Mi az a temperálás? | Folyamat, Hőmérséklet & Hatás az acélra

A temperálás a fémgyártás egyik legalapvetőbb, mégis széles körben félreértett hőkezelési folyamata.

Szinte minden kioltott acél alkatrész megeresztésen megy keresztül, mint a kioltás utáni kötelező másodlagos művelet, mégis sok mérnök és gyártócsapat triviálisnak tekinti, szabványosított lépés, nem pedig egy precíziós vezérlésű folyamat, amely meghatározza a végső szilárdságot, szívósság, belső stressz állapot, és a szolgálati élet.

Gyakorlatban, kioltó zárak egy kemény, törékeny, feszültséggel terhelt martenzites szerkezet, amely funkcionálisan használhatatlan a legtöbb mérnöki alkalmazáshoz.

Temperálás – gondosan ellenőrzött melegítés a kritikus átalakulási hőmérséklet alá – testre szabja a kioltott mikrostruktúrát a keménység pontos egyensúlyának biztosítására, szívósság, méretstabilitás, és a szervizhez szükséges fáradtságállóság.

Ezért a megeresztést általában a szerszámacélok gyártásánál alkalmazzák, sajtolóacélok, rugóacélok, csapágy alkatrészek, fogaskerék, tengelyek, autóalkatrészek, formák, és szerkezeti gépelemek.

1. Mi az a temperálás?

A kohászatban, edzés olyan hőkezelési eljárás, amelynek során egy korábban edzett vasötvözetet újra felmelegítenek egy hőmérsékletre az alsó kritikus hőmérséklet alatt (A1), meghatározott ideig tartanak, majd ellenőrzött körülmények között lehűtjük.

Egyszerűen-szénacélok, az A1 vonalhoz tartozó eutektoid hőmérséklet kb 727° C (1341° F), bár a tényleges kritikus hőmérsékletek a kémiai összetételtől függően változnak.

A temperálást elsősorban az oltás után alkalmazzák, hogy módosítsák a kioltott martenzites szerkezetet.

A fő cél a ridegség és a maradék feszültség csökkentése a megfelelő keménység és szilárdság megőrzése mellett.

A temperálási hőmérséklet és a tartási idő kiválasztásával, a gyártók beállíthatják a keménység közötti egyensúlyt, szívósság, hajlékonyság, kopásállóság, és a mérési stabilitás.

A temperálás fő hatásai közé tartozik:

A megeresztési hőmérsékletet az acél minőségének és a kívánt végső tulajdonságoknak megfelelően választjuk ki.

A alacsony hőmérsékletű hőmérséklet akkor használható, ha a nagy keménységet meg kell őrizni, mivel a magasabb temperálási hőmérséklet általában nagyobb szívósságot és hajlékonyságot eredményez a keménység megfelelő csökkenésével.

A temperálást nem szabad összetéveszteni a lágyítással. Az izzítás általában az acél lágyítására és a viszonylag stabilitás elősegítésére szolgál, képlékeny mikrostruktúra, gyakran egy kritikus átalakulási hőmérséklet fölé melegítéssel, majd lassú lehűléssel jár.

Edzés, ezzel szemben, edzett acélra alkalmazzák, és a kritikus átalakulási tartomány alatt hajtják végre az edzett állapot módosítása, nem pedig teljes megszüntetése érdekében.

A gyakorlati acélgyártásban, a temperálás ezért a legjobban a kioltással létrehozott mikrostruktúra szabályozott beállítását jelenti.

A cél nem egyszerűen az edzett acél lágyabbá tétele, hanem a túlzottan törékeny, kioltott szerkezetet olyanná alakítani, amely a tulajdonságok hasznosabb mérnöki kombinációját biztosítja.

2. Miért szükséges a temperálás?: A tudomány a kioltott acél mögött

A temperálás megértéséhez, először meg kell érteni, mit csinál a kioltás.

Amikor az acélt az ausztenit fázismezőbe hevítjük – összetételtől függően jellemzően 800-900°C fölé – kristályszerkezete felületközpontú köbössé válik. (FCC).

Az ausztenit jelentős mennyiségű szenet képes feloldani. Ha az acélt ezután gyorsan lehűtik, általában vízben, olaj, vagy polimer, a szénatomoknak nincs idejük kidiffundálni.

A kristályszerkezet testközpontú köbössé próbál átalakulni (BCC) ferrit, de a beszorult szén a rácsot testközpontú tetragonálissá torzítja (BCT) néven ismert szerkezet martenzit.

A martenzitre jellemző:

• Nagyon nagy keménység.
• Magas folyáshatár.
• Alacsony hajlékonyság és szívósság.
• Magas maradó feszültségek.
• Hajlam a késleltetett repedésre.
• A visszatartott ausztenit jelenléte számos ötvözetben.

