オーステンペンした延性鉄: オーステンパープロセス

高強度のユニークな組み合わせを実現します, オステンパーした延性鉄における優れた延性と優れた耐摩耗性 (アディ) 正確に制御された熱治療サイクルに依存します.

この記事で, 私たちは専門家を提示します, ADIの3段階の熱プロセスの権威ある高度に独創的な試験,

重要なパラメーターが最終的な微細構造と特性にどのように影響するかを示します, ファウンドリーとデザインエンジニアの両方にデータ駆動型の洞察を提供します.

1. 導入

オーステンペンした延性鉄 従来の延性鉄を、呼ばれる等温熱処理を介して高性能材料に変換します オーステンパープロセス.

その結果, Adiは、自動車用品で広く使用されています, ヘビーエッケートコンポーネントと産業ポンプ.

重要です, エンジニアは、引張強度のバランスをとるためにプロセスを調整します (600 - 1,000 MPA), 伸長 (10 - 18 %) と硬度 (320 - 380 HB), アプリケーションの要求に応じて.

2. ステージ 1: オーステナイト化

オーステナイト化は、炭化物を溶解し、グラファイト結節を溶かすことにより、アス留めの延性鉄を均一なオーステナイトマトリックスに変換します.

この段階での温度と時間の適切な制御は、オステンパーした延性鉄の優れた機械的特性の基礎を築きます.

ターゲット温度

• 通常 850 - 900 °C
• 低すぎる (< 840 °C) 分解されていない炭化物を残します, 靭性を減らす
• 高すぎる (> 920 °C) 穀物の粗大化を促進します, 延性を妥協します

時間を浸します

• 一般的に 20 - 40 分, セクションの厚さに応じて
• 厚いセクション (≥ 30 mm) 完全な変換を実現するには、より長いホールドが必要です
• 過剰なこと (> 45 分) 過度の穀物の成長を引き起こし、疲労強度を低下させる可能性があります

合金要素が影響します

• シリコン (2.5 - 3.5 %) 迅速なグラファイトの紡績化を可能にし、セメンタイトの形成を抑制します
• マンガン (≤ 0.25 %) オーステナイトを安定させるのに役立ちますが、過剰なMnは変換範囲を広げることができます
• 銅またはニッケル 追加が硬直性を高める可能性があります, パラメーターを浸すためにわずかな調整が必要です

重要な目的

1. 炭化物を溶解します: 均一なベイナイト変換のために炭化物を含まないマトリックスを確保します
2. グラファイトをスフェロイド化します: 靭性と減衰を強化する丸いグラファイト結節を維持します
3. 粒度のサイズを制御します: 強度と延性のバランスをとるために、5〜7のASTM穀物サイズをターゲットにします

プロセスのヒント

• 熱電対を使用します: 浸漬均一性を確認するために、代表的な鋳物に少なくとも1つの熱電対を埋め込んだ
• 炉の精度を確保します: 定期的に加熱ゾーンを調整して±を維持します 5 °C安定性
• 保護雰囲気を採用します: 重要なアプリケーションで, 吸熱ガスまたは窒素バックフィルを使用して、表面での脱炭を最小限に抑える

オーステナイト化中にこれらのパラメーターを厳密に制御することにより, ファウンドリーズは、その後のクエンチと等温のホールドが罰金を生み出すことを保証します,

甲状腺機能膜微細構造 - 特徴的な強度を排除します, 延性, 耐久性のある延性鉄の耐摩耗性.

3. ステージ 2: 等温浴への急速なクエンチ

この段階で, 目標は、望ましくない変換をバイパスすることです (パリットまたはマルテンサイト) 材料を直接ベイナイトに配置します (ausferrite形成) 温度範囲.

十分に高速で均一なクエンチを達成することが重要です.

客観的

• オーステナイト化された延性鉄を等温変換ウィンドウに移します (ベイナイト範囲) 数秒以内.
• 粗い真珠岩または脆いマルテンサイトの形成を防ぎます, 延性と靭性を分解します.

クエンチ媒体 & 温度

• ソルトバス: 最も一般的です, で維持されています 280 - 400 °C.
• 特殊なオイルバス: 熱能力の高いエンジニアリングオイルは、同じ温度ウィンドウ内でも使用できます.
• キーポイント: お風呂の温度は、最終的なプロパティを決定します (280 °C) より高い強度をもたらします; 上端 (400 °C) 延性を改善します.

冷却速度

• 最小: ≥ 50 °C/sec気温からベイナイト範囲まで.
• 根拠: 迅速な冷却により、TTTの鼻が回避されます (時間 - 温度 - 変換) 曲線が形成される曲線.
• 測定: 埋め込まれた熱電対または表面プローブを使用して、レートを確認します.

重要な考慮事項

1. 均一な流れ: お風呂での攪拌または循環は、複雑な幾何学を横切る一貫した冷却を促進します.
2. 部分間隔: 適切な分離は、歪みや亀裂を引き起こす「シャドウイング」と熱勾配を防ぎます.
3. クエンチ速度: 遅すぎるリスクがパリットにリスクがあります; 攻撃的すぎる (例えば。, スプラッシュクエンチ) 熱ショックを誘導することができます。バランスが不可欠です.

プロセスのヒント

• 予熱バス: 厳しい制御を維持します (± 2 °C) 繰り返し可能なプロパティを確保します.
• 転送時間を最小限に抑えます: 設計処理システム (フック, バスケット) 炉からお風呂への迅速な動きのため, 下のターゲティング 5 秒.
• バス化学を監視します: 塩浴で, 熱移動特性を維持するために、塩濃度を定期的にチェックして更新します.
• 酸化から保護します: 脱炭の傾向がある鋼の場合, 転送中に不活性カバーまたは窒素埋め戻しを検討してください.

