De spanning en invloed van warmtebehandelingsstaal in buisovens

De restkracht van de warmtebehandeling verwijst naar de spanning die overblijft nadat het werkstuk een warmtebehandeling heeft ondergaan, wat een aanzienlijke invloed heeft op de vorm, grootte en prestaties van het werkstuk. Wanneer het de vloeigrens van het materiaal overschrijdt, veroorzaakt het vervorming van het werkstuk en wanneer het de sterktelimiet van het materiaal overschrijdt, kan het barsten van het werkstuk veroorzaken. Dit is een schadelijk aspect dat moet worden verminderd en geëlimineerd. Onder bepaalde omstandigheden kan het beheersen van de spanningsverdeling om deze redelijk te maken echter de mechanische eigenschappen en levensduur van het onderdeel verbeteren, waardoor schade in voordeel wordt omgezet. Analyse van de distributie- en variatiewet van spanning in staal tijdens het warmtebehandelingsproces. Redelijke distributie ervan heeft een diepgaande praktische betekenis voor het verbeteren van de productkwaliteit. Zo heeft de kwestie van de redelijke verdeling van resterende drukspanning op de oppervlaktelaag en de impact ervan op de levensduur van onderdelen veel aandacht gekregen.
Hoe sneller de koelsnelheid, hoe hoger het koolstofgehalte en de samenstelling van de legering, en hoe groter de ongelijkmatige plastische vervorming die wordt gegenereerd onder thermische spanning tijdens het koelproces, wat resulteert in een grotere restspanning. Aan de andere kant, als gevolg van de structurele verandering tijdens de warmtebehandeling van staal, dat wil zeggen, wanneer het austeniet transformeert in martensiet, zal de toename van het specifieke volume gepaard gaan met de uitzetting van het werkstukvolume en zal elk deel van het werkstuk fase ondergaan transformatie achtereenvolgens, resulterend in een inconsistente volumegroei en het genereren van structurele stress. Het uiteindelijke resultaat van veranderingen in organisatorische spanning is trekspanning op het oppervlak en drukspanning op de kern, wat precies tegengesteld is aan thermische spanning. De omvang van de structurele spanning is gerelateerd aan de afkoelsnelheid en vorm van het werkstuk in de martensiettransformatiezone, de chemische samenstelling van het materiaal en andere factoren.
Tijdens het verwarmings- en koelproces van het werkstuk wordt door de inconsistentie in koelsnelheid en -tijd tussen het oppervlak en de kern een temperatuurverschil gevormd, wat leidt tot ongelijkmatige volume-uitzetting en samentrekking en spanning genereert. Onder invloed van thermische spanning begint het oppervlak een temperatuur te krijgen die lager is dan de kern, en de samentrekking is ook groter dan de kern, waardoor de kern wordt getrokken. Wanneer het koelen is voltooid, wordt het oppervlak gecomprimeerd en wordt aan de kern getrokken vanwege het onvermogen van de uiteindelijke samentrekking van het koelvolume van de kern om vrij te verlopen. Onder invloed van thermische spanning wordt het oppervlak van het werkstuk uiteindelijk samengedrukt terwijl aan de kern wordt getrokken. Dit fenomeen wordt beïnvloed door factoren zoals de koelsnelheid, de materiaalsamenstelling en het warmtebehandelingsproces.
De praktijk heeft bewezen dat tijdens het warmtebehandelingsproces in elk werkstuk thermische spanning en structurele spanning optreden, zolang er maar een faseverandering is. Thermische stress wordt echter al gegenereerd vóór de organisatorische transformatie en organisatorische stress wordt gegenereerd tijdens het organisatorische transformatieproces. Gedurende het hele afkoelproces is het gecombineerde effect van thermische belasting en organisatorische belasting de werkelijke spanning die aanwezig is in het werkstuk. Het gecombineerde effect van deze twee spanningen is zeer complex en wordt beïnvloed door vele factoren, zoals samenstelling, vorm, warmtebehandelingsproces, enz. Wat het ontwikkelingsproces betreft, zijn er slechts twee typen, namelijk thermische belasting en weefselbelasting. Wanneer de actierichting tegengesteld is, heffen de twee elkaar op, en wanneer de actierichting dezelfde is, overlappen de twee elkaar. Of het nu wederzijdse annulering of superpositie is, de twee spanningen zouden één dominante factor moeten hebben, en wanneer thermische spanning domineert, is het resultaat dat het midden van het werkstuk wordt getrokken en het oppervlak wordt samengedrukt. Wanneer organisatorische stress domineert, is het resultaat dat het gecomprimeerde oppervlak in het midden van het werkstuk onder spanning staat.
Het effect van warmtebehandelingsspanning op afschrikscheuren bestaat in factoren die spanningsconcentratie kunnen veroorzaken op verschillende delen van het afgeschrikte deel (inclusief metallurgische defecten), die een bevorderend effect hebben op het genereren van afschrikscheuren. Het manifesteert zich echter alleen in het trekspanningsveld (vooral bij de maximale trekspanning), als er geen bevorderend effect is in het drukspanningsveld.
