Termiškai apdorojamo plieno įtampa ir įtaka vamzdinėse krosnyse

Terminio apdorojimo liekamoji jėga reiškia įtempį, kuris lieka po ruošinio terminio apdorojimo, kuris turi didelę įtaką ruošinio formai, dydžiui ir eksploatacinėms savybėms. Kai jis viršija medžiagos takumo ribą, tai sukelia ruošinio deformaciją, o kai viršija medžiagos stiprumo ribą, gali sukelti ruošinio įtrūkimą. Tai žalingas aspektas, kurį reikėtų sumažinti ir panaikinti. Tačiau tam tikromis sąlygomis kontroliuojant įtempių pasiskirstymą, kad jis būtų pagrįstas, gali pagerėti detalės mechaninės savybės ir tarnavimo laikas, o žala paverčiama pranašumu. Analizuojant plieno įtempių pasiskirstymo ir kitimo dėsnį terminio apdorojimo procese, pagrįstas jo paskirstymas turi didelę praktinę reikšmę gaminio kokybei gerinti. Pavyzdžiui, didelio dėmesio sulaukė klausimas dėl tinkamo paviršiaus sluoksnio liekamojo gniuždymo įtempio pasiskirstymo ir jo įtakos dalių eksploatavimo trukmei.
Kuo greitesnis aušinimo greitis, tuo didesnis anglies kiekis ir lydinio sudėtis, o aušinimo proceso metu dėl šiluminio įtempimo susidaro didesnė netolygi plastinė deformacija, dėl kurios susidaro didesnis liekamasis įtempis. Kita vertus, dėl struktūrinių pokyčių termiškai apdorojant plieną, ty kai austenitas virsta martensitu, specifinio tūrio padidėjimas lydės ruošinio tūrio plėtimąsi, o kiekviena ruošinio dalis bus fazė. transformacija iš eilės, dėl to nenuosekliai auga apimtis ir atsiranda struktūrinė įtampa. Galutinis organizacijos įtempių pokyčių rezultatas yra paviršiaus tempimo įtempis ir šerdies gniuždymo įtempis, kuris yra visiškai priešingas šiluminiam įtempimui. Struktūrinio įtempio dydis yra susijęs su ruošinio aušinimo greičiu ir forma martensito transformacijos zonoje, medžiagos chemine sudėtimi ir kitais veiksniais.
Ruošinio kaitinimo ir aušinimo metu dėl aušinimo greičio ir laiko tarp paviršiaus ir šerdies nenuoseklumo susidaro temperatūrų skirtumas, dėl kurio netolygiai plečiasi ir susitraukiamas tūris bei susidaro įtampa. Veikiant šiluminiam įtempimui, paviršiaus temperatūra pradeda būti žemesnė nei šerdies, o susitraukimas taip pat yra didesnis nei šerdies, todėl šerdis traukiama. Kai aušinimas baigiamas, paviršius suspaudžiamas, o šerdis patraukiama, nes galutinis šerdies aušinimo tūrio susitraukimas negali vykti laisvai. Veikiant šiluminiam įtempimui, ruošinio paviršius galiausiai suspaudžiamas, kol šerdis traukiama. Šiam reiškiniui įtakos turi tokie veiksniai kaip aušinimo greitis, medžiagos sudėtis ir terminio apdorojimo procesas.
Praktika įrodė, kad terminio apdorojimo metu bet kuriame ruošinyje atsiras šiluminis įtempis ir struktūrinis įtempis, jei tik pasikeis fazė. Tačiau šiluminis įtempis susidaro jau prieš organizacinę pertvarką, o organizacinis stresas – organizacijos transformacijos proceso metu. Viso aušinimo proceso metu bendras šiluminio ir organizacinio įtempio poveikis yra tikrasis ruošinio įtempis. Bendras šių dviejų įtempių poveikis yra labai sudėtingas ir jį įtakoja daugybė veiksnių, tokių kaip sudėtis, forma, terminio apdorojimo procesas ir kt. Kalbant apie jo vystymosi procesą, yra tik du tipai, būtent terminis įtempis ir audinių įtempis. Kai veiksmo kryptis yra priešinga, jos abi panaikinamos, o kai veikimo kryptis yra ta pati, jos persidengia viena su kita. Nesvarbu, ar tai abipusis panaikinimas, ar superpozicija, abu įtempiai turi turėti vieną dominuojantį veiksnį, o kai dominuoja šiluminis įtempis, ruošinio centras patraukiamas ir paviršius suspaudžiamas. Kai dominuoja organizacinė įtampa, suspaustas paviršius ruošinio centre yra įtemptas.
