Tērauda rūdīšanas process un klasifikācijas pielietojumi

Rūdīšana ir termiskās apstrādes process, kurā apstrādājamo priekšmetu uzkarsē līdz noteiktai kritiskajai temperatūrai, pēc tam selektīvi atdzesē, lai iegūtu augstas-cietības martensītu vai izturīgu zemāku bainītu, kam seko rūdīšana.

Rūdīšana uzlabo detaļu nodilumizturību un izturību, kā arī to noguruma kalpošanas laiku.

 

 

Dzēšanas principi un pamatprocesa plūsma

 

Tērauds un citi materiāli karsējot tiek pakļauti fāzu pārvērtībām, un austenitizācijas fāzes transformācija ir priekšnoteikums dzēšanai.

Parasti hipoeutektoīdu tēraudu atdzesē līdz temperatūrai, kas ir par 20 līdz 30 grādiem virs Ac3, savukārt hipereutektoīdais tērauds tiek rūdīts līdz temperatūrai, kas ir par 20 līdz 30 grādiem virs Ac1.

Rūdīšanas laikā ir ļoti svarīgi izvairīties no pārmērīgas karsēšanas. Turēšanas laiks jānosaka, pamatojoties uz sagataves izmēru un krāsns modeli, lai nodrošinātu vienmērīgu mikrostrukturālo transformāciju.

Galvenais dzēšanas process ir dzesēšana. Ideālā dzesēšanas līkne ļauj izvairīties no perlīta deguna zonas, galvenokārt, lai novērstu ne-martensīta struktūru veidošanos. Jākontrolē arī dzesēšanas ātrums, lai samazinātu daļas iekšējo spriegumu un deformāciju.

Piezīme: Ac1 un Ac3 apzīmē temperatūru, kurā sāk veidoties austenīts, un temperatūru, kurā hipoeutektoīdais tērauds karsējot pilnībā austenitējas. Tie ir kritiski atskaites punkti atkausēšanas procesa noteikšanai.

 

Galvenās dzēšanas procesa metodes un galvenās darbības vadlīnijas

 

1. Viena -šķidruma dzēšana

Viena{0}}šķidruma dzēšana ir visvienkāršākā un vienkāršākā dzēšanas metode. To galvenokārt izmanto detaļām ar vienkāršām, simetriskām formām un minimālām šķērsgriezuma -variācijām, piemēram, vārpstām un tapām.

Vienai-šķidruma rūdīšanai ir jāizvēlas atbilstošais dzesēšanas šķidrums, pamatojoties uz materiālu un sagataves biezumu. Zema-oglekļa un zema-leģēto tēraudu rūdīšana parasti tiek veikta ar ūdeni vai sālījumu, savukārt augstas-leģētos tēraudus un mazas, sarežģītas{5}}formas detaļas var rūdīt ar eļļu vai polimēru šķīdumu.

Rūdīšanas laikā pārliecinieties, ka apstrādājamā detaļa ir vienmērīgi iegremdēta barotnē un vai vide ir pareizi samaisīta, lai tvaika plēve neaizkavētu dzesēšanu.

Atsevišķa-šķidruma rūdīšana nodrošina augstas-kvalitātes stabilitāti un ir piemērota liela-apjoma ražošanai, taču ieteicams ievērot piesardzību attiecībā uz deformācijas un plaisāšanas risku, ko izraisa pārāk strauja dzesēšana.

 

2. Di-šķidruma rūdīšana

Divu-šķidruma dzesēšana apvieno ātras un lēnas dzesēšanas priekšrocības. Pirmkārt, pirmā barotne, piemēram, ūdens vai sālsūdens, tiek ātri izvadīta caur materiāla nestabilāko austenīta reģionu. Kad materiāla temperatūra tuvojas martensīta transformācijas temperatūrai, materiāls tiek ātri pārvietots uz otru barotni, piemēram, eļļu, lai pabeigtu martensīta transformāciju.

Divu-šķidruma rūdīšana ir īpaši izplatīta vidēji-līdz-lielām sagatavēm, kas izgatavotas no augstas-oglekļa tērauda un vidēji-līdz-leģētiem tēraudiem, piemēram, veidnēm un zobratu sagatavēm.

Šīs darbības galvenais uzdevums ir precīzi kontrolēt sagataves aiztures laiku pirmajā vidē. Parasti tiek izmantots dzēšanas laiks 1 sekunde uz 3–5 mm faktiskā sagataves biezuma, lai gan to var noteikt arī, novērojot burbuļu pazušanu uz sagataves virsmas.

Pārejai no pirmās barotnes uz otro barotni jābūt ātrai un nepārtrauktai, lai izvairītos no temperatūras paaugstināšanās, kas varētu izraisīt materiāla struktūras sadalīšanos.

Divu -šķidruma rūdīšana ievērojami samazina termisko un strukturālo spriegumu, padarot to par efektīvu metodi deformācijas kontrolei un plaisāšanas novēršanai.

 

3. Step Quenching

Lai veiktu rūdīšanu ar pakāpēm, apstrādājamā detaļa ir jāuzsilda līdz austenitizācijai, pēc tam atdzesējot to karstā vannā, kas ir nedaudz virs Ms punkta, piemēram, nitrātu vannā vai sārma vannā, lai noturētu. Kad temperatūra ir vienāda visā sagataves šķērsgriezumā, sagatave tiek noņemta un atdzesēta ar gaisu.

Pakāpju rūdīšanu bieži izmanto instrumentiem un detaļām ar sarežģītu formu un augstām precizitātes prasībām, piemēram, krāniem, maziem zobratiem un precīzām vārpstām.

