Mencapai gabungan unik kekuatan tinggi, Kemuluran yang sangat baik dan rintangan haus unggul di besi mulur austempered (Adi) engsel pada kitaran rawatan haba yang tepat.
Dalam artikel ini, Kami membentangkan profesional, Pemeriksaan yang berwibawa dan sangat asli mengenai proses terma tiga peringkat Adi,
menggambarkan bagaimana parameter utama mempengaruhi mikrostruktur dan sifat terakhir, dan menawarkan pandangan yang didorong oleh data untuk penumpang dan jurutera reka bentuk.
1. Pengenalan
AUSTEMPERED IRON ARUSTEMPERED mengubah besi mulur konvensional menjadi bahan berprestasi tinggi melalui rawatan haba isoterma yang dipanggil Proses Austempering.
Akibatnya, ADI mendapati penggunaan yang meluas dalam gear automotif, Komponen -Komponen dan Pam Perindustrian Berat.
Secara penting, Jurutera menyesuaikan proses untuk mengimbangi kekuatan tegangan (600 - 1,000 MPA), pemanjangan (10 - 18 %) dan kekerasan (320 - 380 Hb), Bergantung pada tuntutan aplikasi.
2. Peringkat 1: Austenitizing
Austenitizing mengubah besi mulur as -cast ke dalam matriks austenite seragam dengan membubarkan karbida dan spheroidizing nodul grafit.
Kawalan suhu dan masa yang betul di peringkat ini meletakkan asas bagi sifat mekanik unggul besi mulur.
Suhu sasaran
- Lazimnya 850 - 900 ° C.
- Terlalu rendah (< 840 ° C.) Daun karbida yang tidak diselesaikan, mengurangkan ketangguhan
- Terlalu tinggi (> 920 ° C.) Menggalakkan bijirin bijirin, yang menjejaskan kemuluran
Masa rendam
- Secara amnya 20 - 40 minit, bergantung pada ketebalan seksyen
- Bahagian tebal (≥ 30 mm) memerlukan lebih lama untuk mencapai transformasi lengkap
- Terlalu banyak (> 45 min) boleh menyebabkan pertumbuhan bijirin yang berlebihan dan mengurangkan kekuatan keletihan
Elemen aloi mempengaruhi
- Silikon (2.5 - 3.5 %) membolehkan spheroidisasi grafit pesat dan menindas pembentukan simen
- Mangan (≤ 0.25 %) Membantu menstabilkan austenit tetapi Mn yang berlebihan dapat meluaskan julat transformasi
- Tembaga atau nikel Penambahan boleh meningkatkan kebolehkerjaan, Memerlukan sedikit pelarasan untuk merendam parameter
Objektif utama
- Larutkan karbida: Pastikan matriks bebas karbida untuk transformasi bainit seragam
- Spheroidize grafit: Mengekalkan nodul grafit bulat yang meningkatkan ketangguhan dan redaman
- Mengawal saiz bijian: Sasarkan saiz bijian ASTM 5-7 untuk mengimbangi kekuatan dan kemuluran
Petua proses
- Gunakan termokopel: Tebukan sekurang -kurangnya satu termokopel dalam casting wakil untuk mengesahkan keseragaman merendam
- Pastikan ketepatan relau: Menentukur zon pemanasan secara berkala untuk mengekalkan ± 5 ° C Kestabilan
- Menggunakan suasana pelindung: Dalam aplikasi kritikal, Gunakan gas endotermik atau backfill nitrogen untuk meminimumkan decarburization di permukaan
Dengan mengawal parameter ini dengan ketat semasa austenitizing, Foundries menjamin bahawa pemadaman dan isoterma berikutnya menghasilkan denda,
mikrostruktur ausferrite acicular -memberikan kekuatan ciri khas, Kemuluran, dan haus rintangan besi mulur austempered.
3. Peringkat 2: QUIENCH RANGKAIAN UNTUK mandi isoterma
Semasa peringkat ini, Matlamatnya adalah untuk memintas transformasi yang tidak diingini (Pearlite atau martensit) dan meletakkan bahan terus ke dalam bainit (Pembentukan ausferrite) julat suhu.
Mencapai penghinaan yang cukup cepat dan seragam adalah kritikal.
Objektif
- Pindahkan besi mulur austenitized ke dalam tetingkap transformasi isoterma (Julat Bainit) Dalam beberapa saat.
- Mencegah pembentukan mutiara kasar atau martensit rapuh, yang akan merendahkan kemuluran dan ketangguhan.
Medium Quench & Suhu
- Mandi garam: Paling biasa, dikekalkan di 280 - 400 ° C..
- Mandi minyak khusus: Minyak kejuruteraan dengan kapasiti haba yang tinggi juga boleh digunakan dalam tetingkap suhu yang sama.
