Plieno grūdinimas
Grūdinimas yra terminio apdorojimo procesas, kai atšaldytas ruošinys vėl pašildomas iki žemesnės nei A1 temperatūros, palaikomas tam tikrą laiką ir atšaldomas iki kambario temperatūros. Grūdintas plienas neturėtų būti naudojamas tiesiogiai; jis turi būti grūdinamas, o tai lemia plieno mikrostruktūrą ir savybes ir yra esminis terminio apdorojimo etapas.
Grūdinimo tikslas
Norint pasiekti norimas mechanines savybes
Po grūdinimo ruošinys turi didelį kietumą, bet mažą lankstumą ir kietumą. Siekiant patenkinti skirtingus įvairių dalių eksploatacinius reikalavimus, grūdinimas yra naudojamas modifikuoti gesinamą mikrostruktūrą, reguliuoti kietumą ir sumažinti trapumą, todėl gaunamos norimos ruošinio mechaninės savybės.
Norėdami stabilizuoti ruošinio matmenis
Martensitas ir sulaikytas austenitas, susidaręs gesinimo metu, yra nestabilios struktūros, kurios laikui bėgant gali suirti, todėl keičiasi matmenys ir forma. Grūdinimas paverčia gesinamą mikrostruktūrą į stabilią, užtikrinant, kad ruošinys naudojimo metu išlaikytų savo matmenis ir formą.
Sumažinti arba pašalinti vidinį stresą, atsirandantį dėl gesinimo
Gesinimas sukelia didelį vidinį įtampą. Jei grūdinimas nebus greitai pašalintas, dėl šių įtempių ruošinys gali deformuotis arba net įtrūkti.
Transformacijos grūdinto plieno grūdinimo metu
Užgesintas martensitas ir sulaikytas austenitas yra metastabilios fazės, kurios, grūdindamos nuo kambario temperatūros iki žemesnės nei A1, skyla į feritą ir karbidus. Konkrečios transformacijos priklauso nuo grūdinimo temperatūros:
Martensito skilimas ( mažesnis arba lygus 200 laipsnių )
Grūdinant žemiau 80 laipsnių, reikšmingų mikrostruktūrinių pokyčių neįvyksta, išskyrus anglies atomų sankaupas martensite. Nuo 80 laipsnių iki 200 laipsnių martensitas pradeda irti, o anglies atomai nusėda kaip ε-karbidai (Fe2.4C), todėl sumažėja martensito anglies persotinimas ir mažėja tetragonalumas. Kadangi grūdinimo temperatūra žema, nusėda tik dalis anglies pertekliaus, todėl martensitas lieka persotintu kietu anglies tirpalu -Fe. Smulkūs ε-karbidai pasiskirsto per persotinto -kieto tirpalo sąsajas, išlaikant nuoseklų ryšį (kai atomai fazių ribose yra dalijami dviejų kristalų gardelių). Ši mikrostruktūra, susidedanti iš mažiau persotinto -kieto tirpalo ir ε-karbidų, vadinama grūdintu martensitu. Dėl smulkaus ir labai išsklaidyto ε-karbidų pobūdžio plieno kietumas labai nesumažėja, kai grūdinamas žemesnėje nei 200 laipsnių temperatūroje. Tačiau ε-karbidų nusodinimas sumažina gardelės iškraipymą, sumažina gesinimo įtempį ir šiek tiek padidina plieno plastiškumą bei kietumą.
Išlaikyto austenito skilimas (200–300 laipsnių)
Sulaikytas austenitas yra panašus į nepakankamai atšaldytą austenitą, todėl jo grūdinimosi virsmo produktai yra tokie patys kaip ir per mažai aušinto austenito esant panašioms temperatūros sąlygoms, priklausomai nuo temperatūros susidaro martensitas, bainitas arba perlitas.
Grūdinant plieną nuo 200 laipsnių iki 300 laipsnių, martensitas toliau irsta, o išlikęs austenitas pradeda virsti žemesniuoju bainitu (200–300 laipsnių yra apatinis bainito transformacijos diapazonas). Esant tokiam temperatūrų diapazonui, gesinimo įtempis toliau mažėja, tačiau kietumas reikšmingai nesumažėja.
Karbidų transformacija (250–450 laipsnių)
Grūdinant virš 250 laipsnių, dėl padidėjusio anglies atomų difuzijos gebėjimo ε-karbidai palaipsniui virsta stabiliu cementitu. 450 laipsnių kampu visi ε-karbidai virsta labai dispersiniu cementitu. Nuolatinis anglies nusodinimas sumažina anglies kiekį -kietame tirpale iki pusiausvyros lygio, paverčiant jį feritu, nors jis išlieka adatos -formos. Ši struktūra, sudaryta iš adatų-kaip ferito ir labai dispersinio cementito, vadinama grūdintu troostitu. Grūdinta 45 plieno troostitinė struktūra parodyta paveikslėlyje žemiau. Šiuo metu plieno kietumas mažėja, o jo kietumas ir plastiškumas toliau didėja, o gesinimo įtempis beveik pašalinamas.
Cementito agregacija ir augimas bei ferito rekristalizacija (450–700 laipsnių)
Aukštesnėje nei 450 laipsnių temperatūroje labai išsklaidytas cementitas palaipsniui sferoidizuojasi į smulkias daleles, o kylant temperatūrai šios dalelės auga. Tuo pačiu metu feritas pradeda perkristalizuotis tarp 500 laipsnių ir 600 laipsnių, transformuodamas iš lentjuosčių ar adatų -formų į daugiakampius grūdelius.
