Напрезање и утицај челика за топлотну обраду у цевастој пећи

Преостала сила термичке обраде односи се на напон који остаје након што је радни предмет термички обрађен, што има значајан утицај на облик, величину и перформансе радног предмета. Када пређе границу течења материјала, изазива деформацију радног предмета, а када пређе границу чврстоће материјала, може изазвати пуцање радног предмета. Ово је штетан аспект који треба смањити и елиминисати. Међутим, под одређеним условима, контролисање дистрибуције напона како би се учинило разумним може побољшати механичка својства и радни век дела, претварајући штету у предност. Анализирајући дистрибуцију и закон варијације напона у челику током процеса термичке обраде, његова разумна дистрибуција има дубок практични значај за побољшање квалитета производа. На пример, питање разумне дистрибуције заосталог тлачног напона на површинском слоју и његовог утицаја на радни век делова привукло је широку пажњу.
Што је бржа брзина хлађења, већи је садржај угљеника и састав легуре, и већа је неуједначена пластична деформација настала под термичким напрезањем током процеса хлађења, што резултира већим заосталим напрезањем. С друге стране, услед структурне промене током термичке обраде челика, односно када се аустенит трансформише у мартензит, повећање специфичне запремине пратиће проширење запремине радног предмета, а сваки део радног предмета пролази кроз фазу. трансформацију сукцесивно, што резултира недоследним растом запремине и стварањем структуралног напрезања. Коначни резултат промене организационог напрезања је затезни напон на површини и напон притиска на језгру, што је потпуно супротно од термичког напрезања. Величина структуралног напрезања је повезана са брзином хлађења и обликом радног предмета у зони трансформације мартензита, хемијским саставом материјала и другим факторима.
Током процеса загревања и хлађења радног предмета, услед неусклађености брзине хлађења и времена између површине и језгра, формира се температурна разлика, што доводи до неравномерног ширења и скупљања запремине и ствара напрезање. Под дејством термичког напрезања, површина почиње да има температуру нижу од језгра, а контракција је такође већа од језгра, што доводи до повлачења језгра. Када је хлађење завршено, површина се сабија и језгро се повлачи због немогућности коначне контракције запремине хлађења језгра да се одвија слободно. Под дејством термичког напрезања, површина радног предмета се на крају сабија док се језгро вуче. На ову појаву утичу фактори као што су брзина хлађења, састав материјала и процес топлотне обраде.
Пракса је доказала да ће током процеса термичке обраде у сваком радном предмету доћи до термичког и структуралног напрезања, све док постоји промена фазе. Међутим, топлотни стрес се већ генерише пре организационе трансформације, а организациони стрес се генерише током процеса организационе трансформације. Током процеса хлађења, комбиновани ефекат топлотног стреса и организационог стреса је стварни стрес присутан у радном комаду. Комбиновани ефекат ова два напона је веома сложен и на њега утичу многи фактори, као што су састав, облик, процес термичке обраде итд. У погледу процеса његовог развоја, постоје само две врсте, а то су термички стрес и стрес ткива. Када је смер деловања супротан, та два се поништавају, а када је правац деловања исти, два се преклапају. Било да се ради о међусобном поништавању или суперпозицији, два напона треба да имају један доминантни фактор, а када термички напон доминира, резултат је да се центар обратка повуче и површина сабије. Када доминира организациони стрес, резултат је да је компримована површина у центру радног предмета напета.
Ефекат напона термичке обраде на пукотине при гашењу постоји у факторима који могу изазвати концентрацију напона на различитим деловима каљеног дела (укључујући металуршке дефекте), који имају промотивни ефекат на стварање прслина за гашење. Међутим, оно се манифестује само у пољу затезног напона (нарочито при максималном затезном напону), ако нема промотивног ефекта у пољу тлачног напона.