Ebben a kioltott állapotban, az acél gyakran túl törékeny a gyakorlati használatra. Egy vágószerszám kitörhet. A tengely összeszerelés közben megrepedhet. A fogaskerék foga ütési terhelés hatására eltörhet.

A temperálás csökkenti ezeket a kockázatokat azáltal, hogy lehetővé teszi a szabályozott diffúziót és a mikroszerkezeti átrendeződést.

A temperálás szükségessége tehát tudományos és gyakorlati is.

Tudományosan, lehetővé teszi, hogy az acél megközelítse az egyensúlyt a rácsfeszültség enyhítésével és a karbidok kicsapásával. Gyakorlatilag, lehetővé teszi, hogy az acél túlélje a valós üzemi körülményeket.

3. Melyek a fő temperálási hőmérsékleti tartományok?

A temperálási hőmérséklet az egyik legfontosabb változó az acél hőkezelésében, mivel közvetlenül szabályozza a kioltás utáni mikroszerkezeti változás mértékét.

Ahogy a temperálási hőmérséklet növekszik, széndiffúzió, karbid csapadék, felépülés, és a visszatartott ausztenit átalakulása általában kifejezettebbé válik.

Nincs egyetlen hőmérséklet-tartomány, amely minden acélra vonatkozna.

Alacsony hőmérsékletű temperálás

Az alacsony hőmérsékletű temperálást általában akkor alkalmazzák, ha az alkatrésznek meg kell őriznie a magas szintű keménységet és kopásállóságot, miközben csökkenti a friss martenzittel járó ridegséget..

A jellemző hőmérsékletek kb 150-250°C (300–480°F), bár a megfelelő tartomány az acéltól függ.

Ebben a szakaszban, a szén újraeloszlásba kezd a túltelített martenzitből, finom karbid fázisok alakulhatnak ki, és az oltásból eredő maradék feszültségek csökkennek.

A keménység csökkenése általában korlátozott a magasabb hőmérsékletű temperáláshoz képest.

Ez a kezelés általános az olyan alkalmazásoknál, mint pl:

• Vágószerszámok
• Meghal
• Kopásálló alkatrészek
• Bizonyos csapágyalkatrészek
• Nagy keménységű szerszámacél alkatrészek

A kompromisszum az, hogy a szívósság viszonylag korlátozott marad a közepeshez képest- vagy magas hőmérsékletű temperált körülmények között.

Közepes hőmérsékletű temperálás

Középhőmérsékletű temperálás, hozzávetőlegesen 250-450°C (480–840°F), a kioltott mikrostruktúra nagyobb módosítását eredményezi.

A karbid kiválás fejlettebbé válik, A martenzit kevésbé lesz túltelített, és a belső feszültségek tovább csökkennek.

Ez a régió akkor lehet hasznos, ha egy komponens kiegyensúlyozottabb kombinációt igényel erő, keménység, szívósság, és kopásállóság.

A pontos válasz acélonként jelentősen eltér. Egyes acélok bizonyos hőmérsékleti tartományokban edzett ridegedést is mutatnak, ami azt jelenti, hogy a temperálási hőmérséklet és az azt követő hűtési gyakorlat is figyelmet igényelhet.

Magas hőmérsékletű temperálás

A magas hőmérsékletű temperálást általában kb 450-700°C (840–1290°F), feltéve, hogy a hőmérséklet az adott acélnak megfelelő és a vonatkozó kritikus átalakulási tartomány alatt marad.

Ezeken a hőmérsékleteken, a mikrostruktúra sokkal kiterjedtebb regeneráción és karbidfejlődésen megy keresztül.

A maradék feszültségek lényegesen csökkennek, és az anyag általában lényegesen nagyobb szívósságot és hajlékonyságot fejleszt ki, mint a kioltott vagy alacsony hőmérsékletű állapotban.

A magas hőmérsékleten történő megeresztést széles körben hozzák kapcsolatba az edzett és edzett szerkezeti acélokkal, ötvözött acélok, tengelyek, fogaskerék, nyomást tartalmazó alkatrészek, és erősen megterhelt gépalkatrészek.

Különösen fontos megkülönböztetés, hogy a magas hőmérsékletű temperálás nem feltétlenül jelent gyenge szilárdságot.

A megfelelően ötvözött és hőkezelt acélok jelentős folyási és szakítószilárdságot tarthatnak meg, miközben sokkal jobb törésállóságot érnek el.

Másodlagos keményedés a temperálás során

Bizonyos erősen ötvözött szerszámacélok eltérően viselkednek. Ahelyett, hogy az edzési hőmérséklet emelkedésével folyamatosan csökkenne a keménység, mutathatnak a másodlagos keményedési csúcs, gyakran magasabb temperálási tartományon belül.

