Apa Itu Tempering? | Proses, Suhu & Kesan pada Keluli

Pembajaan adalah salah satu proses rawatan haba yang paling asas namun disalahfahamkan secara meluas dalam pembuatan logam.

Hampir setiap komponen keluli yang dipadamkan mengalami pembajaan sebagai operasi sekunder pasca-pelindapkejutan mandatori, namun ramai jurutera dan pasukan pengeluaran menganggapnya sebagai remeh, langkah piawai dan bukannya proses terkawal ketepatan yang mentakrifkan kekuatan akhir, ketangguhan, keadaan tekanan dalaman, dan hayat perkhidmatan.

Dalam amalan, pelindapkejutan kunci dalam keras, rapuh, struktur martensit sarat tekanan yang tidak boleh digunakan secara fungsional untuk kebanyakan aplikasi kejuruteraan.

Pembajaan — pemanasan dikawal dengan teliti di bawah suhu perubahan kritikal — menyesuaikan struktur mikro yang dipadamkan untuk memberikan keseimbangan kekerasan yang tepat, ketangguhan, kestabilan dimensi, dan rintangan keletihan diperlukan untuk perkhidmatan.

Oleh itu, pembajaan biasanya digunakan dalam pembuatan keluli alat, keluli mati, Keluli Spring, komponen yang mengandungi, gear, aci, bahagian automotif, acuan, dan komponen mesin struktur.

1. Apa Itu Tempering?

Dalam metalurgi, pembiakan ialah proses rawatan haba di mana aloi ferus yang mengeras sebelum ini dipanaskan semula pada suhu di bawah suhu kritikal yang lebih rendah (A₁), diadakan untuk tempoh tertentu, dan kemudian disejukkan dalam keadaan terkawal.

Untuk kosong-Keluli karbon, suhu eutektoid yang dikaitkan dengan garis A₁ adalah lebih kurang 727° C. (1341° f), walaupun suhu kritikal sebenar berbeza dengan komposisi kimia.

Pembajaan digunakan terutamanya selepas pelindapkejutan untuk mengubah suai struktur martensit yang dipadamkan.

Objektif utama adalah untuk mengurangkan kerapuhan dan tegasan sisa sambil mengekalkan tahap kekerasan dan kekuatan yang sesuai.

Dengan memilih suhu pembajaan dan masa penahanan, pengilang boleh melaraskan keseimbangan antara kekerasan, ketangguhan, Kemuluran, Pakai rintangan, dan kestabilan dimensi.

Kesan utama pembajaan termasuk:

Suhu pembajaan dipilih mengikut gred keluli dan sifat akhir yang dikehendaki.

A suhu rendah boleh digunakan apabila kekerasan tinggi mesti dikekalkan, manakala suhu pembajaan yang lebih tinggi biasanya menghasilkan keliatan dan kemuluran yang lebih besar dengan pengurangan kekerasan yang sepadan..

Pembajaan tidak boleh dikelirukan dengan penyepuhlindapan. Penyepuhlindapan biasanya bertujuan untuk melembutkan keluli dan menggalakkan keluli yang agak stabil, struktur mikro mulur, selalunya melibatkan pemanasan di atas suhu perubahan kritikal diikuti dengan penyejukan perlahan.

Pembiakan, Sebaliknya, digunakan pada keluli yang dikeraskan dan dilakukan di bawah julat transformasi kritikal untuk mengubah suai dan bukannya menghapuskan sepenuhnya keadaan yang mengeras.

Dalam pembuatan keluli praktikal, Oleh itu, pembajaan paling baik difahami sebagai pelarasan terkawal bagi struktur mikro yang dicipta oleh pelindapkejutan.

Objektifnya bukan semata-mata untuk menjadikan keluli keras lebih lembut, tetapi untuk menukar struktur yang terlalu rapuh apabila dipadamkan menjadi satu yang menyediakan gabungan kejuruteraan sifat yang lebih berguna.

2. Mengapa Pembajaan Diperlukan: Sains Di Sebalik Keluli yang Dipadamkan

Untuk memahami tempering, seseorang mesti terlebih dahulu memahami apa yang dilakukan oleh pelindapkejutan.

Apabila keluli dipanaskan ke dalam medan fasa austenit—biasanya melebihi 800–900°C bergantung pada komposisi—struktur kristalnya menjadi kubik berpusat muka (FCC).

Austenit boleh melarutkan sejumlah besar karbon. Jika keluli kemudiannya disejukkan dengan cepat, selalunya dalam air, minyak, atau polimer, atom karbon tidak mempunyai masa untuk meresap keluar.

Struktur kristal cuba berubah menjadi kubik berpusat badan (BCC) Ferrite, tetapi karbon yang terperangkap memutarbelitkan kekisi menjadi tetragonal berpusatkan badan (Bct) struktur yang dikenali sebagai martensit.