Поуздани принцип ове врсте челика који може да формира само уздужне пукотине у челичним деловима високе каљивости који су угашени у нормалним условима да би се избегле гашење пукотина је покушај да се смањи неизохронност мартензитне трансформације унутар и изван пресека што је више могуће. Само споро хлађење у зони трансформације мартензита није довољно да спречи настанак уздужних пукотина. Генерално, пукотине у луку могу се појавити само у деловима који се не очвршћавају. Иако је свеукупно брзо хлађење неопходан услов формирања, прави разлог за његово формирање није брзо хлађење (укључујући зону трансформације мартензита) већ локални положај угашеног дела (одређен геометријском структуром). Брзина хлађења у зони високе температуре критичне температуре је значајно успорена у одсуству очвршћавања. А попречни и уздужни расцепи који се јављају у великим деловима који се не очвршћавају узроковани су заосталим затезним напоном, углавном састављеним од термичког напрезања, који делује на центар каљеног дела. У центру коначног очврслог дела каљеног дела прво се формирају пукотине и шире се изнутра ка споља.
Да би се избегле такве пукотине, често се користи процес двоструког течног гашења воденим уљем. У овом процесу, брзо хлађење у високотемпературном делу се користи само да би се обезбедило да спољни метал добије мартензитну структуру. Из перспективе унутрашњег стреса, брзо хлађење је штетно и бескорисно. Друго, сврха спорог хлађења у каснијој фази хлађења није да се смањи брзина експанзије мартензитне трансформације и вредност напона структуре, већ да се минимизира температурна разлика пресека и брзина скупљања метала у центру. пресека, како би се смањила вредност напона и на крају спречило гашење пукотина.
Брзина хлађења при гашењу је важан фактор који може утицати на квалитет гашења и одредити заостало напрезање, као и фактор који може имати важан или чак одлучујући утицај на гашење пукотина. Да би се постигла сврха гашења, обично је потребно убрзати брзину хлађења делова у високотемпературној секцији и учинити да она премаши критичну брзину хлађења челика да би се добила мартензитна структура. У смислу заосталог напрезања, цеваста електрична пећ може повећати вредност топлотног напрезања која се супротставља ефекту структуралног напрезања, чиме се смањује затезни напон на површини радног предмета и постиже циљ сузбијања уздужних пукотина. Ефекат ће се повећати са убрзањем брзине хлађења при високим температурама. Штавише, у случају каљивости, што је већа величина попречног пресека радног комада, иако је стварна брзина хлађења спорија, то је већи ризик од пуцања. Све ово је због чињенице да топлотно напрезање ове врсте челика успорава стварну брзину хлађења са повећањем величине, смањује топлотно напрезање, а повећава структурно напрезање са повећањем величине. Електрична пећ типа кутије коначно формира затезни напон који се углавном састоји од структурног напрезања, који делује на површину радног предмета. И потпуно је другачије од традиционалног концепта да што је хлађење спорије, то је мањи стрес.
Ефекат заосталог тлачног напрезања на радни предмет се широко користи као метода за побољшање чврстоће радног предмета на замор преко ојачања површине карбуризирањем. С једне стране, може ефикасно повећати чврстоћу и тврдоћу површине радног предмета, побољшати отпорност на хабање радног предмета, ас друге стране, карбуризација може ефикасно побољшати дистрибуцију напона радног предмета, добити велико заостало тлачно напрезање у површински слој радног предмета, и побољшати чврстоћу радног предмета на замор. Ако се изотермно гашење изврши након карбуризације, то ће повећати заостали напон притиска на површинском слоју и додатно побољшати чврстоћу на замор. Неко је тестирао заостало напрезање челика 35СиМн2МоВ након изотермног гашења и нискотемпературног каљења након карбуризације. Резултати су приказани у табели 1.35: Вредности заосталих напона СиМн2МоВ челика након изотермног каљења и нискотемпературног каљења након карбуризације
Вредност преосталог напрезања (кг/мм2)
Загревање у сланом купатилу од 880-900 степени након карбуризације, изотермно на 260 степени у трајању од 40 минута
-65
Након карбуризације, загрејте и угасите у сланом купатилу од 880-900 степени, изотермно на 260 степени 90 минута
-18
Након карбуризације, загрејте у сланом купатилу на 880-900 степени Целзијуса, изотермно на 260 степени Целзијуса 40 минута и темперирајте на 260 степени Целзијуса 90 минута
-38
Гледајући резултате испитивања у табели 1, може се видети да изотермно каљење има већи површински заостали тлачни напон од уобичајеног процеса каљења и ниских температура. Чак и након нискотемпературног отпуштања након изотермног каљења, заостали тлачни напон на површини је већи од оног након каљења на ниским температурама након каљења. Стога се може закључити да је површинско заостало тлачно напрезање добијено изотермним гашењем након карбуризације веће од оног добијеног конвенционалним каљењем наугљиченим и ниским температурама. Из перспективе благотворног ефекта заосталог тлачног напрезања површинског слоја на отпорност на замор, процес изотермног гашења карбуризацијом је ефикасан метод за побољшање чврстоће на замор карбуризованих делова.