Ez akkor fordul elő, amikor elemeket, például krómot ötvöznek, molibdén, volfrám, vagy vanádium csapadék finom, stabil ötvözetű karbidok.

Ezek a részecskék gátolják a diszlokáció mozgását, és növelhetik vagy megőrizhetik a keménységet.

A másodlagos edzés különösen fontos a gyorsacéloknál és a magas hőmérsékleten történő használatra szánt szerszámacéloknál.

4. Mi az a temperálási folyamat?

A temperálási folyamat egy szabályozott hőciklus, amelyet keményedés vagy más olyan kezelés után hajtanak végre, amely megfelelően megkeményedett mikrostruktúrát eredményez..

Bár az eljárás egyszerűnek tűnik, konzisztens eredmények eléréséhez szükség van a hőmérséklet szabályozására, idő, kemence egyenletessége, terhelés, hűtés, és a kioltott acél állapota.

Egy tipikus ipari temperálási szekvencia a következőképpen ábrázolható:

Oltás → Átadás temperálásra → Fűtés → Áztatás → Ellenőrzött hűtés → Ellenőrzés

Lépés 1: Oltsd ki az acélt

A temperálás általában egy megfelelően kioltott komponenssel kezdődik.

Az acélt először ausztenitizálják, majd gyorsan lehűtik olyan sebességgel, amely elegendő a kívánt edzett szerkezet kialakításához.

Az oltóközeg tartalmazhat:

• Olaj
• Víz
• Polimer oldat
• Nyomás alatt álló gáz
• Olvadt só

A megfelelő közeg az ötvözettől és az alkatrész geometriájától függ.

A cél a szükséges edzhetőség és mikrostruktúra elérése a repedések és torzulások minimalizálása mellett.

Lépés 2: Helyezze át az alkatrészt a temperáló kemencébe

Kioltás után, az alkatrészt a megadott gyártási eljárásnak megfelelően temperálni kell.

Sok évfolyamnak, az azonnali temperálás kívánatos, mert a frissen kioltott állapot nagy maradékfeszültségeket tartalmaz.

Az átviteli eljárásnak el kell kerülnie a szükségtelen hősokkot vagy az ellenőrizetlen lehűlést, amely befolyásolhatja a végső hőkezelési állapotot.

Kritikus alkatrészekhez, a kemence nyilvántartásának dokumentálnia kell a tényleges hőmérsékleti ciklust, nem pedig csak a kemence alapértékére hagyatkozni.

Lépés 3: Melegítse fel a megadott hőkezelési hőmérsékletre

Az alkatrész felmelegszik a kiválasztott temperálási hőmérsékletre, amely durván változhat 150°C-tól 700 °C-ig acéltól függően.

A fűtést megfelelően szabályozni kell a túlzott hőmérsékleti gradiensek elkerülése érdekében, különösen nagy vagy összetett alkatrészekben.

A kemence megfelelő legyen:

• A hőmérséklet egyenletessége
• Légkörszabályozás, ahol szükséges
• Terhelés keringés
• A műszer kalibrálása
• Hőmérséklet rögzítése

Precíziós hőkezeléshez, a a munkadarab tényleges hőmérséklete fontosabb, mint a beprogramozott kemencehőmérséklet.

Lépés 4: Hőmérsékleten áztassa

Ha az alkatrész elérte a kívánt hőmérsékletet, meghatározott ideig tartják.

Ebben az áztatási szakaszban, a mikrostruktúra az acélnak megfelelő temperációs reakciókon megy keresztül:

• Szén-újraelosztás
• Karbid csapadék
• Martenzit bomlás
• Stressz relaxáció
• Mátrix helyreállítás
• Megtartott-ausztenites átalakulás
• Keményfém ötvözet-lecsapás másodlagosan edzett acélokban

A szükséges áztatási idő az alkatrész méretétől függ, geometria, ötvözet, kemence típusa, és az alkalmazandó specifikáció.

Lépés 5: Szabályozott hűtés

A szükséges tartási idő után, az alkatrészt a folyamat specifikációi szerint hűtik.

Sok acél megeresztés után levegőn hűthető, míg bizonyos ötvözetrendszerek vagy kritikus alkatrészek speciális hűtési gyakorlatot igényelhetnek.

A hűtési körülmények befolyásolhatják a méretstabilitást és, egyes acélokban, iránti fogékonyság indulat ridegsége. Ezért, A „hűtés” nem tekinthető jelentéktelen utolsó lépésnek.

Lépés 6: Ismételje meg a temperálást, amikor szükséges

Egyes acélokhoz szükséges dupla vagy háromszoros temperálás egyetlen ciklus helyett.