Martensit dicirikan oleh:

• Kekerasan yang sangat tinggi.
• Kekuatan hasil yang tinggi.
• Kemuluran dan keliatan yang rendah.
• Tegasan sisa yang tinggi.
• Kecenderungan ke arah retak tertangguh.
• Kehadiran austenit tertahan dalam banyak aloi.

Dalam keadaan yang dipadamkan ini, keluli selalunya terlalu rapuh untuk kegunaan praktikal. Alat pemotong mungkin pecah. Aci mungkin retak semasa pemasangan. Gigi gear mungkin patah di bawah beban kejutan.

Pembajaan mengurangkan risiko ini dengan membenarkan penyebaran terkawal dan penyusunan semula mikrostruktur.

Oleh itu, keperluan pembajaan adalah saintifik dan praktikal.

Secara saintifik, ia membolehkan keluli menghampiri keseimbangan dengan melegakan ketegangan kekisi dan memendakan karbida. Praktikal, ia membolehkan keluli bertahan dalam keadaan perkhidmatan dunia sebenar.

3. Apakah Julat Suhu Pembajaan Utama?

Suhu pembajaan adalah salah satu pembolehubah terpenting dalam rawatan haba keluli kerana ia secara langsung mengawal tahap perubahan mikrostruktur selepas pelindapkejutan..

Apabila suhu pembajaan meningkat, penyebaran karbon, pemendakan karbida, pemulihan, dan transformasi austenit yang tertahan secara amnya menjadi lebih ketara.

Tiada julat suhu tunggal yang digunakan untuk setiap keluli.

Pembasmian suhu rendah

Pembajaan suhu rendah biasanya digunakan apabila komponen mesti mengekalkan tahap kekerasan dan rintangan haus yang tinggi sambil mengurangkan kerapuhan yang berkaitan dengan martensit segar.

Suhu biasa adalah lebih kurang 150-250 ° C. (300–480°F), walaupun julat yang sesuai bergantung pada keluli.

Pada peringkat ini, karbon mula mengagihkan semula daripada martensit supertepu, fasa karbida halus mungkin berkembang, dan tegasan baki daripada pelindapkejutan dikurangkan.

Pengurangan dalam kekerasan biasanya terhad berbanding dengan pembajaan suhu yang lebih tinggi.

Rawatan ini adalah biasa untuk aplikasi seperti:

• Alat pemotongan
• Mati
• Komponen tahan haus
• Komponen galas tertentu
• Bahagian alat-keluli berkekerasan tinggi

Pertukarannya ialah keliatan kekal terhad berbanding dengan sederhana- atau keadaan terbaja suhu tinggi.

Pembiakan suhu sederhana

Pembajaan suhu sederhana, Kira -kira 250-450 ° C. (480–840°F), menghasilkan pengubahsuaian yang lebih besar bagi struktur mikro yang dipadamkan.

Kerpasan karbida menjadi lebih berkembang, martensit menjadi kurang tepu tepu, dan tekanan dalaman terus berkurangan.

Rantau ini boleh berguna apabila komponen memerlukan gabungan yang lebih seimbang kekuatan, kekerasan, ketangguhan, dan memakai rintangan.

Tindak balas yang tepat berbeza-beza mengikut keluli. Sesetengah keluli juga mempamerkan fenomena embrittlement suhu dalam julat suhu tertentu, yang bermaksud bahawa kedua-dua suhu pembajaan dan amalan penyejukan berikutnya mungkin memerlukan perhatian.

Pembiakan suhu tinggi

Pembajaan suhu tinggi biasanya dilakukan pada kira-kira 450-700 ° C. (840–1290°F), dengan syarat suhu kekal sesuai untuk keluli khusus dan di bawah julat transformasi kritikal yang berkaitan.

Pada suhu ini, struktur mikro mengalami pemulihan yang lebih meluas dan evolusi karbida.

Tegasan sisa berkurangan dengan ketara, dan bahan secara amnya membentuk keliatan dan kemuluran yang jauh lebih tinggi berbanding dalam keadaan yang dipadamkan atau dipanaskan rendah..

Pembajaan suhu tinggi dikaitkan secara meluas dengan keluli struktur yang dipadamkan dan dibaja, Keluli Alloy, aci, gear, komponen yang mengandungi tekanan, dan bahagian mesin yang bermuatan berat.

Perbezaan yang sangat penting ialah pembajaan suhu tinggi tidak semestinya bermakna kekuatan yang lemah.

Keluli beraloi dan dirawat haba dengan betul boleh mengekalkan hasil dan kekuatan tegangan yang besar sambil memperoleh rintangan patah yang lebih baik.

Pengerasan Sekunder Semasa Pembajaan

Keluli alat beraloi tinggi tertentu berkelakuan berbeza. Daripada terus menurun kekerasan apabila suhu pembajaan meningkat, mereka mungkin menunjukkan a puncak pengerasan sekunder, selalunya dalam julat pembajaan yang lebih tinggi.

Ini berlaku apabila unsur mengaloi seperti kromium, Molybdenum, tungsten, atau mendakan vanadium sebagai halus, karbida aloi yang stabil.