Ši struktūra, sudaryta iš granuliuoto cementito, paskirstyto ant daugiakampės ferito matricos, vadinama grūdintu sorbitu. Grūdinto sorbito 45 plieno struktūra parodyta paveikslėlyje žemiau. Toliau padidinus temperatūrą iki 650 laipsnių –A1, granuliuotas cementitas sutirštėja, sudarydamas daugiakampio ferito ir didesnio granuliuoto cementito, žinomo kaip grūdintas perlitas, mikrostruktūrą.
Grūdinto plieno transformacija grūdinimo metu vyksta įvairiuose temperatūrų diapazonuose. Netgi esant tokiai pačiai grūdinimo temperatūrai, gali įvykti įvairių tipų transformacijos. Grūdinto plieno savybės priklauso nuo šių mikrostruktūrinių pokyčių, kurie savo ruožtu įtakoja jo mechanines savybes. Paprastai, kylant grūdinimo temperatūrai, stiprumas ir kietumas mažėja, o lankstumas ir kietumas gerėja, o šie pokyčiai tampa ryškesni aukštesnėje temperatūroje.
Grūdinimo rūšys ir taikymas
Pagrindinis faktorius, lemiantis plieno mikrostruktūrą ir savybes, yra grūdinimo temperatūra. Grūdinimas skirstomas į tris tipus pagal temperatūrą ir gaunamą mikrostruktūrą:
Temperatūra žemoje{0}}temperatūroje (150–250 laipsnių)
Grūdinant žemoje-temperatūroje, gaunamas grūdintas martensitas. Tikslas yra išlaikyti aukštą grūdinto plieno kietumą ir atsparumą dilimui, tuo pačiu sumažinant vidinį įtempį ir trapumą bei pagerinant plastiškumą ir kietumą. Šis metodas daugiausia naudojamas daug-anglies ir legiruoto plieno pjovimo įrankiuose, matavimo įrankiuose, šaltojo štampavimo štampuose, riedėjimo guoliuose, angliavandenių dalyse ir paviršiuje{4}}gesintose dalyse. Kietumas po grūdinimo paprastai yra 58–64 HRC.
Vidutinė{0}}temperatūra (350–500 laipsnių)
Šis metodas duoda grūdintą troostitą. Jo tikslas – pasiekti aukštą takumo ribą, tamprumo ribą ir didelį kietumą. Vidutinės temperatūros temperatūrinis-tempimas pirmiausia naudojamas įvairiems elastingiems komponentams ir karštam-apdirbimui. Kietumas po grūdinimo paprastai svyruoja nuo 35 iki 50 HRC.
Aukštos{0}}temperatūrinės temperatūros (500–650 laipsnių)
Šiuo metodu gaunamas grūdintas sorbitas. Tikslas yra pasiekti stiprumo, kietumo, lankstumo ir tvirtumo pusiausvyrą. Kai derinamas gesinimas ir atšildymas aukštoje{2}}temperatūroje, procesas paprastai vadinamas „gesinimu ir grūdinimu“. Jis plačiai naudojamas svarbiems konstrukciniams komponentams gaminant automobilius, traktorius ir stakles (pvz., švaistiklius, smeiges, krumpliaračius ir transmisijos velenus). Kietumas po grūdinimo paprastai svyruoja nuo 200 iki 330 HBW.
Nors plieno kietumo vertės po normalizavimo ir grūdinimo{0}} yra gana panašios, pagrindiniai konstrukciniai komponentai gamyboje paprastai yra grūdinami, o ne normalizuojami. Taip yra todėl, kad grūdinto sorbito mikrostruktūra turi granuliuotą cementitą, o sorbitas, gautas normalizuojant, turi lamelinį cementitą. Todėl grūdintas ir grūdintas plienas ne tik pasižymi didesniu stiprumu, bet ir geresniu lankstumu bei kietumu, palyginti su normalizuotomis būsenomis.
Grūdinimas ir grūdinimas gali būti galutinis terminio apdorojimo procesas arba kaip išankstinis apdorojimas prieš paviršiaus grūdinimą ir cheminį terminį apdorojimą. Kadangi grūdinto plieno kietumas nėra didelis, tai leidžia lengvai apdirbti ir žemas paviršiaus šiurkštumo vertes.
Be šių trijų įprastų grūdinimo metodų, kai kurie aukštai -legiruoti plienai yra grūdinami aukštoje-temperatūroje 20–40 laipsnių žemiau A1, kad būtų gautas grūdintas perlitas kaip alternatyva sferoidiniam atkaitinimui.
Norint užtikrinti kruopščią mikrostruktūros transformaciją grūdinimo metu, ruošinys turi būti pakankamai ilgai laikomas grūdinimo temperatūroje, paprastai nuo 1 iki 3 valandų, priklausomai nuo medžiagos, temperatūros, storio, apkrovos ir kaitinimo būdo. Aušinimo metodas po grūdinimo turi mažai įtakos anglinio plieno veikimui, tačiau siekiant išvengti naujų įtempimų, ruošiniai paprastai lėtai aušinami oru po grūdinimo.
Susisiekite su mumis
Norėdami gauti daugiau informacijos, susisiekite su mumis elmetal@welongpost.com.