Az ismételt temperálás használható:

• Tovább stabilizálja a megmaradt ausztenitet
• Az újonnan képződött martenzit temperálása visszatartott-ausztenites átalakulás után
• A méretstabilitás javítása
• Stabilabb keményfém szerkezet kialakítása
• Konzisztens tulajdonságok elérése az egész komponensben

Ez a gyakorlat különösen gyakori az erősen ötvözött szerszámacéloknál.

5. Miért szükséges egyes acélok kettős vagy háromszoros temperálása??

Egyetlen temperálási ciklus elegendő sok edzett acélhoz, hanem erősen ötvözött szerszámcél és bizonyos magas széntartalmú acélok gyakran két vagy akár három megeresztési ciklust igényelnek.

Ennek fő oka az, hogy az első temperálás megváltoztathatja a visszatartott ausztenit stabilitását, és a későbbi hűtés során friss martenzit keletkezhet..

Ezután egy második vagy harmadik temper megereszti ezt az újonnan képződött martenzitet, és javítja a végső mikrostruktúra stabilitását..

A megmaradt ausztenit a fő ok

Kioltás után, egyes acélok megtartják az eredeti ausztenit egy részét, mert a martenzites átalakulás nem megy végbe.

Ez különösen fontos a viszonylag magas szenet és ötvözőelemeket tartalmazó acéloknál.

Az első temperálási ciklus során, a visszatartott ausztenit stabilitása változhat. Temperálás utáni hűtéskor, a megmaradt ausztenit egy része átalakulhat friss, temperálatlan martenzit.

Ez új problémát okoz: bár az eredeti martenzitet temperálták, az újonnan képződött martenzit nem.

Ezért egy második temperálási ciklust alkalmaznak ennek a friss martenzitnek a temperálására.

Miért aggaszt a friss martenzit??

A friss martenzitnek ugyanazok az alapvető hátrányai, mint az eredeti kioltott szerkezetnek:

• Magas keménység
• Magas maradék feszültség
• Alacsony rugalmasság
• Viszonylag gyenge szívósság
• Fokozott hajlam a repedésre

Ha ezt a szerkezetet kezeletlenül hagyja, helyi eltérések léphetnek fel a keménységben és a szívósságban. Precíziós szerszámacélokban, a dimenzióinstabilitáshoz is hozzájárulhat.

A kettős temperálás ezért biztosítja, hogy mind az eredeti martenzit, mind az első temperálási ciklus után keletkezett martenzit megfelelően temperálva legyen.

Mikor használják a hármas temperálást?

A hármas temperálást akkor alkalmazzák, ha még magasabb fokú mikroszerkezeti stabilizálásra van szükség.

Különösen gyakori egyes gyorsacéloknál, forró megmunkálású szerszámacélok, és erősen ötvözött sajtolóacélok, a gyártó hőkezelési specifikációitól függően.

Egy harmadik ciklus is kiválasztható:

• Tovább stabilizálja a megmaradt ausztenitet
• Az újonnan képződött martenzit temperálja meg
• Finomítsa az egyensúlyt a keménység és a szívósság között
• A méretstabilitás javítása
• Állítsa be a szükséges másodlagos keményedési állapotot

A hármas temperálást nem szabad automatikusan alkalmazni. Csak akkor indokolt, ha az acélminőség és a szükséges tulajdonságok ezt megkívánják.

Tipikus acélok, amelyek ismételt megeresztést igényelnek

Az ismételt megeresztés különösen fontos az olyan acéloknál, mint pl:

• H13 melegen megmunkált szerszámacél
• Gyorsacélok
• Erősen ötvözött hidegen megmunkált szerszámacélok
• Válogatott meleg- és présacélok
• Bizonyos csapadékos vagy másodlagos edzésű szerszámacélok

Az edzési ciklusok tényleges számának mindig követnie kell az adott acélminőséget és a minősített hőkezelési eljárást. A több ciklus nem jelent automatikusan jobb teljesítményt.

6. Mi a másodlagos keményedés a temperálás során?

Másodlagos keményedés Egy olyan jelenség, amelyben bizonyos erősen ötvözött acélok megnövekedett keménységet fejlesztenek ki a viszonylag magas hőmérsékleten végzett temperálás során, jóllehet a szénacélok szokásos megeresztése általában a keménység csökkenését okozza.

Ez a viselkedés a jelentős mennyiségű keményfémképző ötvözőelemet tartalmazó acélokra jellemző, különösen molibdén, volfrám, vanádium, és króm.

Miért fordul elő másodlagos keményedés??

A hagyományos temperálás során, a kioltott martenzit keménysége általában csökken, ahogy a szén elhagyja a túltelített mátrixot, és a karbidok stabilabbá válnak.

Erősen ötvözött szerszámacélokban, viszont, magasabb temperálási hőmérsékleten más folyamat is végbemehet. Az ötvözőelemek diffundálnak és nagyon finoman formálódnak ötvözött karbidok.

Ezek a csapadékok rendkívül hatékonyak lehetnek a diszlokációs mozgás ellen.