Het betrouwbare principe van dit soort staal dat alleen langsscheuren kan vormen in stalen onderdelen met een hoge hardbaarheid die onder normale omstandigheden zijn afgeschrikt om afschrikscheuren te voorkomen, is om te proberen de niet-isochroniteit van martensiettransformatie binnen en buiten de sectie zoveel mogelijk te verminderen. Alleen langzame afkoeling in de martensiettransformatiezone is niet voldoende om de vorming van langsscheuren te voorkomen. Over het algemeen kunnen boogscheuren alleen optreden in niet-uithardbare delen. Hoewel algehele snelle afkoeling de noodzakelijke formatieconditie is, is de echte reden voor de vorming niet de snelle afkoeling (inclusief de martensiettransformatiezone) maar de lokale positie van het afgeschrikte deel (bepaald door de geometrische structuur). De afkoelsnelheid in de kritische temperatuurzone met hoge temperatuur wordt aanzienlijk vertraagd als er geen uitharding plaatsvindt. En de dwars- en langsspleten die optreden in grote niet-uithardbare delen worden veroorzaakt door resterende trekspanning, voornamelijk samengesteld uit thermische spanning, die inwerkt op het midden van het afgeschrikte deel. In het midden van het laatste verharde deel van het afgeschrikte deel vormen zich eerst scheuren die zich van binnenuit voortplanten.
Om dergelijke scheuren te voorkomen, wordt vaak een water-olie-dual-vloeistof-uitdovingsproces gebruikt. Bij dit proces wordt snelle koeling in het hogetemperatuurgedeelte alleen gebruikt om ervoor te zorgen dat het buitenste metaal een martensietstructuur krijgt. Vanuit het perspectief van interne stress is snelle afkoeling schadelijk en nutteloos. Ten tweede is het doel van langzame afkoeling in de latere afkoelfase niet om de uitzettingssnelheid van martensiettransformatie en de spanningswaarde van de structuur te verminderen, maar om het temperatuurverschil van de sectie en de krimpsnelheid van het metaal in het midden te minimaliseren van de sectie, om de spanningswaarde te verminderen en uiteindelijk afschrikscheuren te remmen.
De afkoelsnelheid is een belangrijke factor die de afschrikkwaliteit kan beïnvloeden en de restspanning kan bepalen, evenals een factor die een belangrijke of zelfs beslissende invloed kan hebben op afschrikscheuren. Om het doel van afschrikken te bereiken, is het meestal nodig om de afkoelsnelheid van onderdelen in het hogetemperatuurgedeelte te versnellen en ervoor te zorgen dat deze de kritische afkoelsnelheid van staal overschrijdt om een ​​martensietstructuur te verkrijgen. In termen van restspanning kan de buisvormige elektrische oven de thermische spanningswaarde verhogen die het effect van structurele spanning tegengaat, waardoor de trekspanning op het oppervlak van het werkstuk wordt verminderd en het doel van het onderdrukken van longitudinale scheuren wordt bereikt. Het effect zal toenemen met de versnelling van de koelsnelheid bij hoge temperatuur. Bovendien, in het geval van hardbaarheid, hoe groter de dwarsdoorsnede van het werkstuk, hoewel de werkelijke afkoelsnelheid langzamer is, hoe groter het risico op scheuren. Dit alles is te wijten aan het feit dat de thermische spanning van dit type staal de werkelijke afkoelsnelheid vertraagt ​​met de toename van de grootte, de thermische spanning vermindert en de structurele spanning verhoogt met de toename van de grootte. De elektrische oven van het doostype vormt uiteindelijk een trekspanning die voornamelijk bestaat uit structurele spanning, die inwerkt op het oppervlak van het werkstuk. En het is totaal anders dan het traditionele concept dat hoe langzamer de koeling, hoe kleiner de stress.
