Kaljenje je najvažniji korak u toplinskoj obradi čelika.
Jednostavno rečeno:
Zagrijte čelik do-vrućeg stanja (pri čemu se njegova unutarnja struktura pretvara u "austenit"), zatim ga brzo ohladite (u vodu/ulje/drugi medij), sprječavajući da se unutarnja struktura "polako vrati" i zaključa u tvrdi i krti "martenzit".
Razlažući ga, uključuje tri radnje:
- Zagrijavanje (austenitizacija)- Zagrijte čelik na oko 800-950 stupnjeva, uzrokujući preraspodjelu unutarnjih atoma u strukturu visoke temperature "austenit". Ovo je preduvjet; nedovoljna temperatura znači da je to gubitak vremena.
- Držanje - Dopustite toplini da prodre u jezgru kako biste osigurali da je cijeli komad temeljito zagrijan i da je struktura ujednačena.
- Rbrzo hlađenje- Ovo je bit riječi "gašenje". Ključ je u brzini: ohladite ga u roku od nekoliko sekundi do desetaka sekundi. Nema dovoljno vremena da se atomi ugljika ponovno -raspodijele i rasporede u meko tkivo (lamelarni perlit/ferit), pa su atomi "smrznuti" u prezasićenoj, iskrivljenoj rešetki, što je martenzit - koji je iznimno tvrd, ali i iznimno krt.
Na primjer: Baš kao i kuhanje lonca vode (austenitizacija), ako se pusti da se prirodno ohladi, formirat će običan led (meko tkivo); ako se odmah zamrzne ulijevanjem u tekući dušik, molekule vode se ne mogu staviti u red i formirati neuređeni tvrdi led (martenzit). Kaljenje je poput "trenutnog zamrzavanja".
Ključna svojstva:
- Nakon kaljenja, čelik postaje tvrđi, jači i otporniji-na habanje (zahvaljujući martenzitu).
- Ali također postaje krt i ima veliko unutarnje naprezanje, što ga čini sklonim pucanju kada se izravno koristi.
- Stoga se gašenje gotovo nikada ne koristi samo; mora odmah uslijediti proces kaljenja (ponovno zagrijavanje na niskoj temperaturi i zadržavanje neko vrijeme), kako bi se smanjila lomljivost i unutarnje naprezanje te vratila žilavost. Kaljenje + kaljenje=kaljenje, što se zapravo koristi u inženjerstvu.
Dakle, zapamtite mnemotehniku:
Kaljenje je "kaljenje", kaljenje je "spašavanje krhkosti", par su, oboje neizostavni.
Kako izvesti kaljenje?
Proces kaljenja je puno "nježniji" od kaljenja - nema potrebe za brzim hlađenjem. Tri su ključna parametra: temperatura kaljenja, vrijeme držanja i metoda hlađenja nakon出炉. Među njima, temperatura određuje sve.
I. Klasifikacija prema temperaturi kaljenja u tri kategorije (osnovni okvir)
| Tip | Raspon temperature | Organska promjena | Dobivena svojstva |
Tipične primjene |
| Kaljenje-na niskim temperaturama | 150 ~ 250 stupnjeva | Prijelaz s martenzita na kaljeni martenzit | Tvrdoća ostaje u osnovi nepromijenjena (HRC iznad 55), eliminirajući neka unutarnja naprezanja | Koristi se za alate, mjerne alate i dijelove koji zahtijevaju visoku tvrdoću i otpornost na habanje |
| Srednje{0}}temperaturno kaljenje | 350 ~ 500 stupnjeva | → Kaljeni perlit | Visoka granica elastičnosti + određena žilavost | Koristi se za opruge, opruge i dijelove koji zahtijevaju elastičnost |
| Kaljenje-na visokim temperaturama | 500 ~ 650 stupnjeva | → Kaljeni sorbit | Optimalna ravnoteža čvrstoće i žilavosti (kaljeno stanje) | Koristi se za osovine, klipnjače i bešavne cijevi visoke -čvrstoće (tip N80/P110) |
Za čelične cijevi, uobičajene kaljene cijevi koje često vidite su one koje se podvrgavaju visoko-temperaturnom kaljenju: nakon kaljenja, kaljenje na 550~650 stupnjeva kako bi se dobila sorbitna struktura "visoke čvrstoće + dobra žilavost".
