Вы когда-нибудь задумывались о том, как термическая обработка стали может изменить ее свойства? Эта статья погружает в увлекательный мир стали 45, исследуя, как отжиг и нормализация влияют на ее микроструктуру и механические характеристики. Рассмотрев конкретные случаи, вы узнаете, как различные виды термообработки могут повысить прочность, твердость и вязкость стали, делая ее пригодной для различных ответственных применений. Узнайте, как работают эти процессы и что делает сталь 45 популярным выбором в машиностроении и производстве. Приготовьтесь раскрыть секреты науки об обработке стали.
Одинаковые материалы могут иметь разные механические свойства (прочность, твердость, пластичность и вязкость), а разные материалы могут обладать схожими механическими свойствами. Все это тесно связано с термической обработкой стали.
Стальные детали приобретают определенную структуру в результате термической обработки для достижения требуемых эксплуатационных характеристик. Термическая обработка - это средство, достижение характеристик - цель, а структура является основой и гарантией этих свойств.
На примере стали 45# в этом разделе будет рассказано о взаимосвязи между отжиг, нормализация, структура стали 45# и связанные с ней свойства.
Случай 1
В готовом виде сырье было подвергнуто горячей прокатке и охлаждено на воздухе, что эквивалентно нормализации, поэтому оно тверже отожженной стали.
Однако под воздействием высокой температуры часть феррита осаждается по границам зерен в виде игл и распространяется внутрь зерна, образуя структуру Видманштеттена.
Появление структуры Видманштеттена значительно снижает ударную вязкость стали и делает ее хрупкой. Сталь с большим размером зерна особенно склонна к образованию структуры Видманштеттена.
Для устранения структуры Видманштеттена и крупных зерен необходимо провести нормализационную обработку перед закалкой для уточнения зерна и улучшения структуры.
Случай 2
Микроструктура Примечание: После резки материала круглого прутка диаметром φ13,2 мм на обычном отрезном станке из-за отсутствия своевременного водяного охлаждения образовалась микроструктура поперечного сечения зоны термического влияния, как показано на рис. 2.
Левая половина изображения представляет собой исходную микроструктуру, а правая - микроструктуру зоны термического влияния. Разброс твердости в зоне термического воздействия довольно значительный и составляет 25-40 HRC.
На рисунке 3 показана увеличенная микроструктура каждой зоны. На рисунке 3a представлена структура зоны 1 на рисунке 2.
На левой половине рисунка изображена исходная структура материала, характеризующаяся белым, сетчатым ферритом и мелкими перлитовыми хлопьями. В правой половине показана структура зоны термического воздействия в процессе резки, состоящая из белого многоугольного феррита, перлитовых хлопьев, серовато-белого мартенсити остаточный аустенит.
На рисунке 3b показана структура зоны 2 на рисунке 2 с белым цветом. нерастворенный феррит на границах зерен, серовато-белый мартенсит, остаточный аустенит и мелкие хлопья перлита. Темные мелкие хлопья перлита внутри зерен представляют собой новообразованную микроструктуру переходной зоны в процессе охлаждения резанием.
На рисунке 3c представлена структура зоны 3 на рисунке 2, похожая на структуру закалки с недогревом. На границах зерен виден белый многоугольный нерастворенный феррит, а также серовато-белый мартенсит и остаточный аустенит. Границы феррита четко определены.
В процессе резки образцов различные скорости резания и подачи в сочетании с недостаточным охлаждением привели к появлению на поверхности образцов отдельных областей слоя окисления ювелирного синего цвета, как показано на рис. 4.
Как видно из рисунка, зоны термического воздействия возникают на более поздних этапах резки. Чем тверже материал, тем сложнее резка и тем больше становится зона термического влияния.
Три верхних образца на рисунке 4 представляют собой высокоуглеродистую, высоколегированную сталь, а пять нижних - сталь 45#.
Перед термообработкой поверхность образцов не была тщательно отполирована, что привело к появлению различных микроструктур в исходном материале при исследовании.
Во время резки образца, если охлаждение не было проведено своевременно, трение между образцом и шлифовальным кругом приводит к быстрому повышению температуры образца до значений между Ac1 и Ac3 по мере постепенного увеличения скорости резки.
При охлаждении водой образуется структура, напоминающая закалку с недогревом. Поскольку температура поверхности в разных областях образца различна, микроструктуры в этих областях также различаются.
Дело 3
Отжиг стали 45 включает в себя нагрев стали выше Ac3 на 30-50℃ с последующим охлаждением в печи для акклиматизации стали. Этот относительно медленный процесс охлаждения приводит к тому, что микроструктура становится почти сбалансированной, а перлит занимает примерно 55% всей площади поля зрения.
Дело 4
Нормализованная сталь 45 предполагает нагрев стали выше температуры Ac3 на 30-50°C, а затем естественное охлаждение на воздухе. Основное отличие этого процесса от полного отжига заключается в более высокой скорости охлаждения и высокой степени переохлаждения.
Это приводит к более тонкой пластинчатой структуре перлита по сравнению с отожженной сталью, значительному увеличению количества перлита и относительно меньшему размеру зерен. Поэтому твердость нормализованной стали выше, чем отожженной.
Нормализация стали 45 может улучшить ее структуру следующим образом литье или ковкаВ результате измельчаются зерна аустенита, образуются мелкие и однородные феррит и перлит, что повышает прочность, твердость и вязкость стали.
Сталь 45, обладающая высокой прочностью и хорошей пластичностью, может использоваться для производства различных важных компонентов, таких как компрессоры, химические насосы и подвижные части (коленчатые валы, шатуны, поршневые штоки). Он также может использоваться для изготовления лопаток турбин. Как правило, крупногабаритные компоненты используются в нормализованном состоянии, а мелкогабаритные компоненты могут быть закалены для получения закаленного сорбита.
Сталь 45 также является наиболее часто используемой закаленная и отпущенная сталь. Перед закалкой и высокотемпературным отпуском сталь необходимо подвергнуть процессу нормализации, чтобы получить однородную и мелкоструктурную организацию, подготовив ее к закалке.
В этой статье рассказывается о микроструктурных характеристиках стали 45 в различных состояниях. Из нее мы можем оценить таинственность и очарование термической обработки, поскольку различные методы обработки могут ловко изменять структуру и свойства материала.
Сталь 45 - это широко используемая закаленная сталь. В данной статье анализируется этот материал в различных состояниях, обеспечивается методический подход, из которого, как мы полагаем, каждый сможет почерпнуть некоторые знания.
В повседневной работе, при разработке образцов для других материалов, было бы идеально, если бы мы могли применять то, что узнали из одного примера, к другим.
Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.
RU 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
KO