دستیابی به ترکیب منحصر به فرد از قدرت بالا, انعطاف پذیری عالی و مقاومت در برابر سایش برتر در آهن انعطاف پذیر Austempered (ادی) لولا به یک چرخه حرارتی دقیقاً کنترل شده.
در این مقاله, ما یک حرفه ای ارائه می دهیم, معاینه معتبر و بسیار اصلی فرآیند حرارتی سه مرحله ای آدی,
نشان دهید که چگونه پارامترهای کلیدی بر ریزساختار و خصوصیات نهایی تأثیر می گذارند, و بینش داده های محور برای ریخته گری ها و مهندسان طراحی را به طور یکسان ارائه دهید.
1. مقدمه
آهن انعطاف پذیر آهن انعطاف پذیر معمولی را از طریق یک عملیات حرارتی ایزوترمال به نام با کارایی بالا تبدیل می کند روند austempering.
در نتیجه, ADI در چرخ دنده های خودرو استفاده گسترده ای پیدا می کند, اجزای تجهیزات سنگین و پمپ های صنعتی.
بسیار مهم, مهندسان فرآیند را برای تعادل مقاومت کششی تنظیم می کنند (600 - 1,000 MPA), کشیدگی (10 - 18 %) و سختی (320 - 380 HB), بسته به تقاضای برنامه.
2. مرحله 1: بذله گویی
Austenitizing آهن انعطاف پذیر as -cactile را به یک ماتریس آستنیت یکنواخت با حل کاربیدها و گره های گرافیتی کروی تبدیل می کند.
کنترل مناسب دما و زمان در این مرحله پایه و اساس خواص مکانیکی برتر آهن انعطاف پذیر آهن را فراهم می کند.
دمای هدف
- به طور معمول 850 - 900 درجه سانتیگراد
- خیلی کم (< 840 درجه سانتیگراد) برگهای کاربیدهای حل نشده, کاهش سختی
- خیلی بلند (> 920 درجه سانتیگراد) درشت دانه را ترویج می کند, که انعطاف پذیری را به خطر می اندازد
زمان خیس کردن
- به طور کلی 20 - 40 دقایقی, بستگی به ضخامت بخش دارد
- بخش های ضخیم تر (≥ 30 میلی متر) برای دستیابی به تحول کامل نیاز به نگه داشتن طولانی تر دارد
- بیش از حد (> 45 حداقل) می تواند باعث رشد بیش از حد دانه و کاهش استحکام خستگی شود
عناصر آلیاژ تأثیر می گذارد
- سیلیکون (2.5 - 3.5 %) کروی سریع گرافیت را فعال کرده و تشکیل سیمانیت را سرکوب می کند
- منگنز (رده 0.25 %) به تثبیت آستنیت کمک می کند اما منگنز بیش از حد می تواند دامنه تحول را گسترده تر کند
- مس یا نیکل افزودنیها ممکن است سختگیری را افزایش دهد, برای تنظیم پارامترهای خیس نیاز به تنظیمات جزئی
اهداف اصلی
- کاربیدها را حل کنید: یک ماتریس عاری از کاربید را برای تحول باینیتی یکنواخت تضمین کنید
- گرافیت کروی: گره های گرافیتی گرد را تقویت کنید که چقرمگی و میرایی را تقویت می کنند
- اندازه دانه را کنترل کنید: اندازه دانه ASTM 5-7 را هدف قرار دهید تا استحکام و انعطاف پذیری را متعادل کنید
نکات مربوط به فرایند
- از ترموکوپل ها استفاده کنید: برای تأیید یکنواختی خیس حداقل یک ترموکوپل را در ریخته گری های نماینده جاسازی کنید
- از صحت کوره اطمینان حاصل کنید: مناطق گرمایش را به طور مرتب کالیبراسیون کنید تا حفظ شود 5 ثبات ° C
- از فضای محافظ استفاده کنید: در برنامه های مهم, برای به حداقل رساندن دفع کننده در سطح ، از گاز اندوترمیک یا برگشت نیتروژن استفاده کنید
با کنترل دقیق این پارامترها در طول Austenitizing, ریخته گری ها تضمین می کنند که خاموش شدن متعاقب آن و نگه داشتن ایزوترمال جریمه ای ایجاد می کند,
ریزساختار Ausferrite acular is -deving قدرت مشخصه, انعطاف پذیری, و مقاومت در برابر آهن انعطاف پذیر آهن را بپوشید.
3. مرحله 2: خاموش سریع به حمام ایزوترمال
در این مرحله, هدف این است که تحولات نامطلوب را دور بزنیم (مروارید یا مارتنزیت) و مواد را مستقیماً در Bainitic قرار دهید (تشکیل ausferrite) دامنه دما.
دستیابی به یک فروپاشی به اندازه کافی سریع و یکنواخت بسیار مهم است.
عینی
- آهن انعطاف پذیر آستنیت شده را به پنجره تحول ایزوترمال منتقل کنید (دامنه) در عرض چند ثانیه.