Az ebből eredő erősödés kompenzálhatja, és néha meghaladják, az edzés korábbi szakaszai során elvesztett keménység.

Az általános sorrend a következő:

Edzés → Kezdeti temperálás/lágyítás → Ötvözet-karbid kicsapás → Másodlagos keményítés

Az érintett ötvöző elemek

A legfontosabb elemek közé tartozik:

A pontos keményfém típus az acél összetételétől és a hőkezelési előzményektől függ.

Miért fontos a másodlagos keményedés??

A másodlagos edzés lehetővé teszi, hogy bizonyos szerszámacélok nagy keménységet érjenek el a hagyományos alacsony hőmérsékletű megeresztésnél lényegesen magasabb hőmérsékleten végzett megeresztés után..

Ez azért értékes, mert a magas hőmérsékletű temperálás is javulhat:

• Temper ellenállás
• Méretstabilitás
• Szerkezeti stabilitás
• Forró keménység
• Üzem közbeni lágyulásállóság

Emelt hőmérsékleten működő szerszámokhoz, a keménység megőrzése a szervizelés során fontosabb lehet, mint a lehető legnagyobb szobahőmérsékletű keménység elérése.

Másodlagos edzés és H13 szerszámacél

A H13 egy reprezentatív melegen megmunkált szerszámacél, amelyben az ötvözet-karbid csapadék hozzájárul a magas hőmérsékletű megeresztés során.

Hőkezelését a keménység megfelelő egyensúlyának kialakítására tervezték, szívósság, hőfáradás ellenállás, és ellenáll a lágyulásnak.

A pontos másodlagos keményedési reakció az acél kémiai összetételétől függ, ausztenitizálási hőmérséklet, kioltási módszer, temperálási hőmérséklet, és a tartási idő.

Ezért helytelen a másodlagos keményedést egyszerűen „újramelegítéssel történő keményedésként” kezelni.

A jelenség az ötvözetben gazdag karbidok szabályozott kicsapódásának eredménye egy korábban megkeményedett mikrostruktúrán belül..

7. Hogyan befolyásolja a temperálás a mechanikai tulajdonságokat?

A temperálás megváltoztatja az acél mechanikai tulajdonságait azáltal, hogy módosítja az oltással előállított, erősen túltelített és feszített martenzites szerkezetet.

Ezeknek a változásoknak a mértéke és iránya az acél minőségétől és az edzési állapottól függ, tehát a kapcsolatot inkább általános tendenciaként, semmint rögzített szabályként kell érteni.

A temperálás általános hatása

*A hagyományos edzett acélok általános trendjei; erősen ötvözött acélok eltérő viselkedést mutathatnak, különösen ott, ahol másodlagos keményedés következik be.

A temperálás gyakorlati célja ezért a megfelelő tulajdonságegyensúly kiválasztása, semmint egyetlen mechanikai tulajdonság maximalizálása.

Egy vágószerszámnak maximális gyakorlati keménységre és kopásállóságra lehet szüksége, míg egy fogaskerék vagy tengely lényegesen nagyobb szívósságot és fáradtságállóságot igényelhet.

Az adott acél megeresztési hőmérsékletének és idejének szabályozásával, a gyártók a végső mikroszerkezetet a tényleges szolgáltatási követelményekhez szabhatják.

8. Mi a temperálás vs izzítás vs normalizálás vs stresszoldás??

Edzés, lágyítás, normalizálva, és a stresszoldás mind hőkezelési folyamat, de azok nem cserélhető.

Hőmérséklet-tartományuk, kiinduló mikrostruktúrák, hűtési módszerek, kohászati ​​mechanizmusok, és a tervezett eredmények eltérőek.

9. Különböző típusú acélok megeresztése

A különböző acéltípusok eltérően reagálnak a megeresztésre. Ezeknek a különbségeknek a megértése elengedhetetlen a megfelelő temperálási ütemterv kiválasztásához.

Sima szénacélok:

Egyszerűen temperálható. Alacsony széntartalmú acélok (<0.3% C) ritkán oltják és temperálják, mert nem keményednek meg jelentősen.

Közepes széntartalmú acélok (0.3-0,6% C) tengelyekhez általában kioltják és temperálják, fogaskerék, és tengelyek. Magas széntartalmú acélok (>0.6% C) szerszámokhoz használják, rugó, és kések.

Ötvözött acélok:

Olyan elemeket tartalmaznak, mint a króm, nikkel, molibdén, és vanádium.

Jobb edzhetőségűek és jól reagálnak a temperálásra. A másodlagos keményedés gyakori az erős keményfémképzőket tartalmazó ötvözetek esetében.

Szerszámacélok:

Tartalmazza a vízkeményítést, olajos keményedés, levegőben keményedő, nagy sebességű, és melegen megmunkált acélok.