コントロールを実行することにより, 正しく維持されている等温浴に迅速にクエンチします,

Foundriesはスフェロイドグラファイトをロックし、次のステップの段階を設定します。一定温度で保持して正常に形成する, 甲状腺機能膜.

4. ステージ 3: 等温保持 (オーステンパープロセス)

この最後の熱処理ステップで, 目標は、オーステナイトを罰金に変えることに移行します,

顎のベイナイト構造 - 一般的に呼ばれています 出口 - これは、オーステンポの延性延性鉄の特徴的な強さと延性を与えます.

客観的

• オーステナイトが均一にausferriteに変換されるように、クエンチ付き鉄を一定温度に保持します.
• 保持されたオーステナイトの薄膜で炭素を安定化して、最終冷却時のマルテンサイト変換を防ぐ.

温度 & タイムウィンドウ

• 範囲: 280 - 400 °C

• • 低温 (280 °C) 収率 より高い強度 (最大約1,000 MPa) しかし 伸びが少ない (〜10 %).
  • 高温 (400 °C) 生産する より大きな延性 (〜18まで %) で 中程度の強さ (〜600 MPa).

• 保持期間: 30 - 120 分

• • 薄いセクション (< 10 mm) 約30分で完全な変換.
  • 厚いセクション (> 30 mm) 必要な場合があります 2 完全なausferriteの開発を確保するための時間.

重要な考慮事項

1. 保有不足を避けてください: 設計ターゲットを超えた保持されたオーステナイトは、キャストを柔らかくし、耐摩耗性を減らします.
2. 過剰保有を避けてください: 過度の時間は、ベイナイトプレートを粗くします, 強度の低下.
3. お風呂の均一性を維持します: 攪拌または循環を使用して、温度を±内に保ちます 2 °Cおよび局所的な変換または不十分な変換を防止します.

プロセスのヒント

• リアルタイム監視: 実際の温度履歴を追跡するために、表現鋳造物に熱電対を配置します.
• 制御された雰囲気: 重要なアプリケーションで, 表面脱炭の避けて、窒素または吸熱ガスでお風呂を覆う.
• 部品間隔を最適化します: パーツが別のものを隠すことがないように鋳物を配置します, お風呂への平等な露出を確保します.

綿密に制御する温度を制御します, オーステンパーホールド中の時間と雰囲気,

Foundriesは、堅牢なausferritic微細構造を作成します。, 強度と耐摩耗性.

5. プロセス制御 & 品質保証

一貫性を維持し、厳しい基準を満たすため (例えば。, ASTM A897グレード1〜5), Foundries実装:

• 熱電対監視: 各段階で温度プロファイルを検証するためのサンプルキャストにプローブを埋め込んだ.
• メタログラフテスト: 光学顕微鏡検査とX -Rayの回折を使用して、Ausferrite分布を確認し、オーステナイト含有量を保持しました.
• 機械的テスト: 引張を実行します, デザイン仕様のコンプライアンスを検証するための代表的なサンプルの硬度と疲労テスト.

リアルタイム温度ロギングと定期的な微細構造監査を統合します, 製造業者は、すべてのバッチが意図したプロパティのバランスを示すことを保証します.

6. オーステンパーした延性鉄の性能

オーステンペンした延性鉄 (アディ) 多くの従来のアイアンやいくつかの鋼をパフォーマンスすることで、機械的および機能的特性のユニークなブレンドを提供します.

財産	範囲 / 価値	メモ
抗張力	600 –1,000mpa	低合金鋼に匹敵します
降伏強度	400 –700mpa	高収量と緊張率 (> 0.6)
休憩時の伸び	10 –18％	強度と延性のバランス
硬度	320 –380hb (≈30–40HRC)	表面インデントに対する優れた抵抗
疲労制限	UTの最大50％ (〜450mpa)	亀裂の開始を防ぐ結節グラファイトによって強化されました
衝撃の靭性	5 –15J (シャルピーv ‑ notch)	灰色の鉄よりも優れた動的荷重性能
スライド摩耗率	〜1×10⁻⁶mm³/n・m	優れた耐摩耗性
侵食摩耗抵抗	10 –20％鋼よりも優れています	特にスラリーまたは粒子衝突環境で
振動減衰	最大15％のエネルギー吸収	グラファイト結節は、鋼鉄鋳物よりも振動をよりよく消散させます
一般腐食率	〜0.05mm/年 (ph5–8)	延性鉄に似ています; 合金/コーティングで強化できます

7. オーステンパーした延性鉄の応用

農業 & 地球を動かす装置

• プラウポイント, 掘り歯 & バケツの歯
• ヒッチ & 制御アーム

パワートランスミッション & ドライブトレイン

• リングギア & ピニオンギア
• ギアセグメント & 機械加工ギアセグメント (ASTM A897)
• スプロケット & 環状歯カッター
• CVジョイント & ホイールハブ

大量のコンポーネント

• ドライブシャフト & ローラー
• サスペンションハウジング & ギアハウジング
• コンベアリンク

8. 結論

オーステンパーしたダクタイル鉄の注目すべき施設セットは、3段階のサイクルから出現します。オーステナイト化, 迅速な消光, そして 等温保持 - 微細なausferritic微細構造を偽造するために、無秩序に制御されています.

調整可能な強度で (600–1,000 MPa), 延性 (10–18 %), と硬度 (320–380 HB), オーステンパーした延性鉄は、要求の厳しいアプリケーションにおいて鋼に費用対効果の高い代替品を提供します, 自動車の送信から重機まで.

ランゲ 高品質が必要な場合は、製造ニーズに最適です オーステンペンした延性のある延性鉄鋳物.

今日お問い合わせください!

 

記事リファレンス: https://www.mdpi.com/2075-4701/8/1/53