- از تشکیل مروارید درشت یا مارتنزیت شکننده جلوگیری کنید, که باعث کاهش انعطاف پذیری و چقرمگی می شود.
واژگونی & درجه حرارت
- حمام نمکی: متداول, حفظ شده در 280 - 400 درجه سانتیگراد.
- حمام تخصصی روغن: روغنهای مهندسی شده با ظرفیت حرارتی بالا نیز می توانند در همان پنجره دما استفاده شوند.
- نکته اصلی: دمای حمام خواص نهایی را نشان می دهد - پایان پایین (280 درجه سانتیگراد) قدرت بالاتری دارد; انتهای (400 درجه سانتیگراد) انعطاف پذیری را بهبود می بخشد.
میزان خنک کننده
- حداقل: ≥ 50 ° C/SEC از دمای هوانوردی تا دامنه بینیتی.
- عقاید: خنک کننده سریع از بینی TTT جلوگیری می کند (زمان و دما -ترجمه) منحنی که در آن مروارید شکل می گیرد.
- اندازه گیری: برای تأیید نرخ ها از ترموکوپل های جاسازی شده یا پروب های سطحی استفاده کنید.
ملاحظات کلیدی
- جریان یکنواخت: تحریک یا گردش در حمام باعث خنک شدن مداوم در هندسه های پیچیده می شود.
- فاصله بخشی: جداسازی کافی از "سایه زنی" و شیب حرارتی که باعث اعوجاج یا ترک خوردگی می شوند جلوگیری می کند.
- سرعت: خیلی آهسته خطر مروارید را به خطر می اندازد; خیلی پرخاشگر (به عنوان مثال, چلپ چلوپ) می تواند شوک حرارتی را القا کند - تعادل ضروری است.
نکات مربوط به فرایند
- حمام: کنترل محکم را حفظ کنید (± 2 درجه سانتیگراد) برای اطمینان از خواص قابل تکرار.
- زمان انتقال را به حداقل برسانید: طراحی سیستم های حمل و نقل (قلاب, سبد) برای حرکت سریع از کوره به حمام, هدفمند 5 جزء.
- نظارت بر شیمی حمام: در حمام های نمکی, به طور مرتب غلظت نمک را برای حفظ ویژگی های انتقال گرما بررسی و تازه کنید.
- در برابر اکسیداسیون محافظت کنید: برای فولادهای مستعد دکوراسیون, در هنگام انتقال ، روکش های بی اثر یا برگشتی نیتروژن را در نظر بگیرید.
با اجرای یک کنترل شده, خاموش شدن سریع به حمام ایزوترمال به درستی نگهداری شده,
قفل های موجود در گرافیت کروی و مرحله بعدی را تنظیم می کند - در دمای ثابت قرار می گیرد تا خوب شکل بگیرد, اویزفریت اسمی.
4. مرحله 3: هلدینگ ایزوترمال (روند austempering)
در این مرحله نهایی گرمای, هدف به تبدیل آستنیت به جریمه تغییر می کند,
ساختار بینیكسكلی - به طور معمول نامیده می شود خروجی- که قدرت و انعطاف پذیری و انعطاف پذیری آهن انعطاف پذیر آهن را نشان می دهد.
عینی
- آهن خاموش را در دمای ثابت نگه دارید تا آستنیت به طور یکنواخت به آسفرییت تبدیل شود.
- کربن را در فیلم های نازک آستنیت حفظ شده تثبیت کنید تا از تحول مارتنزیتی در خنک کننده نهایی جلوگیری شود.
درجه حرارت & پنجره زمان
- دامنه: 280 - 400 درجه سانتیگراد
-
- دمای پایین تر (280 درجه سانتیگراد) بازده استحکام بالاتر (حداکثر 1000 پوند MPa) اما کشیدگی پایین (10 ~ %).
- درجه حرارت بالاتر (400 درجه سانتیگراد) تولید کردن انعطاف پذیری بیشتر (تا 18 پوند %) در استحکام متوسط (600 پوند MPa).
- مدت زمان نگه داشتن: 30 - 120 دقایقی
-
- بخشهای نازک (< 10 میلی متر) تحول کامل در 30 دقیقه پوند.
- بخش های ضخیم (> 30 میلی متر) ممکن است حداکثر نیاز داشته باشد 2 ساعت ها برای اطمینان از توسعه کامل آوزفریت.
ملاحظات کلیدی
- از زیر نگه داشتن خودداری کنید: هر آستنیت حفظ شده فراتر از اهداف طراحی ، ریخته گری را نرم می کند و مقاومت سایش را کاهش می دهد.
- از نگه داشتن بیش از حد خودداری کنید: زمان بیش از حد صفحات بینیتی را درشت می کند, کاهش قدرت قدرت.
- یکنواختی حمام را حفظ کنید: برای نگه داشتن دما در داخل ، از تحریک یا گردش خون استفاده کنید 2 درجه سانتیگراد و جلوگیری از انتقال بیش از حد یا زیر -.
