laag is, moet 10% zoutoplossing met hoge koelsnelheid worden gebruikt.

Nadat het werkstuk in water is afgekoeld, moet het worden geblust, maar niet doorgekoeld.

Als het werkstuk door zout water wordt gekoeld, kan het werkstuk barsten.

Dit komt doordat wanneer het werkstuk is afgekoeld tot ongeveer 180 ℃, de austeniet transformeert snel in martensiet, wat resulteert in overmatige structurele spanning.

Als het afgeschrikte werkstuk snel wordt afgekoeld tot dit temperatuurbereik, moet daarom de langzame koelmethode worden gebruikt.

Omdat de uitlaatwatertemperatuur moeilijk te beheersen is, moet deze op ervaring worden ingesteld. Als het werkstuk in het water niet meer schudt, kan het uitlaatwater met lucht worden gekoeld (oliekoeling is beter als dat mogelijk is).

Bovendien moet het werkstuk bewegen in plaats van statisch te zijn wanneer het het water ingaat. Het moet regelmatig bewegen volgens de geometrische vorm van het werkstuk.

De statische koelmedium plus het statische werkstuk zal leiden tot ongelijke hardheid en ongelijke spanning, wat resulteert in grote vervorming en zelfs scheuren van het werkstuk.

De hardheid van gehard en getemperd #45 stalen onderdelen moeten HRC56 ~ 59 te bereiken, en de mogelijkheid van grote sectie lager is, maar het kan niet lager zijn dan HRC48.

Anders betekent dit dat het werkstuk niet volledig is afgeschrikt en dat er sorbiet of zelfs ferrietstructuur in de structuur kan zitten, die na het ontlaten nog steeds in de matrix wordt vastgehouden en dat het doel van het afschrikken en ontlaten niet kan worden bereikt.

Het aanmaken op hoge temperatuur van #45 staal na het doven, de het verwarmen temperatuur is gewoonlijk 560~600 ℃, en het hardheidsvereiste is HRC22~34.

Omdat het doel van ontlaten is om uitgebreide mechanische eigenschappen te verkrijgen, is het hardheidsbereik relatief breed.

Als de tekening echter hardheidsvereisten heeft, moet de hardingstemperatuur worden aangepast volgens de tekeningvereisten om de hardheid te garanderen.

Sommige asonderdelen vereisen bijvoorbeeld een hoge sterkte en hardheid;

Voor sommige tandwielen en asonderdelen met spiebanen zijn de hardheidseisen echter lager door het frezen en gleufsteken na het afschrikken en ontlaten.

De hardingswarmte conserveringstijd hangt af van de hardheidseisen en de grootte van het werkstuk.

Wij geloven dat de hardheid na het temperen afhangt van de tempereertemperatuur en weinig verband houdt met de tempereertijd, maar het moet wel teruggedrongen worden.

Over het algemeen is de tempereerhittebehoudtijd van het werkstuk meer dan een uur.

Als #45 staal wordt gebruikt voor carboneren, is het hard en bros. martensiet zal na het afschrikken in de kern verschijnen en de voordelen van het carboneren zullen verloren gaan.

Op dit moment is de koolstofgehalte van gecarbureerde materialen is niet hoog, en de kernsterkte kan zeer hoog oplopen tot 0,30%, wat zeldzaam is in de toepassing.

0,35% nog nooit voorbeelden gezien, alleen geïntroduceerd in tekstboeken.

Het proces van doven en aanmakende+high-frequency oppervlakte doven kan worden goedgekeurd, en de slijtageweerstand is lichtjes slechter dan dat van het carboneren.

2. 40HR staal - gelegeerd constructiestaal

40Cr behoort tot GB3077 "Gelegeerd constructiestaal".

Het koolstofgehalte van staal 40Cr is 0,37% ～ 0,44%, wat iets lager is dan dat van staal #45. De inhoud van Si en Mn is gelijkwaardig, met 0,80% ～ 1,10% Cr.