Terminio apdorojimo įtempių įtaka gesinimo įtrūkimams atsiranda dėl veiksnių, galinčių sukelti įtempių koncentraciją įvairiose gesintos dalies dalyse (įskaitant metalurginius defektus), kurie skatina gesinimo plyšių susidarymą. Tačiau jis pasireiškia tik tempimo įtempių lauke (ypač esant didžiausiam tempimo įtempiui), jei gniuždymo įtempių lauke nėra skatinamojo poveikio.
Patikimas tokio plieno, kuris gali sudaryti tik išilginius plyšius didelio grūdinimo plieno dalyse, kurios normaliomis sąlygomis gesinamos, kad būtų išvengta gesinimo įtrūkimų, principas yra stengtis kiek įmanoma sumažinti martensito transformacijos neizochroniškumą pjūvio viduje ir išorėje. Tik lėto aušinimo martensito transformacijos zonoje neužtenka, kad nesusidarytų išilginiai įtrūkimai. Paprastai lanko įtrūkimai gali atsirasti tik nesukietėjusiose dalyse. Nors bendras greitas aušinimas yra būtina formavimosi sąlyga, tikroji jo susidarymo priežastis yra ne greitas aušinimas (įskaitant martensito transformacijos zoną), o vietinė gesintos dalies padėtis (nulemta geometrinės struktūros). Aušinimo greitis aukštos temperatūros kritinės temperatūros zonoje žymiai sulėtėja, jei nėra sukietėjimo. O skersiniai ir išilginiai skilimai, atsirandantys didelėse nesukietėjusiose dalyse, atsiranda dėl liekamojo tempimo įtempio, kurį daugiausia sudaro šiluminis įtempis, veikiantis gesintos dalies centrą. Galutinio sukietėjusios grūdintos dalies dalies centre pirmiausia susidaro įtrūkimai, kurie plinta iš vidaus.
Siekiant išvengti tokių įtrūkimų, dažnai naudojamas vandens alyvos dvigubo skysčio gesinimo procesas. Šiame procese greitas aušinimas aukštos temperatūros skyriuje naudojamas tik siekiant užtikrinti, kad išorinis metalas įgautų martensito struktūrą. Vidinio streso požiūriu greitas aušinimas yra žalingas ir nenaudingas. Antra, lėto aušinimo tikslas vėlesniame aušinimo etape yra ne sumažinti martensito transformacijos plėtimosi greitį ir konstrukcijos įtempių vertę, o sumažinti pjūvio temperatūrų skirtumą ir metalo susitraukimo greitį centre. sekcijos, kad sumažintų įtempių vertę ir galiausiai užkirstų kelią gesinimo įtrūkimams.