نکات مربوط به فرایند
- واقعی - نظارت بر زمان: ترموکوپل ها را در ریخته گری های نماینده قرار دهید تا تاریخچه دمای واقعی را ردیابی کنید.
- جو کنترل شده: در برنامه های مهم, حمام را با نیتروژن یا گاز اندوترمیک پتو کنید.
- فاصله قسمت را بهینه کنید: ریخته گری ها را ترتیب دهید تا هیچ بخشی سایه دیگر را سایه نمی زند, اطمینان از قرار گرفتن در معرض برابر حمام.
با کنترل دقیق دما, زمان و جو در حین نگه داشتن Austempering,
بنیانگذاران یک ریزساختار قوی اویزفریتیک - ترکیب ترکیب بی نظیر آدی از چقرمگی, مقاومت و مقاومت در برابر سایش.
5. کنترل فرآیند & تضمین کیفیت
برای حفظ قوام و رعایت استانداردهای سختگیرانه (به عنوان مثال, ASTM A897 نمرات 1-5), ریخته گری ها پیاده سازی می کنند:
- مانیتورینگ ترموکوپل: پروب های موجود در ریخته گری نمونه برای اعتبارسنجی پروفایل دما در هر مرحله.
- تست فلزی: برای تأیید توزیع آذفریت و حفظ محتوای آستنیت از میکروسکوپ نوری و پراش اشعه ایکس استفاده کنید.
- تست مکانیکی: کششی, آزمایش سختی و خستگی در نمونه های نماینده برای تأیید رعایت مشخصات طراحی.
با ادغام ورود به سیستم دمای واقعی و حسابرسی های ریزساختاری دوره ای, تولید کنندگان اطمینان می دهند که هر دسته از تعادل خواص مورد نظر را نشان می دهد.
6. عملکرد آهن انعطاف پذیر austempered
آهن انعطاف پذیر (ادی) ترکیبی منحصر به فرد از خصوصیات مکانیکی و کاربردی را ارائه می دهد - عملکرد بسیاری از آهنین معمولی و حتی برخی از فولادها.
| دارایی | دامنه / ارزش | یادداشت ها |
|---|---|---|
| استحکام کششی | 600 -1000 مگاپیکال | قابل مقایسه با فولادهای کم آلیاژ |
| قدرت عملکرد | 400 -700 مگاپیکال | نسبت عملکرد بالا به کشش (> 0.6) |
| کشیدگی در زمان استراحت | 10 -18 ٪ | قدرت را با انعطاف پذیری متعادل می کند |
| سختی | 320 -380HB (≈ 30-40hrc) | مقاومت عالی در برابر تورفتگی سطح |
| حد خستگی | حداکثر 50 ٪ UTS (450 مگاپیکسل) | تقویت شده توسط گرافیت گره ای جلوگیری از شروع ترک |
| سختی | 5 –15J (Charpy V - Notch) | عملکرد برتر پویا بر روی آهن خاکستری |
| نرخ سایش کشویی | ~ 1 × 10⁻⁶mm³/n · m | مقاومت در برابر سایش برجسته |
| مقاومت در برابر فرسایش | 10 -20 ٪ بهتر از فولادها | به خصوص در محیط های دوغاب یا ذرات تأثیر |
| میرایی لرزش | تا 15 ٪ جذب انرژی | گره های گرافیتی لرزش را بهتر از ریخته گری های فولادی از بین می برند |
| میزان خوردگی عمومی | ~ 0.05 میلی متر در سال (pH5-8) | مشابه آهن انعطاف پذیر; با آلیاژ/روکش ها قابل افزایش است |
7. کاربردهای آهن انعطاف پذیر Austempered
کشاورزی & تجهیزات یاک
- نقاط شخم, دندانها & دندانهای
- چاک & بازوهای کنترل
انتقال قدرت & پیشروی
- چرخ دنده & چرخ دنده
- بخش های دنده & بخش های دنده ماشینکاری شده (ASTM A897)
- گچ & برش های دندان حلقوی
- اتصالات CV & قطب های چرخ
اجزای سنگین
- شفت های رانندگی & غلتک
- محل تعلیق & محل تجهیزات دنده
- پیوندهای نقاله
8. پایان
مجموعه املاک قابل توجه Dactile Iron Austempered از یک چرخه سه مرحله ای بیرون می آید -بذله گویی, خاموشی سریع, وت هلدینگ ایزوترمال- به طرز عینی کنترل شده برای جعل یک ساختار ریزساختار خوب.
با استحکام قابل تنظیم (600–1000 MPa), انعطاف پذیری (10- 18 %), و سختی (320-380 HB), آهن انعطاف پذیر Austempered یک جایگزین مقرون به صرفه برای فولادها در برنامه های کاربردی ارائه می دهد, از انتقال خودرو به ماشین آلات سنگین.
LangHe در صورت نیاز به کیفیت بالا ، انتخاب مناسبی برای نیازهای تولیدی شما است ریخته گری های آهنی انعطاف پذیر Austempered.