Darbības laikā vannas temperatūras svārstības ir stingri jākontrolē, parasti diapazonā no plus vai mīnus desmit grādiem pēc Celsija. Turēšanas laiks tiek aprēķināts, pamatojoties uz lielāko šķērsgriezumu-, kas parasti tiek lēsts pieci milimetri minūtē.

Pakāpju dzēšana efektīvi samazina termiskos spriegumus, ļaujot gaisa dzesēšanas laikā pakāpeniski turpināties martensīta transformācijai. Tas rada zemu mikrostruktūras spriegumu un minimālu deformāciju. Tomēr kausēto sāļu ierobežotās dzesēšanas jaudas dēļ tas ir piemērots tikai sagatavēm, kuru efektīvais biezums nepārsniedz 20 mm.

 

4. Izotermiskā rūdīšana

Izotermiskā dzēšana ietver līdz austenitizācijas temperatūrai uzkarsētas sagataves pilnīgu dzēšanu karstā vannā bainīta transformācijas zonā. Ilgstošs turēšanas periods ļauj austenītam pilnībā pārveidoties par zemāku bainītu, kam seko gaisa dzesēšana. Austempering galvenokārt tiek izmantots detaļām, kurām nepieciešama augsta izturība, stingrība un izmēru stabilitāte, piemēram, gultņiem un precīzām veidnēm. Izotermisko temperatūru un ilgumu nosaka, pamatojoties uz tērauda TTT līkni, un temperatūra parasti ir no 250 līdz 400 grādiem.

Pēc austerēšanas materiāls kļūst par beinītu, uzrāda izcilu izturību un stingrību, ar nelielu tendenci deformēties vai plaisāt. Tomēr taupīšanai ir ilgs ražošanas cikls, augstas izmaksas, un to var izmantot tikai sagatavēm ar mazāku šķērsgriezumu{1}}.

 

Biežākās problēmas un kvalitātes kontrole

 

Rūdīšanas rezultātā bieži rodas defekti, piemēram, nepietiekama cietība, mīksti plankumi, deformācija, plaisāšana, oksidēšanās un atkarbēšana.

Nepietiekamu cietību parasti izraisa karsēšana pārāk zemā temperatūrā vai nepietiekama dzesēšana. Vēl viens iemesls ir sagataves virsmas dekarbonizācija.

Mīkstos plankumus parasti izraisa piesārņots rūdīšanas līdzeklis vai oksīda nogulsnes uz sagataves virsmas. Deformāciju un plaisāšanu var izraisīt pārmērīgs termiskais vai strukturālais spriegums.

Tāpēc kvalitātes kontrolei dzēšanas laikā ir nepieciešama visaptveroša procesa uzraudzība, īpaši precīza temperatūras kontrole sildīšanas fāzē. Dzesēšanas fāzē barotnes temperatūrai, koncentrācijai un cirkulācijas ātrumam jābūt stabilam. Rūdīšana ir nepieciešama tūlīt pēc rūdīšanas, lai novērstu atlikušo spriegumu daļās.

Masveida ražošanas laikā regulāri jāveic metalogrāfiskās struktūras un cietības gradienta pārbaudes uz vietas. Lai atklātu plaisas, kritiskajām daļām var izmantot nesagraujošo testēšanu.

 

Materiālu saderība un procesa izvēle

 

Materiālu sastāva atšķirības izraisa atšķirīgu sacietēšanu, martensīta transformācijas sākuma temperatūru un kritiskos dzesēšanas ātrumus. Tāpēc, pamatojoties uz materiāla īpašībām, jāizvēlas īpašs dzēšanas process.

Zema-oglekļa tēraudam un zema-leģētam konstrukciju tēraudam ir salīdzinoši zema rūdāmība, un tie parasti tiek rūdīti ar ūdeni vai diviem{2}}šķidruma rūdīšanu, lai uzlabotu virsmas cietību un detaļu nodilumizturību.

Vidēji-rūdītam un rūdītam tēraudam ir jānodrošina rūpīga serdes sacietēšana, tāpēc parasti tiek izmantota eļļas dzēšana vai ātra eļļas dzēšana, lai izvairītos no deformācijas un plaisāšanas.

Instrumentu tērauds ar augstu-oglekļa saturu ir pakļauts pārkaršanai, kas palielina deformācijas iespējamību. Tāpēc var izmantot pakāpenisku rūdīšanu vai zemas -temperatūras sārmainās vannas rūdīšanu.

Augsti{0}}leģētiem prestēraudiem, piemēram, H13, ir lieliska rūdāmība, tāpēc tos var rūdīt ar gāzi vai rūdīt augstas-temperatūras sāls vannā, lai samazinātu deformāciju.

Karburizētām sagatavēm ir nepieciešama īpaši augsta serdes stingrība, tāpēc tām ir nepieciešama salīdzinoši zema temperatūra, vai nu tieša rūdīšana, vai sacietēšana sāls vannā.

Lai novērstu plaisāšanu un karbīda nogulsnēšanos, nerūsējošajam tēraudam un ātrgaitas tēraudam

Rūdīšana ir sarežģīts un kritisks process, tāpēc ir jāizvēlas piemērota rūdīšanas metode, pamatojoties uz materiāla īpašībām, detaļas formu un darbības apstākļiem.

Dzēšana prasa stingru sildīšanas un dzesēšanas procesu kontroli, lai sasniegtu vēlamo mikrostruktūru un īpašības, vienlaikus nodrošinot nemainīgu un uzticamu produkta kvalitāti.