Zarah-zarah ini menghalang pergerakan terkehel dan boleh meningkatkan atau mengekalkan kekerasan.

Pengerasan sekunder amat penting untuk keluli berkelajuan tinggi dan keluli alat terpilih yang bertujuan untuk perkhidmatan suhu tinggi.

4. Apakah Proses Pembajaan?

Proses pembajaan ialah kitaran haba terkawal yang dilakukan selepas pengerasan atau rawatan lain yang telah menghasilkan struktur mikro yang cukup keras..

Walaupun prosedurnya kelihatan mudah, mencapai keputusan yang konsisten memerlukan kawalan ke atas suhu, masa, keseragaman relau, Memuatkan, penyejukan, dan keadaan keluli yang dipadamkan.

Urutan pembajaan industri biasa boleh diwakili sebagai:

Pelindapkejutan → Pindahkan ke Pembajaan → Pemanasan → Rendam → Penyejukan Terkawal → Pemeriksaan

Langkah 1: Padamkan Keluli

Pembajaan biasanya bermula dengan komponen yang dipadamkan dengan betul.

Keluli itu mula-mula diaustenitkan dan kemudian disejukkan dengan cepat pada kadar yang mencukupi untuk menghasilkan struktur keras yang dimaksudkan.

Medium pelindapkejutan mungkin termasuk:

• Minyak
• Air
• larutan polimer
• Gas bertekanan
• Garam cair

Medium yang betul bergantung kepada aloi dan geometri komponen.

Objektifnya adalah untuk mencapai kebolehkerasan dan struktur mikro yang diperlukan sambil meminimumkan keretakan dan herotan.

Langkah 2: Pindahkan Komponen ke Relau Pembajaan

Selepas pelindapkejutan, komponen itu hendaklah dibaja mengikut prosedur pengeluaran yang ditetapkan.

Untuk banyak gred, pembajaan segera adalah wajar kerana keadaan yang baru dipadamkan mengandungi tegasan sisa yang tinggi.

Prosedur pemindahan juga mesti mengelakkan kejutan haba yang tidak perlu atau penyejukan tidak terkawal yang boleh menjejaskan keadaan rawatan haba akhir.

Untuk komponen kritikal, rekod relau hendaklah mendokumenkan kitaran suhu sebenar dan bukannya hanya bergantung pada titik set relau.

Langkah 3: Panaskan kepada Suhu Pembajaan yang Ditentukan

Komponen dipanaskan kepada suhu pembajaan yang dipilih, yang mungkin berkisar dari kira-kira 150°C hingga 700°C bergantung kepada keluli.

Pemanasan harus dikawal secukupnya untuk mengelakkan kecerunan suhu yang berlebihan, terutamanya dalam komponen yang besar atau kompleks.

Relau hendaklah menyediakan yang sesuai:

• Keseragaman suhu
• Kawalan atmosfera jika diperlukan
• Peredaran beban
• Penentukuran instrumen
• Rakaman suhu

Untuk rawatan haba ketepatan, The suhu bahan kerja sebenar adalah lebih penting daripada suhu relau yang diprogramkan.

Langkah 4: Rendam pada Suhu

Apabila komponen telah mencapai suhu yang diperlukan, ia diadakan untuk tempoh tertentu.

Semasa peringkat rendaman ini, struktur mikro mengalami tindak balas pembajaan yang sesuai dengan keluli:

• Pengagihan semula karbon
• Pemendakan karbida
• Penguraian martensit
• Tekanan kelonggaran
• Pemulihan matriks
• Transformasi tertahan-austenit
• Kerpasan aloi-karbid dalam keluli pengerasan sekunder

Masa rendaman yang diperlukan bergantung pada saiz komponen, Geometri, aloi, jenis relau, dan spesifikasi yang berkenaan.

Langkah 5: Penyejukan Terkawal

Selepas masa pegangan yang diperlukan, komponen disejukkan mengikut spesifikasi proses.

Banyak keluli boleh disejukkan di udara selepas pembajaan, manakala sistem aloi atau komponen kritikal tertentu mungkin memerlukan amalan penyejukan khusus.

Keadaan penyejukan boleh mempengaruhi kestabilan dimensi dan, dalam beberapa keluli, kerentanan terhadap kemerosotan perangai. Oleh itu, "penyejukan" tidak boleh dianggap sebagai langkah terakhir yang tidak penting.

Langkah 6: Ulangi Pembajaan Apabila Diperlukan

Sesetengah keluli memerlukan pembajaan dua kali atau tiga kali ganda bukannya satu kitaran.

Pembajaan berulang boleh digunakan untuk:

• Menstabilkan lagi austenit yang tertahan
• Marah martensit yang baru terbentuk selepas transformasi tertahan-austenit
• Meningkatkan kestabilan dimensi
• Membangunkan struktur karbida yang lebih stabil
• Mencapai sifat yang konsisten di seluruh komponen

Amalan ini amat biasa untuk keluli alat aloi tinggi.

