EN
Көміртегі болатын негізгі жылумен өңдеу әдістері: мақсаттары, жүргізу тәртібі және тиімділігі
Жұмсарту: суықпен деформацияланған көміртегі болатын пластикалықтықты қалпына келтіру және микрояқпаны өзгерту
Болаттың қатты салқындатылуы болаттың артық қатайуына әкелуі мүмкін, бұл процестің жұмсартылуы арқылы жеңілдетіледі. Бұл процесте металл әдетте шамамен 600–700 °C температураға дейін 1–2 сағат бойы қыздырылады, сосын металл пеш ішінде баяу суытылады. Бұл процестің нәтижесінде материал құрылымында пайда болған ішкі кернеулер жойылады және жаңа, деформациядан таза кристалдық құрылымдар түзіледі. Жұмсартылғаннан кейін материал әдетте жоғалған эластиктіліктің шамамен 30%-ын қалпына келтіреді және одан әрі материал сынып кеткенге дейін көпшілік жағдайда көп дәрежеде пішін өзгертуге төзімді болады. Автомобиль өнеркәсібінің инженерлері үшін феррит пен перлиттің біркелкі құрылымы маңызды, әсіресе кузов панельдері мен конструкциялық көмекші бөліктерді шығару үшін, олар жүктеме әсерінде өз конфигурациясын сақтауы тиіс және қажет болған жағдайда иілу мен деформацияға ұшырай алуы керек.
Нормалдау құйма немесе дөңгелектелген көміртегілі болат үшін біркелкі тәжірибе құрылымын қамтамасыз етеді және өңдеуге қолайлылығын арттырады.
Нормалдау 800–900 °C температурада болатты қыздырумен басталады да, оны тыныш ауада баяу салқындатады. Бұл әдіс бұрынғы ыстық деформациядан қалған ірі және біркелкі емес тәжірибе құрылымдарын жояды және ірі емес, біркелкі феррит/перлит микрокомпоненттік матрицасын қалыптастырады. Нормалданбаған болатқа қарағанда, нормалдау өңдеудің оңайлығын 15–20% арттырады. Құралдың тозуының азаюы мен жақсы беттік жабын құралдың қызмет ету мерзімін және бөлшектің сапасын маңызды деңгейде жақсартады. Осының нәтижесінде дәлдік бөлшектерін (мысалы, тісті берілістер мен валдар) шығару мен өңдеу операцияларында болатты нормалдау қолданылады.
Қатайту және шайқалту: орта көміртегілі болатта беріктік пен тоқтықты оптималдау үшін маңызды реттілік
Балқытқыш құрылымды қатайту процесін бастау үшін болатты алдымен аустениттендіру деп аталатын 800–900 °C аралығындағы температураға дейін қыздыру керек. Бұл қыздыру сатысынан кейін болатты немесе су, немесе май баннысында тез немесе лездік суытуға ұшыратады, нәтижесінде аустенит құрылымы өте қатай, бірақ өте созылмайтын мартенситке айналады. Бұл процесс мартенсит құрылымында Роквелл C қаттылығын 65-ке және беріктігін 1000 мегапаскальға жеткізуі мүмкін. Проблема сол, что суытудан кейін пайда болған мартенсит құрылымы шынығып кеткен жүктемелерді көтеруге қабілетсіз. Осы проблеманың шешімі – термоөңдеу (отжиг), яғни болатты шамамен бір сағат немесе одан да көп уақыт бойы 400–700 °C аралығындағы температураға дейін қыздыру процесі. Бұл қыздыру ішкі керілулерді азайтады (бұл өте маңызды), сонымен қатар кіші карбидтердің пайда болуы арқылы құрылымның төзімділігін арттырады, сондықтан құрылымның төзімділігі мен беріктігі жақсарып кетеді. Қазіргі заманғы өндірісте үлкен жүктемелерге төтеп беруі тиіс компоненттер үшін екі сатылы термиялық өңдеу әлі де міндетті: мысалы, автокөлік осьтері, двигательдің иілген валдары және әртүрлі өнеркәсіптік тісті беріліс жүйелері.