A temperálás ütemezése nagyon eltérő. A gyorsacélok 540-560°C-on háromszoros temperálásúak. Az olyan melegen megmunkált acélok, mint a H13, 500-550°C-on kétszeres temperálásúak.

Rozsdamentes acélok:

Martenzites rozsdamentes acélok (PÉLDÁUL., 410, 420, 440C) edzhető és temperálható. Ausztenites rozsdamentes acélok (PÉLDÁUL., 304, 316) oltással nem keményíthetők, és nem edzettek.

A ferrites rozsdamentes acélok általában nem edzettek. A csapadékra keményedő rozsdamentes acélokat öregítik, nem temperált.

Maraging acélok:

Ezek alacsony szén-dioxid-kibocsátásúak, magas nikkeltartalmú ötvözetek, amelyeket az öregedés megerősít, nem martenzites temperálással.

Viszont, oldatos kezelésen és öregedési folyamaton eshetnek át, ami fogalmilag hasonló a temperáláshoz.

10. Edzés H13 szerszámacél: Gyakorlati példa

H13 szerszámacél egy króm-molibdén-vanádium melegen megmunkált szerszámacél, amelyet széles körben használnak présöntő szerszámokhoz, kovácsoló szerszámok, extrudáló szerszámok, és egyéb, ismételt melegítésnek és hűtésnek kitett szerszámok.

A forró erő kombinációja, szívósság, indulatállóság, és a termikus fáradással szembeni ellenállás reprezentatív példája annak, hogy miért kell gondosan ellenőrizni az edzést az ötvözött szerszámacéloknál.

Ausztenitizálás és oltás után, A H13 kemény martenzites szerkezetet fejleszt visszamaradó feszültségekkel és némi visszatartott ausztenittel.

Az ezt követő temperáló kezelés ezért nem csak a ridegség csökkentését szolgálja, hanem a szükséges másodlagos keményedési reakció és mikroszerkezeti stabilitás kialakítása is.

Tipikus H13 temperálási ütemterv

A H13 általában dupla temperált, egy harmadik temperálással, amelyet néha nagy vagy különösen kritikus alkatrészekhez adnak meg.

A pontos paramétereknek követniük kell a vonatkozó anyagspecifikációt és a minősített hőkezelési eljárást.

A tényleges ausztenitesítési és oltási feltételek is fontosak.

A H13-at általában kb 1,020–1050°C, ezt követi a szabályozott hűtés, például levegő- vagy gázhűtés, szakasz méretétől függően, felszerelés, és a szükséges tulajdonságokat.

Tipikus eredő keménység

A megfelelően hőkezelt H13 komponens általában a következő tartományban éri el a végső keménységet körülbelül 48-52 HRC, bár a tényleges keménység az ausztenitezési állapottól függ, kioltási sebesség, temperálási hőmérséklet, tartási idő, és anyagkémia.

A megadott temperálási tartományon belül, az általános tendencia:

• 500°C körül: nagyobb keménység, kevésbé temperálással összefüggő lágyítással.
• 550°C körül: valamivel alacsonyabb keménység, általában nagyobb szívóssággal és stresszoldással.

A kapcsolat nem szigorúan lineáris, a H13 pedig kiállíthat másodlagos keményedés a magas hőmérsékletű temperálás során a finom ötvözetű karbidok kiválása miatt.

Miért dupla temperált a H13??

A kettős temperálás fő oka a viselkedése megtartott austenit kioltás után.

Az első temperálási ciklust követően, a visszatartott ausztenit egy része hűtés közben friss martenzitté alakulhat át.

Ez az újonnan képződött martenzit még nem ment át temperáláson, ezért viszonylag nagy maradékfeszültséget és ridegséget tartalmazhat.

A második temperálási ciklus ezt a friss martenzitet kezeli, és segít egységesebb végső mikrostruktúra kialakításában:

Kioltás → Első temperálás → Megtartott ausztenit átalakulás → Friss martenzit → Második temperálás

A kettős temperálás segít a kívánt kicsapódási reakciók befejezésében, és javítja a keménység és a méretstabilitás konzisztenciáját.

Nagy vagy nagyon kritikus H13 alkatrészekhez, A harmadik indulat akkor használható, ha a hőkezelési specifikáció megköveteli, különösen ott, ahol a további stabilizálás előnyös.

Mérnöki jelentősége

A H13 temperálás célja nem egyszerűen a keménység maximalizálása.

A végső feltételnek egyensúlyban kell lennie a keménységgel, forró erő, szívósság, hőfáradás ellenállás, és a mérési stabilitás.

Emiatt, egy körülbelül 500–550 °C-ra temperált H13 szerszámot úgy tervezték, hogy megtartsa a kopásállósághoz szükséges megfelelő keménységet, miközben fejleszti az ismételt hőciklusokhoz és üzem közbeni mechanikai terhelésekhez szükséges szívósságot és temperálási ellenállást.