5. Mengapa Sesetengah Keluli Memerlukan Pembajaan Berganda atau Tiga Kali?

Satu kitaran pembajaan adalah mencukupi untuk banyak keluli yang dipadamkan, tetapi aloi tinggi Keluli Alat dan keluli karbon tinggi tertentu sering memerlukan dua atau tiga kitaran pembajaan.

Sebab utama ialah rawatan pembajaan pertama boleh mengubah kestabilan austenit yang tertahan dan menghasilkan martensit segar semasa penyejukan berikutnya..

Perangai kedua atau ketiga kemudian meredakan martensit yang baru terbentuk ini dan meningkatkan kestabilan struktur mikro akhir.

Austenit Tertahan Adalah Sebab Utama

Selepas pelindapkejutan, sesetengah keluli mengekalkan sebahagian daripada austenit asal kerana penjelmaan martensit tidak diteruskan hingga siap.

Ini amat relevan dalam keluli yang mengandungi tahap karbon dan unsur pengaloian yang agak tinggi.

Semasa kitaran pembajaan pertama, kestabilan austenit yang tertahan boleh berubah. Pada penyejukan selepas pembajaan, sebahagian daripada austenit yang tertahan ini mungkin berubah menjadi segar, martensit tidak terbaja.

Ini menimbulkan masalah baru: walaupun martensit asal telah dibaja, martensit yang baru terbentuk tidak mempunyai.

Oleh itu, kitaran pembajaan kedua digunakan untuk meredakan martensit segar ini.

Mengapa Fresh Martensite Membimbangkan?

Martensit segar mempunyai kelemahan asas yang sama seperti struktur asal dipadamkan:

• Kekerasan tinggi
• Tekanan sisa yang tinggi
• Kemuluran yang rendah
• Keliatan yang agak lemah
• Meningkatkan kerentanan terhadap keretakan

Membiarkan struktur ini tidak dirawat boleh menghasilkan variasi tempatan dalam kekerasan dan keliatan. Dalam keluli alat ketepatan, ia juga boleh menyumbang kepada ketidakstabilan dimensi.

Oleh itu, pembajaan dua kali membantu memastikan bahawa kedua-dua martensit dan martensit asal yang terbentuk selepas kitaran pembajaan pertama dibaja dengan betul.

Bila Triple Tempering Digunakan?

Pembajaan tiga kali ganda digunakan apabila tahap penstabilan mikrostruktur yang lebih tinggi diperlukan.

Ia adalah perkara biasa dalam sesetengah keluli berkelajuan tinggi, keluli alat kerja panas, dan keluli mati beraloi tinggi, bergantung pada spesifikasi rawatan haba pengeluar.

Kitaran ketiga boleh dipilih untuk:

• Menstabilkan lagi austenit yang tertahan
• Sejukkan mana-mana martensit yang baru terbentuk
• Perhalusi keseimbangan antara kekerasan dan keliatan
• Meningkatkan kestabilan dimensi
• Tetapkan keadaan pengerasan sekunder yang diperlukan

Pembajaan tiga kali ganda tidak boleh digunakan secara automatik. Ia dibenarkan hanya apabila gred keluli dan sifat yang diperlukan memerlukannya.

Keluli Biasa Memerlukan Pembajaan Berulang

Pembajaan berulang amat berkaitan dengan keluli seperti:

• Keluli alat kerja panas H13
• Keluli berkelajuan tinggi
• Keluli alat kerja sejuk aloi tinggi
• Keluli kerja panas dan mati terpilih
• Pemendakan tertentu atau keluli alat pengerasan sekunder

Bilangan sebenar kitaran pembajaan hendaklah sentiasa mengikut gred keluli tertentu dan prosedur rawatan haba yang layak. Lebih banyak kitaran tidak bermakna prestasi yang lebih baik secara automatik.

6. Apakah Pengerasan Sekunder Semasa Pembajaan?

Pengerasan sekunder ialah fenomena di mana keluli beraloi tinggi tertentu menghasilkan kekerasan yang meningkat semasa pembajaan pada suhu yang agak tinggi, walaupun pembajaan biasa keluli karbon umumnya menyebabkan kekerasan berkurangan.

Tingkah laku ini adalah ciri keluli yang mengandungi sejumlah besar unsur pengaloian pembentuk karbida, terutamanya Molybdenum, tungsten, Vanadium, dan kromium.

Mengapa Pengerasan Sekunder Berlaku?

Semasa pembajaan konvensional, kekerasan martensit yang dipadamkan biasanya berkurangan apabila karbon meninggalkan matriks supertepu dan karbida menjadi lebih stabil.

Dalam keluli alat beraloi tinggi, Walau bagaimanapun, proses yang berbeza boleh berlaku pada suhu pembajaan yang lebih tinggi. Unsur aloi meresap dan membentuk sangat halus karbida aloi.

Mendakan ini boleh menjadi sangat berkesan untuk menentang pergerakan terkehel.