II. Specifični koraci kaljenja
1. Kaljenje odmah nakon kaljenja - načelo je "odmah kaljenje i temperiranje", najbolje je prebaciti u peć za kaljenje čim se obradak nije potpuno ohladio kako bi se izbjeglo pucanje uslijed produljenog stanja kaljenja.
2. Stavite u peć za zagrijavanje - izradak se stavlja u peć i zagrijava ili stavlja u peć na ciljnu temperaturu. Temperatura se odabire prema ciljnoj strukturi u tablici, kao što je 550~620 stupnjeva za kaljenje na visokim-temperaturama.
3. Držanje (ključni parametar) - omogućuje da transformacija strukture bude dovoljna i da unutarnje naprezanje bude ravnomjerno eliminirano.
Empirijska formula je:
Za ugljični čelik i legirani čelik, općenito procijenite 1,5~2,5 minuta/mm efektivne debljine;
Također se često koristi "Više od ili jednako 2 sata kao donja granica" za izolaciju;
Legirani čelik zahtijeva temeljitiju izolaciju od ugljičnog čelika jer legirani elementi sporo difundiraju.
4. Rasterećenje i hlađenje - metoda hlađenja nakon temperiranja ima relativno mali utjecaj. Uobičajena praksa je:
Ugljični čelik: dovoljno je hlađenje zrakom;
Legirani čelik (osobito onaj koji sadrži Cr, Mn, Ni) treba polagano hladiti (u peći ili hlađenjem pijeskom) kako bi se spriječila druga vrsta krtosti pri kaljenju.
5. Provjera - koristite uređaj za ispitivanje tvrdoće da provjerite je li tvrdoća unutar ciljnog raspona kako biste odredili je li temperatura kaljenja odgovarajuća (ako je tvrdoća previsoka, sljedeći put povećajte temperaturu kaljenja; ako je preniska, smanjite je).
III. Tri zamke u radu
Objašnjenje jame
Izbjegavajte zonu lomljivosti pri kaljenju Dio legiranog čelika doživjet će nagli pad udarne žilavosti na 250-400 stupnjeva (prva vrsta) i sporo hlađenje (druga vrsta) - odaberite lagano hlađenje ili izbjegavajte ovu zonu
Nedovoljno vrijeme zadržavanja Jezgra se ne temperira u potpunosti, vanjska strana je mekana, a unutarnja tvrda, neujednačena izvedba
Temperaturno odstupanje od 20-30 stupnjeva razlike u kaljenju na visokoj temperaturi može uzrokovati pad tvrdoće za nekoliko HRC, ujednačenost temperature peći je vrlo važna
IV. Uzimajući u obzir u kombinaciji s kaljenjem (cijeli proces kaljenja i popuštanja)
Grijanje (Austenitizacija 800~950 stupnjeva) → Držanje → Brzo hlađenje (voda/ulje/PAG) → [Kaljenje je završeno, dobiven je martenzit]
→ Odmah prebaciti u peć za kaljenje → Držati na ciljnoj temperaturi (kao što je 580 stupnjeva × 2h) → Hlađenje zrakom/Sporo hlađenje → [Kaljenje i kaljenje su završeni, dobiven je sorbit]
→ Provjera tvrdoće/učinkovitosti
Mnemotehnika: kaljenje određuje "tvrdoću", popuštanje određuje "žilavost", odabir temperature je točan, vrijeme je dovoljno, hlađenje ovisi o vrsti čelika.