Постоје два главна разлога зашто процес наугљиковања и гашења може да добије површински заостали тлачни напон, а карбуризација и изотермно гашење могу да добију веће површинско заостало тлачно напрезање. Један од разлога је тај што је специфична запремина мартензита са високим садржајем угљеника у површинском слоју већа од запремине мартензита са ниским садржајем угљеника у центру. Након гашења, површинска запремина се шири и у великој мери шири, док је запреминско ширење мартензита са ниским садржајем угљеника у центру мало, што ограничава слободну експанзију површинског слоја и изазива стање напона површинског слоја под притиском и центра под напетошћу. . Други важнији разлог је тај што је почетна температура трансформације (Мс) високоугљеничног потхлађеног аустенита у мартензит нижа од оне потхлађеног аустенита са ниским садржајем угљеника у центру у мартензит. Када се изотермно гашење врши након карбуризације, када је изотермална температура изнад почетне температуре мартензита (Мс) наугљиченог слоја, изотермно гашење на одговарајућој температури испод тачке почетне температуре трансформације мартензита (Мс) у центру може гарантовати секвенцијалне карактеристике ове трансформације више од континуираног гашења хлађењем (тј. обезбедити да се мартензитна трансформација у површинском слоју догоди само у процесу хлађења након изотермног гашења). Наравно, изотермна температура и време изотермног гашења након карбуризације имају значајан утицај на величину заосталог напрезања у површинском слоју. Неко је тестирао површински резидуални напон узорака челика од 35СиМн2МоВ након карбуризације на 260 степени и 320 степени у трајању од 40 минута, а резултати су приказани у табели 2. Из табеле 2 се може видети да је површински преостали напон на 260 степени већи. него двоструко већи од оног на 320 степени. Површински резидуални напон челика 35СиМн2МоВ на различитим изотермним температурама.
У процесу гашења, мартензитна трансформација у центру је често прва која изазива проширење запремине у центру и ојачава, али површина се још није охладила до одговарајуће мартензитне почетне тачке трансформације (Мс), тако да је још увек у суперохлађено аустенитно стање, са добром пластичношћу, и неће играти озбиљну улогу у сузбијању запреминске експанзије мартензитне трансформације у центру. Уз континуирано смањење температуре хлађења гашења, површинска температура пада испод (Мс) тачке, а у површинском слоју долази до трансформације мартензита, изазивајући ширење површинске запремине. Међутим, центар је већ трансформисан у мартензит и ојачан, тако да ће центар играти велику улогу у сузбијању запреминског ширења површинског слоја, чинећи да површински слој добије заостало тлачно напрезање.

Горњи садржај организује компанија Суперб хеатер, супер грејач. Углавном професионална производња: индустријски грејни елементи, елементи за мерење температуре, производна опрема, прибор и сировине као што су цевасти грејачи, цевасти грејачи, грејачи на тракама, керамички грејачи, грејачи од силиконске гуме, термопарови итд.

Добродошли глобални индустријски партнери да разговарамо о сарадњи!