Pengukuhan yang terhasil boleh mengimbangi, dan kadangkala melebihi, kekerasan yang hilang semasa peringkat awal pembajaan.

Urutan umum ialah:

Pelindapkejutan → Pembajaan/Pelembutan Awal → Kerpasan Aloi-Karbida → Pengerasan Sekunder

Unsur Aloi Terlibat

Elemen yang paling penting termasuk:

Jenis karbida yang tepat bergantung pada komposisi keluli dan sejarah rawatan haba.

Mengapa Pengerasan Sekunder Penting?

Pengerasan sekunder membolehkan keluli alat tertentu mencapai kekerasan tinggi selepas pembajaan pada suhu yang jauh lebih tinggi daripada yang digunakan untuk pembajaan suhu rendah konvensional.

Ini berharga kerana pembajaan suhu tinggi juga boleh bertambah baik:

• Rintangan baran
• Kestabilan dimensi
• Kestabilan struktur
• Kekerasan panas
• Rintangan untuk melembutkan semasa perkhidmatan

Untuk alat yang beroperasi pada suhu tinggi, mengekalkan kekerasan semasa servis mungkin lebih penting daripada mencapai kekerasan suhu bilik maksimum yang mungkin.

Pengerasan Sekunder dan Keluli Alat H13

H13 ialah keluli alat kerja panas yang mewakili di mana pemendakan aloi-karbid menyumbang kepada tindak balasnya semasa pembajaan suhu tinggi.

Rawatan habanya direka bentuk untuk mewujudkan keseimbangan kekerasan yang sesuai, ketangguhan, rintangan haba-keletihan, dan ketahanan terhadap pelembutan.

Tindak balas pengerasan sekunder yang tepat bergantung pada kimia keluli, suhu austenitizing, kaedah pelindapkejutan, suhu pembajaan, dan masa penahanan.

Oleh itu adalah tidak betul untuk menganggap pengerasan sekunder sebagai "pengerasan dengan pemanasan semula."

Fenomena ini adalah hasil daripada pemendakan terkawal karbida yang kaya dengan aloi dalam struktur mikro yang telah mengeras sebelum ini..

7. Bagaimana Pembajaan Mempengaruhi Sifat Mekanikal?

Pembajaan mengubah sifat mekanikal keluli dengan mengubah suai struktur martensit yang sangat tepu dan tertekan yang dihasilkan oleh pelindapkejutan..

Magnitud dan arah perubahan ini bergantung pada gred keluli dan keadaan pembajaan, jadi hubungan itu harus difahami sebagai trend umum dan bukannya peraturan tetap.

Kesan Keseluruhan Pembajaan

*Trend umum untuk keluli dipadamkan konvensional; keluli beraloi tinggi mungkin menunjukkan tingkah laku yang berbeza, terutamanya apabila pengerasan sekunder berlaku.

Oleh itu, objektif praktikal pembajaan adalah untuk memilih keseimbangan harta yang betul daripada memaksimumkan sebarang sifat mekanikal tunggal.

Alat pemotong mungkin memerlukan kekerasan praktikal maksimum dan rintangan haus, manakala gear atau aci mungkin memerlukan keliatan yang lebih besar dan rintangan keletihan.

Dengan mengawal suhu dan masa pembajaan untuk keluli tertentu, pengilang boleh menyesuaikan struktur mikro akhir dengan keperluan perkhidmatan sebenar.

8. Apakah Itu Pembajaan lwn Penyepuhlindapan lwn Menormalkan lwn Menghilangkan Tekanan?

Pembiakan, penyepuhlindapan, menormalkan, dan menghilangkan tekanan adalah semua proses rawatan haba, tetapi mereka adalah tidak boleh ditukar ganti.

Julat suhu mereka, memulakan struktur mikro, kaedah penyejukan, mekanisme metalurgi, dan hasil yang diharapkan adalah berbeza.

9. Pembajaan Jenis Keluli Berbeza

Jenis keluli yang berbeza bertindak balas secara berbeza terhadap pembajaan. Memahami perbezaan ini adalah penting untuk memilih jadual pembajaan yang betul.

Keluli Karbon Biasa:

Mudah marah. Keluli karbon rendah (<0.3% C) jarang dipadamkan dan dibakar kerana ia tidak mengeras dengan ketara.

Keluli karbon sederhana (0.3–0.6% C) biasanya dipadamkan dan dibaja untuk aci, gear, dan gandar. Keluli berkarbon tinggi (>0.6% C) digunakan untuk alatan, mata air, dan pisau.

Keluli Alloy:

Mengandungi unsur seperti kromium, Nikel, Molybdenum, dan Vanadium.

Mereka mempunyai kebolehkerasan yang lebih baik dan bertindak balas dengan baik terhadap pembajaan. Pengerasan sekunder adalah biasa dalam aloi dengan pembentuk karbida yang kuat.

