Một mô tả chi tiết về điều trị nhiệt và nhiệt độ
Làm dịu và điều trị nhiệt ủ: Một mô tả chi tiết
Làm nguội và ủ (Q & T) là một quá trình xử lý nhiệt nhiệt hai giai đoạn ** ** được sử dụng trên kim loại màu (thường là thép) để đạt được sự kết hợp của sức mạnh cao, độ bền tốt và độ dẻo mong muốn **. Đây là một trong những quá trình xử lý nhiệt phổ biến và quan trọng nhất trong sản xuất.
Mục tiêu chính là biến đổi cấu trúc vi mô của thép để tạo ra sự cân bằng tối ưu các tính chất cơ học không thể đạt được thông qua việc hợp kim.
---
Giai đoạn 1: Làm nguội (cứng) **
Giai đoạn dập tắt được thiết kế để tạo ra một cấu trúc vi mô rất cứng, nhưng giòn có tên là ** martensite **.
** 1. Austenitizing: **
*** Đun nóng: ** Thành phần thép được làm nóng đồng đều đến nhiệt độ trên ** Nhiệt độ tới hạn trên của nó (dòng AC3 hoặc ACM trên sơ đồ pha) **. Nhiệt độ này là đặc trưng cho các nguyên tố carbon và hợp kim của thép, thường dao động từ 800 ° C đến 950 ° C (1475 ° F đến 1750 ° F).
*** Thay đổi cấu trúc vi mô: ** Ở nhiệt độ này, cấu trúc vi mô hoàn toàn biến thành ** austenite ** (một khối tập trung vào mặt, FCC, cấu trúc tinh thể của sắt). Austenite có độ hòa tan cao đối với carbon, cho phép các nguyên tử carbon hòa tan đồng đều trong mạng tinh thể.
*** Ngâm: ** Thành phần được giữ ở nhiệt độ này trong một thời gian đủ (thời gian ngâm) để đảm bảo nhiệt độ đồng nhất và cấu trúc austenitic đồng nhất trong suốt mặt cắt của nó. Thời gian ngâm phụ thuộc vào kích thước một phần và đặc điểm lò.
** 2. Làm nguội nhanh: **
*Sau khi ngâm, thành phần được làm mát nhanh chóng (** làm nguội **) bằng cách ngâm nó trong một môi trường làm nguội.
*Tốc độ làm mát nhanh (vượt quá tốc độ làm mát tới hạn ** ** của thép) ngăn chặn sự hình thành dựa trên khuếch tán của các pha mềm hơn như ferrite và ngọc trai.
*Thay vào đó, Austenite trải qua quá trình biến đổi không khuếch tán, biến đổi thành ** martensite **.
*** Martensite ** là một cấu trúc tetragonal (BCT) tập trung vào cơ thể Một dung dịch carbon siêu bão hòa, siêu bão hòa trong sắt. Chủng mạng này là lý do cho độ cứng và sức mạnh cực độ của nó, nhưng cũng cho sự chống đỡ và căng thẳng bên trong của nó.
** Phương tiện dập tắt thông thường (theo thứ tự tăng tốc độ làm mát): **
*** Không khí: ** Đối với thép hợp kim cao với độ cứng cao (ví dụ: thép công cụ cứng không khí).
*** Dầu: ** Một môi trường phổ biến cung cấp một chất làm nguội ít nghiêm trọng hơn nước, làm giảm nguy cơ nứt và biến dạng.
*** Polymer (ví dụ: Giải pháp PAG): ** Môi trường linh hoạt có tốc độ làm mát có thể được điều chỉnh theo nồng độ và nhiệt độ.
*** Nước: ** Một chất làm nguội rất nghiêm trọng, được sử dụng cho thép hợp kim thấp.
*** Nước muối (nước mặn): ** Qench nghiêm trọng nhất, cung cấp tốc độ làm mát nhanh nhất.
Sau khi dập tắt, thép cực kỳ khó nhưng quá giòn cho hầu hết các ứng dụng kỹ thuật. Nó chứa căng thẳng nội bộ cao và dễ bị nứt. Điều này đòi hỏi giai đoạn thứ hai: ủ.