Gesinimo aušinimo greitis yra svarbus veiksnys, galintis turėti įtakos gesinimo kokybei ir nulemti liekamąjį įtempį, taip pat veiksnys, kuris gali turėti svarbios ar net lemiamos įtakos gesinant įtrūkimus. Norint pasiekti gesinimo tikslą, paprastai reikia pagreitinti dalių aušinimo greitį aukštos temperatūros skyriuje ir pasiekti, kad jis viršytų kritinį plieno aušinimo greitį, kad būtų gauta martensito struktūra. Kalbant apie liekamąjį įtempį, vamzdinė elektrinė krosnis gali padidinti šiluminės įtampos vertę, kuri neutralizuoja konstrukcinio įtempio poveikį, taip sumažindama tempimo įtempį ruošinio paviršiuje ir pasiekdama tikslą slopinti išilginius įtrūkimus. Poveikis padidės greitėjant aušinimo aukštai temperatūrai greičiui. Be to, esant grūdinimui, kuo didesnis ruošinio skerspjūvio dydis, nors tikrasis aušinimo greitis yra lėtesnis, tuo didesnė įtrūkimų rizika. Visa tai yra dėl to, kad šio tipo plieno šiluminis įtempis sulėtina faktinį aušinimo greitį didėjant dydžiui, mažina šiluminį įtempį, o didėjant dydžiui – padidina konstrukcinį įtempį. Dėžės tipo elektrinė krosnis galiausiai suformuoja tempimo įtempį, kurį daugiausia sudaro struktūrinis įtempis, kuris veikia ruošinio paviršių. Ir visiškai skiriasi nuo tradicinės koncepcijos, kad kuo lėtesnis aušinimas, tuo mažesnis stresas.
Liekamojo gniuždymo įtempio poveikis ruošiniui yra plačiai naudojamas kaip būdas pagerinti ruošinio atsparumą nuovargiui, sustiprinant paviršių. Viena vertus, jis gali efektyviai padidinti ruošinio paviršiaus stiprumą ir kietumą, pagerinti ruošinio atsparumą dilimui, o kita vertus, karbonizavimas gali veiksmingai pagerinti ruošinio įtempių pasiskirstymą, gauti didelį liekamąjį gniuždymo įtempį. paviršinis ruošinio sluoksnis ir pagerina ruošinio atsparumą nuovargiui. Jei po karburizavimo atliekamas izoterminis gesinimas, tai padidins paviršiaus sluoksnio liekamąjį gniuždymo įtempį ir dar labiau pagerins nuovargio stiprumą. Kažkas išbandė liekamąjį 35SiMn2MoV plieno įtempį po izoterminio gesinimo ir žemos temperatūros grūdinimo po karbiuracijos. Rezultatai pateikti 1.35 lentelėje: SiMn2MoV plieno liekamosios įtempių vertės po izoterminio gesinimo ir grūdinimo žemoje temperatūroje po karbiuracijos
Likutinės įtampos vertė (kg/mm2)
Šildymas 880-900 laipsnių druskos vonioje po karburizacijos, izoterminis 260 laipsnių 40 minučių
-65
Po karbonizavimo kaitinkite ir atvėsinkite 880-900 laipsnių druskos vonioje, izoterminėje 260 laipsnių temperatūroje 90 minučių
-18
Po karbonizavimo kaitinkite druskos vonioje 880-900 laipsnių Celsijaus temperatūroje, izoterminėje 260 laipsnių Celsijaus temperatūroje 40 minučių ir kaitinkite 260 laipsnių Celsijaus temperatūroje 90 minučių.
-38
Žvelgiant į 1 lentelėje pateiktus bandymų rezultatus, matyti, kad izoterminis gesinimas turi didesnį paviršiaus liekamąjį gniuždymo įtempį nei įprastas grūdinimo ir žemos temperatūros grūdinimo procesas. Net ir po grūdinimo žemoje temperatūroje po izoterminio grūdinimo, liekamasis gniuždymo įtempis ant paviršiaus yra didesnis nei po grūdinimo žemoje temperatūroje po gesinimo. Todėl galima daryti išvadą, kad paviršiaus liekamasis gniuždymo įtempis, gaunamas atliekant izoterminį gesinimą po karbiuracijos, yra didesnis nei gaunamas naudojant įprastą gesinimą karbiuruojant ir grūdinant žemoje temperatūroje. Atsižvelgiant į teigiamą paviršiaus sluoksnio liekamojo gniuždymo įtempio poveikį atsparumui nuovargiui, karburizavimo izoterminis gesinimo procesas yra veiksmingas būdas pagerinti karbonizuotų dalių nuovargio stiprumą.