Keluli Alat:

Termasuk pengerasan air, pengerasan minyak, pengerasan udara, berkelajuan tinggi, dan keluli kerja panas.

Jadual pembajaan berbeza-beza. Keluli berkelajuan tinggi adalah tiga kali ganda pada suhu 540–560°C. Keluli kerja panas seperti H13 dibaja dua kali pada 500–550°C.

Keluli tahan karat:

Keluli tahan karat martensit (Mis., 410, 420, 440C) boleh mengeras dan marah. Keluli tahan karat Austenitic (Mis., 304, 316) tidak boleh dikeraskan dengan pelindapkejutan dan tidak marah.

Keluli tahan karat ferit biasanya tidak dikeraskan. Keluli tahan karat pengerasan pemendakan sudah berumur, tidak marah.

Keluli Maraging:

Ini adalah karbon rendah, aloi nikel tinggi yang diperkukuh oleh penuaan, bukan dengan pembajaan martensit.

Walau bagaimanapun, mereka mungkin menjalani rawatan penyelesaian dan proses penuaan yang secara konsepnya serupa dengan pembajaan.

10. Pembajaan Keluli Alat H13: Contoh Praktikal

H13 alat keluli ialah keluli alat kerja panas kromium-molibdenum-vanadium yang digunakan secara meluas untuk acuan tuangan die, Memalsukan mati, alat penyemperitan, dan alatan lain yang terdedah kepada pemanasan dan penyejukan berulang.

Gabungan kekuatan panasnya, ketangguhan, rintangan baran, dan rintangan lesu terma menjadikannya contoh yang mewakili mengapa pembajaan mesti dikawal dengan teliti dalam keluli alat aloi.

Selepas austenitizing dan quenching, H13 membina struktur martensit keras dengan tegasan sisa dan beberapa austenit tertahan.

Oleh itu, rawatan pembajaan seterusnya direka bukan sahaja untuk mengurangkan kerapuhan, tetapi juga untuk membangunkan tindak balas pengerasan sekunder yang diperlukan dan kestabilan mikrostruktur.

Jadual Pembajaan H13 Biasa

H13 adalah biasa dua baran, dengan perangai ketiga kadangkala ditentukan untuk komponen yang besar atau sangat kritikal.

Parameter yang tepat hendaklah mengikut spesifikasi bahan yang berkenaan dan prosedur rawatan haba yang layak.

Keadaan austenitizing dan quenching sebenar juga penting.

H13 biasanya diaustenitkan pada kira-kira 1,020–1,050°C, diikuti dengan penyejukan terkawal seperti pelindapkejutan udara atau gas, bergantung pada saiz seksyen, peralatan, dan sifat-sifat yang diperlukan.

Kekerasan Biasa yang Terhasil

Komponen H13 yang dirawat haba dengan betul biasanya mencapai kekerasan akhir di kawasan kira-kira 48–52 HRC, walaupun kekerasan sebenar bergantung pada keadaan austenitizing, kadar pelindapkejutan, suhu pembajaan, masa menahan, dan kimia bahan.

Dalam julat pembajaan yang dinyatakan, trend umum ialah:

• Sekitar 500°C: kekerasan yang lebih tinggi, dengan kurang pelembutan berkaitan pembajaan.
• Sekitar 550°C: kekerasan yang agak rendah, umumnya dengan keliatan yang lebih besar dan melegakan tekanan.

Hubungan itu tidak linear sepenuhnya, dan H13 boleh mempamerkan pengerasan sekunder kerana pemendakan karbida aloi halus semasa pembajaan suhu tinggi.

Mengapa H13 Berganda?

Sebab utama pembajaan berganda ialah tingkah laku disimpan austenit selepas pelindapkejutan.

Mengikuti kitaran pembajaan pertama, sesetengah austenit yang tertahan mungkin berubah semasa penyejukan kepada martensit segar.

Martensit yang baru terbentuk ini belum lagi mengalami pembajaan dan oleh itu mungkin mengandungi tegasan sisa dan kerapuhan yang agak tinggi.

Kitaran pembajaan kedua merawat martensit segar ini dan membantu menghasilkan struktur mikro akhir yang lebih seragam:

Pelindapkejutan → Perangai Pertama → Transformasi Austenit Tertahan → Martensit Segar → Perangai Kedua

Pembajaan dua kali juga membantu melengkapkan tindak balas pemendakan yang diingini dan meningkatkan ketekalan kekerasan dan kestabilan dimensi.

Untuk komponen H13 yang besar atau sangat kritikal, a perangai ketiga boleh digunakan apabila diperlukan oleh spesifikasi rawatan haba, terutamanya di mana penstabilan tambahan bermanfaat.

Kepentingan Kejuruteraan

Objektif pembajaan H13 bukan semata-mata untuk memaksimumkan kekerasan.

Keadaan akhir mesti mengimbangi kekerasan, kekuatan panas, ketangguhan, rintangan haba-keletihan, dan kestabilan dimensi.