Көміртегінің мазмұны – көміртекті болатқа жылумен өңдеу тәсілдерін таңдауды анықтайтын фактор
<0,3% C болаты: Қатайыту қабілетінің проблемалары – неге жұмсарту мен қалыптау жақсырақ опциялар
Төмен көміртегілі болаттарда мартенситтің қатты суыту кезінде белгілі бір мөлшерде түзілуі үшін жеткілікті көміртегі мөлшері жоқ, сондықтан осындай болаттарға дәстүрлі қаттылату әдістерін қолдануға болмайды. Оның орнына ең кең тараған әдіс — жылыту процесі, ол салқындатылған микрқұрылымды толық қалпына келтіруге және пластикалықтың қалпына келуіне ықпал етеді. Қалыптау да ковкаланған немесе домалақталған металда зерттеу өлшемдерінің біркелкілігін қамтамасыз етеді. Екі әдіс те болаттың кейінгі пішіндеу операциялары мен өңдеуін жеңілдетеді және қатты суыту кезінде пайда болатын деформация немесе трещиналар сияқты проблемаларды азайтады. Осындай жылумен өңдеу әдістері автомобиль өнеркәсібінде машина кузовының панельдері, кронштейндер және конструкциялық компоненттер сияқты қарапайым бөлшектерді шығару кезінде қолданылады. Бұл қолданбалар үшін инженерлер ең жоғары беріктікті қамтамасыз етуге қарағанда жақсы дәнекерлену қабілетін, терең тартылу қабілетін және өлшемдік тұрақтылықты басымдық ретінде қарастырады.
Орташа көміртегілі болат (0,3–0,5% C): Шынықтыру мен тұрақтандыру – Қажетті қасиеттерге сәйкес келеді
Орташа көміртегілі болаттар — бұл көміртегі мазмұны 0,3–0,5 пайыз болатын болаттар. Бұлар шынықтыру процестері үшін идеалды, себебі көміртегі мөлшері суға салғанда біраз мартенсит түзуге жеткілікті, бірақ болатты жылумен өңдеу кезінде трещиналарға ұшырау қаупін туғызбайды. Тұрақтандырылған болат қаттылығын сақтап, қаттылығын жоғарылатып, мысалы, AISI 1045 маркалы болаттың беріктігі 800 МПа-дан асады. Сонымен қатар, AISI 1045 маркалы болат циклдік жүктемелерге төзімділігі мен тозуға төзімділігі жақсы болады. Осы қасиеттеріне байланысты бұл болат маркасы көлік осьтері, двигательдің иілгіш таяқшалары және өнеркәсіптік трансмиссиялардың тісті доңғалақтары сияқты ауыр жүктемелерге ұшырайтын бөлшектер үшін инженерлер арасында қолданысқа ие.
Сенімді көміртегілі болатты шынықтыру үшін шынықтыру ортасын таңдау және суыту процесін бақылау
Суға немесе майға шынықтыру: Көміртегілі болат үшін мартенсит түзу мен трещиналарға ұшырау қаупін теңестіру
Суыту ортасының түрін таңдау жылу алыну жылдамдығына, фазалық түрленулердің болуына және металдағы қалдық керілу шамасына тікелей әсер етеді. Шамамен 130 °C/с суыту жылдамдығы мартенситтің қатты мөлшерін тудырады, нәтижесінде өте қатты құрылым пайда болады. Мысалы, сумен суыту қарапайым пішіндегі бұйымдар үшін өте тиімді, мысалы, ауыл шаруашылығы құрал-саймандары немесе құралдың қалыптары сияқты жоғары тозуға төзімділік талап ететін бұйымдар үшін. Алайда, маймен суыту шамамен 80 °C/с орташа суыту жылдамдығын қамтамасыз етеді. Бұл жағдайда баяулаған суыту жылдамдығы термиялық соққы мен пішін бұрмалануының қаупін азайтады, сонымен қатар орташа көміртекті болаттарда қажетті мартенсит түзілуін қамтамасыз етеді. Көптеген цехтар жұқа қабырғалы конструкциялар, күрделі геометриялық пішіндер немесе жарылу қаупі жоғары болатын жоғары көміртекті болаттармен жұмыс істеген кезде маймен суытуды қолдануды ұсынады, себебі қаттылықтағы шекті өсуіне қарағанда жарылу қаупі маңыздырақ.