Yra dvi pagrindinės priežastys, kodėl karbiuravimo ir gesinimo procese gali atsirasti paviršiaus liekamasis gniuždymo įtempis, o karbiuracija ir izoterminis gesinimas gali gauti didesnį paviršiaus liekamąjį gniuždymo įtempį. Viena iš priežasčių yra ta, kad specifinis didelio anglies kiekio martensito tūris paviršiniame sluoksnyje yra didesnis nei mažai anglies turinčio martensito centre. Po gesinimo paviršiaus tūris labai išsiplečia ir plečiasi, o mažai anglies turinčio martensito tūrio plėtimasis centre yra nedidelis, o tai riboja laisvą paviršiaus sluoksnio plėtimąsi ir sukelia paviršiaus sluoksnio įtempimo būseną esant slėgiui ir centro įtempimui. . Kita svarbesnė priežastis yra ta, kad pradinė per daug anglies dioksido atšaldyto austenito virsmo į martensitą temperatūra (Ms) yra žemesnė nei per mažai aušinto austenito, kurio centre yra mažas anglies kiekis, į martensitą. Kai izoterminis gesinimas atliekamas po karburizavimo, kai izoterminė temperatūra yra aukštesnė už karbonizuoto sluoksnio martensito transformacijos pradžios temperatūrą (Ms), izoterminis gesinimas atitinkamoje temperatūroje, žemesnėje už martensito transformacijos pradžios temperatūros (Ms) tašką centre, gali garantuoti nuoseklios šios transformacijos charakteristikos, o ne nuolatinis aušinimas (tai yra užtikrinti, kad martensito transformacija paviršiniame sluoksnyje įvyktų tik aušinimo procese po izoterminio gesinimo). Žinoma, izoterminė temperatūra ir izoterminio gesinimo laikas po karbonizacijos turi didelę įtaką paviršinio sluoksnio liekamojo įtempio dydžiui. Kažkas išbandė 35SiMn2MoV plieno bandinių paviršiaus liekamąjį įtempį po karbonizacijos 260 laipsnių ir 320 laipsnių 40 minučių, o rezultatai pateikti 2 lentelėje. Iš 2 lentelės matyti, kad paviršiaus liekamasis įtempis 260 laipsnių kampu yra didesnis. daugiau nei dvigubai didesnis nei esant 320 laipsnių. 35SiMn2MoV plieno paviršiaus liekamasis įtempis esant skirtingoms izoterminėms temperatūroms.
Gesinimo procese martensito transformacija centre dažnai pirmoji sukelia tūrio padidėjimą centre ir sustiprėja, tačiau paviršius dar neatvėsęs iki atitinkamo pradinio martensito transformacijos taško (Ms), todėl jis vis dar yra peraušinta austenito būsena, pasižyminti geru plastiškumu ir neturės rimto vaidmens slopinant martensito transformacijos tūrio padidėjimą centre. Nuolat mažėjant gesinimo aušinimo temperatūrai, paviršiaus temperatūra nukrenta žemiau (Ms) taško, o paviršiniame sluoksnyje vyksta martensito transformacija, dėl kurios padidėja paviršiaus tūris. Tačiau centras jau paverstas martensitu ir sutvirtintas, todėl centras atliks didelį vaidmenį slopinant paviršinio sluoksnio tūrio plėtimąsi, todėl paviršinis sluoksnis įgaus liekamąjį gniuždymo įtempį.

Aukščiau pateiktą turinį organizuoja Superb heater Company, super šildytuvas. Daugiausia profesionali gamyba: pramoniniai kaitinimo elementai, temperatūros matavimo elementai, gamybos įranga, priedai ir žaliavos, tokios kaip vamzdiniai šildytuvai, vamzdiniai šildytuvai, juostiniai šildytuvai, keraminiai šildytuvai, silikoninės gumos šildytuvai, termoporos ir kt.

Sveiki atvykę į pasaulinius pramonės partnerius aptarti bendradarbiavimo!