In het geval van warmwalsen, de 1% Cr in principe niet werkt, en de mechanische eigenschappen van de twee zijn ongeveer hetzelfde.

Aangezien de prijs van 40Cr ongeveer de helft is van die van #45 staal, is het niet nodig voor degenen die #45 staal om economische redenen kunnen gebruiken.

Afschrikken en ontlaten van 40Cr staal: De belangrijkste rol van Cr bij warmtebehandeling is het verbeteren van de hardbaarheid van staal.

Door de verbetering van de hardbaarheid zijn de sterkte, hardheid, slagvastheid en andere mechanische eigenschappen van 40Cr na het afschrikken (of ontlaten) ook aanzienlijk hoger dan die van #45 staal.

Door de sterke hardbaarheid is de inwendige spanning van 40Cr tijdens het afschrikken is ook groter dan die van #45 staal.

Onder dezelfde omstandigheden is de scheurneiging van 40Cr materiaal ook groter dan die van #45 staal.

Om scheuren in werkstukken te voorkomen, wordt daarom meestal olie met een laag warmtegeleidingsvermogen gebruikt als afschrikmiddel tijdens het 40Cr afschrikken (soms wordt ook de dubbele methode van vloeibaar afschrikken gebruikt, algemeen bekend als blussen in water en oliekoeling), terwijl water met hoge thermische geleidbaarheid wordt gebruikt als afschrikmedium voor 45Cr-staal.

De keuze voor water en olie is natuurlijk niet absoluut en hangt ook nauw samen met de vorm van het werkstuk.

Afharden met water kan ook worden gebruikt voor 40Cr-onderdelen met eenvoudige vormen, terwijl olieafkoeling of zelfs een zoutbad kan worden gebruikt voor #45 stalen onderdelen met complexe vormen.

Voor het afschrikken en ontlaten van een 40Cr werkstuk worden verschillende parameters gespecificeerd in de proceskaart.

Onze ervaring in de praktijk is als volgt:

(1) Voor 40Cr-werkstukken wordt na het afschrikken oliekoeling toegepast.

40Cr staal heeft een goede hardbaarheid, kan worden afgeschrikt wanneer afgekoeld in olie, en de vervorming en scheurvorming tendens van werkstukken zijn klein.

In het geval van een krappe olietoevoer kunnen kleine bedrijven het werkstuk met een ongecompliceerde vorm in water afkoelen zonder te barsten, maar de operator moet de temperatuur van de waterinlaat en -uitlaat strikt controleren op basis van ervaring.

(2) De hardheid van het 40Cr werkstuk is nog steeds hoog na het ontlaten, en de tweede ontlaattemperatuur zal toenemen met 20~50 ℃, anders is het moeilijk om de hardheid te verminderen.

(3) Na ontlaten bij hoge temperatuur, 40Cr werkstukken met complexe vormen worden gekoeld in olie en gewoon gekoeld in water om de impact van het tweede type brosheid te vermijden.

De werkstukken moeten na het ontlaten en snel afkoelen zo nodig een spanningsontlastende behandeling ondergaan.

De maximale hardheid van medium koolstofstaal na warmtebehandeling is ongeveer HRC55 (HB538), σb is 600~1100MPa.

Daarom wordt medium koolstofstaal het meest gebruikt in verschillende toepassingen met een gemiddelde sterkte.

Behalve als bouwmateriaal wordt het ook veel gebruikt bij de productie van verschillende mechanische onderdelen.

Zolang het middelkoolstofstaal voldoende temperatuur en houdbaarheid heeft, is het over het algemeen mogelijk om deze hardheidswaarde te bereiken, en het is onmogelijk als het niet vervormt.

De eerste is om een bewerkingstoelage te hebben en dan een slijpmachine te gebruiken voor de bewerking, en de tweede is om het oppervlak te doven.