Ауамен суыту металлдарды қатайтпайды, бірақ ол нормалдау процесіне көмектеседі, микрояқын феррит пен перлит фазаларының керілулерсіз қалыптасуына мүмкіндік береді.
Нормалдауда ауамен суыту: Қалдық керілулерсіз феррит–перлиттің біркелкі таралуын қамтамасыз ету
Нормалдау процесі салқындатудан айырылып тұрады, себебі ол басқа, мүмкін тезірек болатын әдістерді емес, ауамен салқындатуды қолданады. Бұл баяу әдіс материалдың аустенит кезеңінен феррит пен перлит кезеңдеріне үзіліссіз өтуіне ықпал етеді. Шамамен 5 °C/секундтық салқындату жылдамдығында бұл жылдамдық материалдың бұралуына және қалдық керілулердің пайда болуына әкелетін жылу градиенттерінің пайда болуын болдырмау үшін жеткілікті баяу. Сонымен қатар, баяу салқындату жылдамдығы дән өлшемінің біркелкілігін көлденең қиманың барлық бөлігінде, соның ішінде ең сыртқы бетінде де қамтамасыз етеді. Бұл көлденең қиманың барлық бөлігіне қажетті әсерді береді. Төмен көміртекті болат бөлшектермен жұмыс істеген кезде бұл әдіс компоненттің өлшемдік тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін ерекше маңызды, мысалы, дәнекерленген құрылымдық аркалар немесе дәлдікпен өңделген корпусларда. Бұлар – материалдың жұмыс істеу кезінде күтпеген әрекет көрсетпеуі тиіс жағдайлар.
Ең көп уақытта сұраған сұрақтар
Көміртекті болаттарды жылумен өңдеудің мақсаты қандай?
Көміртекті болаттарды жылумен өңдеудің мақсаты — болаттың пластикалығы мен микрқұрылымын қалпына келтіру, сондықтан оны суық өңдеуден кейін жеңілірек өңдеуге және пішіндеуге болады.
Қалыптау қалай көміртекті болаттың қасиеттерін жақсартады?
Қалыптау көміртекті болатқа біркелкі түйір құрылымын береді, сондықтан болатты тез өңдеуге болады, сонымен қатар ішкі керілу азаяды, бұл кішігірім және дәл машина бөлшектері үшін тиімді.
Орташа көміртекті болаттарды суыту мен жылумен өңдеудің пайдасы қандай?
Орташа көміртекті болаттарды суыту мен жылумен өңдеудің пайдасы — болаттың беріктігі мен тоқтамдылығын жақсарту, сондықтан оны ірі және төзімді құрылымдарда қолдануға болады.
Көміртекті болатты суда суытудың қандай ақауы бар?
Тез суыту көміртекті болатты суда суытқанда оның деформациялануына және трещиналарға ұшырауына әкеледі, бірақ қаттылығын арттырады.
Кейбір қолданыстарда төмен көміртекті болаттың қолданылуының себебі қандай?
Төмен көміртекті болаттың кейбір қолданыстарда ұсынылу себебі — оның автомобильдердің корпусын құрайтын панельдер сияқты қолданыстарда және көліктің құрылымын қамтамасыз ететін бөлшектерде оңай дәнекерленуі мен пішінделуі, сонымен қатар олардың тіреу талаптары төмен болуы.