Atas sebab ini, dadu H13 yang dibaja pada kira-kira 500–550°C direka bentuk untuk mengekalkan kekerasan yang mencukupi untuk rintangan haus sambil membangunkan keliatan dan rintangan temper yang diperlukan untuk kitaran haba berulang dan pemuatan mekanikal dalam perkhidmatan.

11. Aplikasi Industri Keluli Terbaja

Keluli terbaja digunakan secara meluas dalam pembuatan industri kerana ia memberikan keseimbangan yang boleh dikawal antara kekuatan, kekerasan, ketangguhan, Kemuluran, Rintangan Keletihan, dan kestabilan dimensi.

Gear dan Komponen Penghantaran

Gear biasanya mengalami pelindapkejutan diikuti dengan pembajaan untuk mendapatkan kekuatan tinggi dan keliatan yang mencukupi.

Rawatan pembajaan mengurangkan kerapuhan dan tekanan sisa yang berkaitan dengan keadaan yang mengeras sambil mengekalkan kekerasan yang mencukupi untuk sentuhan gigi dan rintangan haus..

Komponen biasa termasuk:

• Gear penghantaran
• Pinion
• Memandu gear
• Sprocket
• Aci dan aci gear

Untuk gear yang bermuatan berat, keadaan rawatan haba akhir biasanya direka di sekitar kekuatan keletihan, tekanan hubungan, dan ketahanan terhadap patah gigi dan bukannya kekerasan sahaja.

Aci, Gandar, dan Pin

Keluli aloi yang dipadamkan dan dipanaskan digunakan secara meluas untuk aci, gandar, pin, dan elemen mesin yang serupa tertakluk kepada lenturan gabungan, kilasan, kesan, dan pemuatan kitaran.

Berbanding dengan struktur yang dipadamkan, struktur martensit yang dibaja dengan betul memberikan keliatan dan ketahanan yang lebih baik terhadap perambatan retak, menjadikannya lebih sesuai untuk komponen yang dimuatkan secara dinamik.

Mata air

Keluli spring memerlukan kekuatan elastik yang tinggi dan rintangan lesu.

Pembajaan selepas pengerasan digunakan untuk melaraskan kekerasan dan melegakan tekanan dalaman sambil mengekalkan kekuatan yang diperlukan untuk pemuatan elastik berulang.

Aplikasi termasuk:

• Spring gegelung
• Mata air daun
• Mata air kilasan
• Komponen penggantungan
• Spring injap

Keadaan pembajaan mesti dikawal dengan teliti kerana kedua-dua kelembutan yang berlebihan dan kerapuhan yang berlebihan boleh mengurangkan hayat musim bunga.

Dies dan Perkakas

Keluli alat biasanya dibaja untuk mencapai gabungan kekerasan yang terkawal, Pakai rintangan, ketangguhan, dan ketahanan terhadap pelembutan.

Keluli alat kerja panas seperti H13 dibaja pada suhu yang agak tinggi untuk mendapatkan kestabilan terma dan ketahanan terhadap pemanasan dan penyejukan berulang.

Keluli alat kerja sejuk dan berkelajuan tinggi menggunakan jadual pembajaan yang berbeza bergantung pada sistem aloi mereka dan prestasi pemotongan atau pembentukan yang diperlukan.

Komponen automotif

Keluli terbaja digunakan secara meluas dalam pembuatan automotif untuk komponen yang mesti menahan beban mekanikal dan impak berulang..

Contohnya termasuk:

• Aci gandar
• Komponen stereng
• Aci pemacu
• Menyambung komponen
• Bahagian penggantungan
• Komponen penghantaran

Rawatan Quench-and-Temper membolehkan komponen ini mencapai kekuatan tinggi tanpa mengorbankan keliatan yang diperlukan untuk keadaan perkhidmatan dunia sebenar.

Pembinaan dan Alat Berat

Komponen jentera berat selalunya mengalami beban yang tinggi, kejutan, lelasan, dan tekanan kitaran. Oleh itu, keluli aloi terbaja digunakan secara meluas untuk:

• Pin dan sesendal
• Komponen hidraulik
• Bahagian penggali dan pemuat
• Komponen kren
• Komponen jentera pertanian
• Bahagian peralatan perlombongan

Dalam aplikasi ini, keadaan pembajaan yang diperlukan biasanya dipilih mengikut kombinasi rintangan hentaman yang dominan, kekuatan keletihan, dan memakai rintangan.

Peralatan Tekanan dan Tenaga

Komponen galas tekanan dan sistem tenaga tertentu menggunakan keluli yang dipadamkan dan dipanaskan kerana rawatan itu boleh memberikan kekuatan tinggi bersama-sama dengan keliatan yang lebih baik..

Permohonan mungkin termasuk:

• Komponen tekanan berkekuatan tinggi
• Bahagian mekanikal berkaitan turbin
• Pengikat industri
• Komponen penghantaran kuasa
• Komponen struktur tugas berat

Untuk komponen kritikal keselamatan, proses rawatan haba biasanya disokong oleh ujian kekerasan, ujian mekanikal, Pemeriksaan dimensi, dan pengesahan metalurgi.