---
Giai đoạn 2: Nhiệt độ **
Nhiệt độ là một điều trị nhiệt quan trọng ** ** được thực hiện ngay sau khi dập tắt. Mục đích của nó là ** làm giảm căng thẳng nội bộ, giảm độ giòn và tăng độ dẻo dai và độ dẻo ** với chi phí của một số độ cứng và sức mạnh.
**Quá trình:**
*Thép làm nguội được hâm nóng đến nhiệt độ ** dưới nhiệt độ tới hạn thấp hơn (đường A1) **, thường là từ 150 ° C đến 650 ° C (300 ° F và 1200 ° F).
* Nó được giữ ở nhiệt độ này trong một thời gian được xác định trước (thường là 1-2 giờ mỗi inch độ dày) và sau đó được làm mát, thường xuyên nhất là trong không khí tĩnh.
** Thay đổi cấu trúc vi mô: **
Khi nhiệt độ ủ tăng lên, một loạt các chuyển đổi có thể di chuyển xảy ra trong martensite:
1. ** Sự kết tủa của cacbua epsilon (nhiệt độ thấp: 150-200 ° C): ** carbon bắt đầu kết tủa ra khỏi martensite siêu bão hòa, tạo thành các cacbua tốt. Điều này làm giảm một số căng thẳng nội bộ mà không mất độ cứng đáng kể.
2.
3. ** Chuyển đổi sang xi măng (Fe₃c) và kết tinh lại (300-450 ° C): ** Các cacbua chuyển đổi thành một dạng ổn định hơn (xi măng). Ứng suất bên trong giảm đáng kể, và độ bền bắt đầu tăng đáng kể.
4. Ma trận phục hồi và bắt đầu biến thành ferrite. Cấu trúc này thường được gọi là ** Spheroidite ** khi được làm mềm hoàn toàn. Điều này làm tăng đáng kể độ dẻo và độ bền nhưng dẫn đến mất độ cứng lớn (một quá trình được gọi là ** ủ ** nếu được thực hiện ở phạm vi cao nhất).
** Sự đánh đổi quan trọng: **
Các thuộc tính cuối cùng được điều khiển trực tiếp bởi nhiệt độ ủ **:
*** Nhiệt độ thấp (150-250 ° C): ** Sản xuất độ cứng và cường độ cao, khả năng chống mài mòn tốt, nhưng độ bền và độ dẻo thấp hơn. Được sử dụng cho các công cụ, vòng bi và các thành phần chống hao mòn.
*** Nhiệt độ trung bình ủ (350-450 ° C): ** Cung cấp một sự cân bằng tốt về sức mạnh và độ bền (tính chất giống như lò xo). Được sử dụng cho lò xo, rèn và các thành phần ô tô.
*** ủ nhiệt độ cao (450-650 ° C): ** tạo ra độ bền cao, độ dẻo và khả năng chống va đập với cường độ vừa phải. Đây là điều kiện thường được gọi là cấu trúc vi mô "*** được tăng cường **" và là mục tiêu cho các thép cấu trúc cường độ cao.
---
Tóm tắt lợi thế và ứng dụng **
**Thuận lợi:**
*Đạt được tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng ** tuyệt vời **.
*Cung cấp sự kết hợp vượt trội ** của các tính chất cơ học ** (độ bền, độ bền, độ dẻo) so với chỉ làm cứng hoặc bình thường hóa.
* Có thể được điều chỉnh theo yêu cầu ứng dụng cụ thể bằng cách điều chỉnh nhiệt độ ủ.
** Ứng dụng: **
*** Ô tô: ** trục khuỷu, thanh kết nối, bánh răng, trục.
*** Hàng không vũ trụ: ** Các thành phần thiết bị hạ cánh, ốc vít kết cấu.
*** Xây dựng: ** Bu lông cường độ cao, thanh neo, các thành phần cấu trúc.
*** Công cụ: ** búa, trục, diễn tập và chết (thường có tính khí nhiệt độ thấp).
*** Sản xuất: ** Trục, trục chính và các bộ phận máy đòi hỏi hiệu suất cao.
Tóm lại, dập tắt và ủ là một quá trình cơ bản cho phép các kỹ sư điều chỉnh chính xác các tính chất của thép để chịu được các điều kiện dịch vụ cụ thể, làm cho nó trở thành nền tảng của luyện kim và sản xuất hiện đại.