11. Edzett acél ipari alkalmazásai

Az edzett acélt széles körben használják az ipari gyártásban, mert szabályozható egyensúlyt biztosít a szilárdság között, keménység, szívósság, hajlékonyság, fáradtság ellenállás, és a mérési stabilitás.

Fogaskerekek és sebességváltó alkatrészek

A fogaskerekeket általában kioltják, majd temperálják, hogy nagy szilárdságot és megfelelő szívósságot érjenek el.

A temperáló kezelés csökkenti az edzett állapothoz kapcsolódó ridegséget és maradék feszültségeket, miközben fenntartja a megfelelő keménységet a fogak érintkezéséhez és a kopásállósághoz.

A tipikus összetevők közé tartozik:

• Sebességváltó fogaskerekek
• Fogaskerekek
• Meghajtó fogaskerekek
• Lánckerék
• Tengelyek és fogaskerék tengelyek

Erősen terhelt fogaskerekekhez, a végső hőkezelési feltételt általában a kifáradási szilárdság köré tervezik, kontakt stressz, és a fogtöréssel szembeni ellenállás, nem pedig önmagában a keménység.

Tengelyek, Tengelyek, és Pins

Az edzett és edzett ötvözött acélokat széles körben használják tengelyekhez, tengelyek, csapok, és hasonló gépelemek kombinált hajlításnak vannak kitéve, csavarodás, hatás, és ciklikus terhelés.

Összehasonlítva a kioltott szerkezettel, a megfelelően temperált martenzites szerkezet lényegesen jobb szívósságot és repedésterjedéssel szembeni ellenállást biztosít, alkalmasabbá téve a dinamikusan terhelt alkatrészekhez.

Rugó

A rugóacélok nagy rugalmassági szilárdságot és fáradtságállóságot igényelnek.

Az edzés utáni megeresztés a keménység beállítására és a belső feszültségek enyhítésére szolgál, miközben megtartja az ismételt rugalmas terheléshez szükséges szilárdságot.

Az alkalmazások közé tartozik:

• Tekercsrugók
• Levélrugók
• Torziós rugók
• Felfüggesztés elemei
• Szeleprugók

A temperálás körülményeit gondosan ellenőrizni kell, mert mind a túlzott puhaság, mind a túlzott ridegség csökkentheti a rugó élettartamát.

Formák és szerszámok

A szerszámacélokat általában temperálják a keménység szabályozott kombinációjának elérése érdekében, kopásállóság, szívósság, és ellenáll a lágyulásnak.

A melegen megmunkált szerszámacélokat, például a H13-at, viszonylag magas hőmérsékleten temperálják, hogy hőstabilitást és ellenállást biztosítsanak az ismételt melegítéssel és hűtéssel szemben..

A hidegen megmunkált és nagysebességű szerszámacélok különböző megeresztési ütemezést alkalmaznak az ötvözetrendszerüktől és a szükséges vágási vagy alakítási teljesítménytől függően.

Autóipari alkatrészek

Az edzett acélt széles körben használják az autógyártásban olyan alkatrészekhez, amelyeknek ellenállniuk kell az ismételt mechanikai terhelésnek és ütésnek.

A példák közé tartozik:

• Tengelyek
• Kormányelemek
• Hajtótengelyek
• Összetevők csatlakoztatása
• Felfüggesztési alkatrészek
• Sebességváltó alkatrészek

A kioltó és temperáló kezelés lehetővé teszi, hogy ezek az alkatrészek nagy szilárdságot érjenek el anélkül, hogy feláldoznák a valós üzemi körülményekhez szükséges szívósságot.

Építőipari és nehézgépek

A nehéz gépek alkatrészei gyakran nagy terhelésnek vannak kitéve, sokk, kopás, és ciklikus stressz. Az edzett ötvözött acélokat ezért széles körben használják:

• Csapok és perselyek
• Hidraulikus alkatrészek
• Kotró és rakodógép alkatrészek
• Daru alkatrészek
• Mezőgazdasági gép alkatrészek
• Bányászati ​​berendezések alkatrészei

Ezekben az alkalmazásokban, a szükséges temperálási feltételt jellemzően az ütésállóság domináns kombinációja szerint választják ki, kifáradási szilárdság, és kopásállóság.

Nyomás- és energiaberendezések

Bizonyos nyomástartó és energiarendszer-alkatrészek edzett acélokat használnak, mert a kezelés nagy szilárdságot és jobb szívósságot biztosít..