12. Pembajaan Melangkaui Keluli: Kaca, coklat, dan Bahan Lain

Perkataan "tempering" juga digunakan dalam bidang lain, tetapi mekanismenya berbeza.

Pembajaan Kaca

Pembajaan kaca melibatkan pemanasan kaca kepada sekitar 600–700°C dan kemudian dengan cepat menyejukkan permukaan dengan pancutan udara.

Permukaan menguncup lebih cepat daripada bahagian dalam, mewujudkan tegasan mampatan pada permukaan dan tegasan tegangan dalam teras.

Ini menjadikan kaca terbaja lebih kuat dan menyebabkan ia pecah menjadi kecil, serpihan tumpul dan bukannya serpihan tajam. Ia digunakan dalam tingkap kereta, pintu pancuran mandian, dan kaca seni bina.

Pembajaan Coklat

Pembajaan coklat ialah proses pemanasan dan penyejukan terkawal yang menggalakkan mentega koko menghablur dalam bentuk yang stabil, dikenali sebagai Borang V (kristal beta).

Coklat yang dibaja dengan betul mempunyai kemasan berkilat, snap yang rangup, dan cair yang licin. Coklat yang tidak dibaja boleh mekar, berasa berbutir, atau melembutkan terlalu mudah.

Bahan lain

Beberapa aloi bukan ferus, seperti aloi aluminium dan kuprum tertentu, menjalani pengerasan kerpasan atau rawatan penuaan yang kadangkala longgar dipanggil pembajaan.

Walau bagaimanapun, istilah ini paling tepat apabila digunakan pada metalurgi ferus.

13. Kesimpulan

Pembajaan ialah proses rawatan haba asas untuk mengubah pemadaman, sangat tertekan, dan keluli yang agak rapuh menjadi bahan kejuruteraan yang lebih stabil.

Kepentingannya bukan semata-mata dalam mengurangkan kekerasan, tetapi dalam mengawal evolusi mikrostruktur martensit dan mewujudkan keseimbangan yang diperlukan antara kekerasan, kekuatan, ketangguhan, Kemuluran, dan kestabilan dimensi.

Suhu pembajaan adalah pembolehubah proses yang paling berpengaruh, tetapi ia mesti dipertimbangkan bersama-sama dengan masa pegangan, komposisi keluli, keadaan austenitisasi dan pelindapkejutan sebelumnya, saiz komponen, dan sifat akhir yang diperlukan.

Oleh itu, rawatan pembajaan yang betul adalah khusus gred keluli dan bukannya universal.

Keluli karbon, keluli struktur aloi, Keluli karbon tinggi, Keluli Alat, Keluli berkelajuan tinggi, keluli kerja panas, dan keluli tahan karat martensit semuanya boleh mempamerkan tindak balas pembajaan yang berbeza.

Dalam pengeluaran perindustrian, pembajaan yang berjaya harus dinilai oleh prestasi akhir komponen-bukan oleh suhu sahaja.

Proses pembajaan yang dikawal dengan betul menukarkan kekerasan melampau keadaan dipadamkan kepada gabungan sifat mekanikal yang boleh dipercayai yang sesuai untuk gear, aci, mata air, mati, bahagian automotif, peralatan berat, dan aplikasi lain yang menuntut.

 

Soalan Lazim

Apakah pembajaan dalam keluli?

Pembajaan ialah proses rawatan haba di mana keluli keras dipanaskan semula pada suhu di bawah julat transformasi kritikalnya, diadakan untuk masa yang ditetapkan, dan kemudian disejukkan.

Ia digunakan terutamanya untuk mengurangkan kerapuhan dan tekanan sisa sambil mendapatkan keseimbangan kekerasan yang diperlukan, kekuatan, dan ketangguhan.

Adakah pembajaan mengurangkan kekerasan?

Untuk kebanyakan keluli dipadamkan konvensional, meningkatkan suhu pembajaan secara amnya mengurangkan kekerasan dan kekuatan sambil meningkatkan keliatan dan kemuluran.

Keluli alat beraloi tinggi boleh berkelakuan berbeza kerana pengerasan sekunder.

Apakah perbezaan antara pembajaan dan penyepuhlindapan?

Pembajaan biasanya dilakukan pada keluli keras di bawah julat transformasi kritikal untuk mengubah suai martensit.

Penyepuhlindapan biasanya bertujuan untuk melembutkan keluli dan membentuk keluli yang lebih mulur, Struktur mikro yang stabil, selalunya menggunakan penyejukan terkawal perlahan.

Bagaimana keluli terbaja diperiksa?

Pemeriksaan biasa mungkin termasuk ujian kekerasan, Pemeriksaan dimensi, pemeriksaan metalografik, dan ujian mekanikal, dengan permukaan tambahan atau ujian tidak merosakkan jika diperlukan oleh aplikasi atau spesifikasi.