Het effect van restdrukspanning op het werkstuk wordt veel gebruikt als methode om de vermoeiingssterkte van het werkstuk te verbeteren door oppervlakteversteviging met carbonering. Enerzijds kan het de sterkte en hardheid van het werkstukoppervlak effectief verhogen, de slijtvastheid van het werkstuk verbeteren, en anderzijds kan carbonering de spanningsverdeling van het werkstuk effectief verbeteren, grote resterende drukspanning in de oppervlaktelaag van het werkstuk, en verbeter de moeheidssterkte van het werkstuk. Als isotherme uitdoving wordt uitgevoerd na carbonering, zal dit de resterende drukspanning op de oppervlaktelaag verhogen en de vermoeiingssterkte verder verbeteren. Iemand heeft de restspanning van 35SiMn2MoV-staal getest na isothermisch afschrikken en ontlaten bij lage temperatuur na carbonering. De resultaten zijn weergegeven in Tabel 1.35: Restspanningswaarden van SiMn2MoV-staal na isothermisch afschrikken en ontlaten bij lage temperatuur na carbonering
Restspanningswaarde (kg/mm2)
Verwarming in een zoutbad van 880-900 graden na carbonering, isothermisch op 260 graden gedurende 40 minuten
-65
Na carbonisatie, verhitten en afschrikken in een zoutbad van 880-900 graden, isothermisch op 260 graden gedurende 90 minuten
-18
Na het carboniseren, verhitten in een zoutbad bij 880-900 graden Celsius, isothermisch bij 260 graden Celsius gedurende 40 minuten en temperen bij 260 graden Celsius gedurende 90 minuten
-38
Als we naar de testresultaten in tabel 1 kijken, kan worden gezien dat isothermisch afschrikken een hogere resterende drukspanning op het oppervlak heeft dan het gebruikelijke afschrikproces en het temperproces bij lage temperatuur. Zelfs na ontlaten bij lage temperatuur na isothermisch afschrikken, is de resterende drukspanning op het oppervlak hoger dan die na ontlaten bij lage temperatuur na afschrikken. Daarom kan worden geconcludeerd dat de resterende drukspanning op het oppervlak die wordt verkregen door isothermisch afschrikken na carbonering hoger is dan die verkregen door conventioneel carboniserend afschrikken en ontlaten bij lage temperatuur. Vanuit het perspectief van het gunstige effect van de resterende drukspanning van de oppervlaktelaag op de weerstand tegen vermoeiing, is het isotherme afschrikproces van carbonering een effectieve methode om de vermoeiingssterkte van gecarboniseerde onderdelen te verbeteren.
Er zijn twee hoofdredenen waarom het carbonering- en afschrikproces restdrukspanning aan het oppervlak kan verkrijgen en het carboneren en isotherm afschrikken een grotere restdrukspanning aan het oppervlak kan verkrijgen. Een reden is dat het specifieke volume van martensiet met een hoog koolstofgehalte in de oppervlaktelaag groter is dan dat van martensiet met een laag koolstofgehalte in het midden. Na het doven zet het oppervlaktevolume enorm uit en zet het enorm uit, terwijl de volume-uitbreiding van martensiet met laag koolstofgehalte in het midden klein is, wat de vrije uitzetting van de oppervlaktelaag beperkt en de spanningstoestand van de oppervlaktelaag onder druk en het midden onder spanning veroorzaakt . Een andere, belangrijkere reden is dat de starttransformatietemperatuur (Ms) van ondergekoeld austeniet met hoog koolstofgehalte naar martensiet lager is dan die van ondergekoeld austeniet met laag koolstofgehalte in het midden naar martensiet. Wanneer isotherme afschrikking wordt uitgevoerd na carbonering, wanneer de isotherme temperatuur hoger is dan de martensiet-starttransformatietemperatuur (Ms) van de gecarboniseerde laag, kan isotherme afschrikking bij een geschikte temperatuur onder de martensiet-starttransformatietemperatuur (Ms) in het midden garanderen de sequentiële kenmerken van deze transformatie meer dan continue koeluitdoving (dat wil zeggen, ervoor zorgen dat de martensiettransformatie in de oppervlaktelaag alleen plaatsvindt in het koelproces na isothermische uitdoving). Natuurlijk hebben de isotherme temperatuur en de tijd van isotherme uitdoving na carbonering een significante invloed op de grootte van de restspanning in de oppervlaktelaag. Iemand heeft de restspanning van het oppervlak van 35SiMn2MoV-staalmonsters getest na carburatie bij 260 graden en 320 graden gedurende 40 minuten, en de resultaten worden weergegeven in tabel 2. Uit tabel 2 blijkt dat de oppervlakterestspanning bij 260 graden meer is dan twee keer zo hoog als die op 320 graden. Oppervlakteresiduspanning van 35SiMn2MoV-staal bij verschillende isotherme temperaturen.
In het blusproces is de martensiettransformatie in het midden vaak de eerste die de volume-uitbreiding in het midden veroorzaakt en wordt versterkt, maar het oppervlak is nog niet afgekoeld tot het overeenkomstige martensiet-starttransformatiepunt (Ms), dus het is nog steeds in de onderkoelde austeniettoestand, met goede plasticiteit, en zal geen serieuze rol spelen bij het onderdrukken van de volume-uitbreiding van martensiettransformatie in het centrum. Met de continue afname van de afkoeltemperatuur daalt de oppervlaktetemperatuur tot onder het (Ms) punt en vindt martensiettransformatie plaats in de oppervlaktelaag, waardoor het oppervlaktevolume uitzet. Het centrum is echter al getransformeerd in martensiet en versterkt, dus het centrum zal een grote rol spelen bij het onderdrukken van de volume-uitbreiding van de oppervlaktelaag, waardoor de oppervlaktelaag resterende drukspanning krijgt.

De bovenstaande inhoud wordt georganiseerd door Superb heater Company, super heater. Voornamelijk professionele productie: industriële verwarmingselementen, temperatuurmeetelementen, productieapparatuur, accessoires en grondstoffen zoals buisverwarmers, buisverwarmers, bandverwarmers, keramische verwarmers, siliconenrubberverwarmers, thermokoppels, enz.

Welkom wereldwijde industriële partners om samenwerking te bespreken!