A pályázatok tartalmazhatnak:

• Nagy szilárdságú nyomású alkatrészek
• Turbinához kapcsolódó mechanikai alkatrészek
• Ipari kötőelemek
• Erőátviteli alkatrészek
• Nagy teherbírású szerkezeti elemek

A biztonság szempontjából kritikus alkatrészekhez, a hőkezelési folyamatot általában keménységvizsgálat támogatja, mechanikai vizsgálat, dimenziós ellenőrzés, és kohászati ​​hitelesítés.

12. Tempering Beyond Steel: Üveg, Csokoládé, és Egyéb anyagok

A „temperálás” szót más területeken is használják, de a mechanizmusok mások.

Üveg temperálása

Az üvegedesztés során az üveget kb. 600-700°C-ra melegítik, majd a felületeket légsugárral gyorsan lehűtik..

A felület gyorsabban húzódik össze, mint a belső, nyomófeszültségek létrehozása a felületen és húzófeszültségek a magban.

Ez az edzett üveget sokkal erősebbé teszi, és apró darabokra törik, inkább tompa töredékek, mint éles szilánkok. Autóablakokban használják, zuhanyajtók, és építészeti üvegezés.

Csokoládé temperálás

A csokoládé temperálása egy szabályozott melegítési és hűtési folyamat, amely elősegíti a kakaóvaj stabil formájú kristályosodását, V. forma néven ismert (béta kristályok).

A megfelelően temperált csokoládé fényes felülettel rendelkezik, egy ropogós csattanó, és sima olvadék. A temperálatlan csokoládé virágozhat, szemcsésnek érzi magát, vagy túl könnyen lágyul.

Egyéb anyagok

Néhány színesfém ötvözet, mint például bizonyos alumínium- és rézötvözetek, csapadékos keményítésen vagy öregedési kezeléseken kell átesni, amelyeket néha lazán temperálásnak neveznek.

Viszont, a kifejezés a legpontosabb, ha a vaskohászatra alkalmazzuk.

13. Következtetés

A temperálás alapvető hőkezelési eljárás a kioltott átalakításhoz, erősen stresszes, és viszonylag törékeny acélból stabilabb mérnöki anyaggá.

Fontossága nem egyszerűen a keménység csökkentésében rejlik, hanem a martenzit mikroszerkezeti evolúciójának szabályozásában és a keménység közötti szükséges egyensúly megteremtésében, erő, szívósság, hajlékonyság, és a mérési stabilitás.

A temperálási hőmérséklet a leginkább befolyásoló folyamatváltozó, de a tartási idővel együtt kell figyelembe venni, acél összetétel, előzetes ausztenitizálási és oltási feltételek, alkatrész mérete, és a szükséges végső tulajdonságokat.

A helyes temperálási kezelés tehát az inkább acélminőségű, mint univerzális.

Szénacélok, ötvözött szerkezeti acélok, magas széntartalmú acélok, szerszámcél, gyorsacélok, melegen megmunkált acélok, és a martenzites rozsdamentes acélok mindegyike különböző temperációs reakciókat mutathat.

Az ipari termelésben, a sikeres temperálást az alkatrész végső teljesítménye alapján kell megítélni – nem csak a hőmérséklet alapján.

A megfelelően szabályozott temperálási folyamat a kioltott állapot extrém keménységét a mechanikai tulajdonságok megbízható kombinációjává alakítja, amely alkalmas a fogaskerekekre, tengelyek, rugó, elhuny, autóalkatrészek, nehéz felszerelés, és más igényes alkalmazások.

 

GYIK

Mi az acél temperálása?

A temperálás olyan hőkezelési eljárás, amelyben az edzett acélt a kritikus átalakulási tartománya alatti hőmérsékletre hevítik., meghatározott ideig tartott, majd lehűtjük.

Elsősorban a ridegség és a maradék feszültség csökkentésére használják, miközben a szükséges keménységi egyensúlyt biztosítják, erő, és keménység.

A temperálás csökkenti a keménységet?

A legtöbb hagyományos edzett acélhoz, a temperálási hőmérséklet növelése általában csökkenti a keménységet és a szilárdságot, miközben javítja a szívósságot és a hajlékonyságot.

Az erősen ötvözött szerszámacélok másként viselkedhetnek a másodlagos edzés miatt.

Mi a különbség a temperálás és a lágyítás között??

Az edzést általában a kritikus átalakulási tartomány alatti edzett acélon hajtják végre a martenzit módosítása érdekében.

Az izzítás célja általában az acél lágyítása és képlékenyebbé tétele, stabil mikrostruktúra, gyakran lassú szabályozott hűtést használnak.

Hogyan történik az edzett acél ellenőrzése?

A tipikus ellenőrzés keménységi vizsgálatot is tartalmazhat, dimenziós ellenőrzés, metallográfiai vizsgálat, és mechanikai tesztelés, további felületi vagy roncsolásmentes vizsgálattal, ha azt az alkalmazás vagy a specifikáció megköveteli.