- Titik utama: Suhu mandi menetapkan sifat akhir -hujung yang lebih tinggi (280 ° C.) menghasilkan kekuatan yang lebih tinggi; hujung atas (400 ° C.) Meningkatkan kemuluran.
Kadar penyejukan
- Minimum: ≥ 50 ° C/sec dari suhu austenitizing ke julat bainit.
- Rasional: Penyejukan pesat mengelakkan hidung TTT (Masa -suhu -transformasi) lengkung di mana bentuk pearlite.
- Pengukuran: Gunakan termokopel tertanam atau probe permukaan untuk mengesahkan kadar.
Pertimbangan utama
- Aliran seragam: Agitasi atau peredaran dalam mandi menggalakkan penyejukan yang konsisten merentasi geometri kompleks.
- Bahagian jarak: Pemisahan yang mencukupi menghalang "membayangi" dan kecerunan terma yang menyebabkan gangguan atau retak.
- Halaju quench: Terlalu perlahan risiko pearlite; terlalu agresif (Mis., Splash Quench) boleh menyebabkan keseimbangan kejutan haba adalah penting.
Petua proses
- Panaskan mandi: Mengekalkan kawalan yang ketat (± 2 ° C.) untuk memastikan sifat berulang.
- Kurangkan masa pemindahan: Sistem pengendalian reka bentuk (cangkuk, bakul) untuk pergerakan pantas dari relau ke mandi, menyasarkan di bawah 5 Sec.
- Pantau kimia mandi: Dalam mandi garam, Periksa dan menyegarkan kepekatan garam secara kerap untuk mengekalkan ciri -ciri pemindahan haba.
- Melindungi terhadap pengoksidaan: Untuk keluli yang terdedah kepada decarburization, Pertimbangkan penutup lengai atau backfill nitrogen semasa pemindahan.
Dengan melaksanakan yang dikawal, ELOR RAPID ke dalam mandi isoterma yang dikendalikan dengan betul,
Foundries mengunci grafit spheroidal dan tetapkan tahap untuk langkah seterusnya -pegangan pada suhu malar untuk membentuk dengan baik, Ausferrite acicular.
4. Peringkat 3: Holding isothermal (Proses Austempering)
Dalam langkah rawatan haba terakhir ini, Matlamatnya berubah untuk mengubah austenit menjadi denda,
struktur bainit acicular -biasa dipanggil outlet- yang memberikan kekuatan dan kemuluran tandatangan besi mulur.
Objektif
- Pegang besi yang dipadamkan pada suhu malar supaya austenit menukarkan seragam ke ausferrite.
- Menstabilkan karbon dalam filem tipis austenit yang ditahan untuk mengelakkan sebarang transformasi martensit pada penyejukan akhir.
Suhu & Tetingkap masa
- Julat: 280 - 400 ° C.
-
- Suhu yang lebih rendah (280 ° C.) hasil kekuatan yang lebih tinggi (Sehingga ~ 1,000 MPa) tetapi pemanjangan yang lebih rendah (~ 10 %).
- Suhu yang lebih tinggi (400 ° C.) menghasilkan Kemuluran yang lebih besar (sehingga ~ 18 %) pada kekuatan sederhana (~ 600 MPa).
- Tahan tempoh: 30 - 120 minit
-
- Bahagian nipis (< 10 mm) Transformasi lengkap dalam ~ 30 minit.
- Bahagian tebal (> 30 mm) mungkin memerlukan sehingga 2 jam untuk memastikan pembangunan ausferrite penuh.
Pertimbangan utama
- Elakkan di bawah pegangan: Mana -mana austenit yang ditahan di luar sasaran reka bentuk melembutkan pemutus dan mengurangkan rintangan haus.
- Elakkan lebih tinggi: Masa yang berlebihan, keuntungan kekuatan yang semakin berkurangan.
- Mengekalkan keseragaman mandi: Gunakan pergolakan atau peredaran untuk menjaga suhu dalam ± 2 ° C dan mencegah pengubahsuaian tempatan atau kurang.
Petua proses
- Pemantauan masa nyata: Letakkan Thermocouples di Castings Wakil untuk mengesan sejarah suhu sebenar.
- Suasana terkawal: Dalam aplikasi kritikal, Selimut mandi dengan gas nitrogen atau endotermik untuk mengelakkan decarburization permukaan.
- Mengoptimumkan jarak bahagian: Mengatur casting supaya tidak ada bahagian bayang -bayang yang lain, memastikan pendedahan yang sama dengan mandi.
Dengan mengendalikan suhu dengan teliti, masa dan atmosfera semasa penangguhan austempering,
Foundries mencipta mikrostruktur ausferritic yang kuat -memberikan kombinasi ketahanan yang tidak tertandingi Adi, Kekuatan dan Rintangan Pakai.
5. Kawalan proses & Jaminan kualiti
Untuk mengekalkan konsistensi dan memenuhi piawaian yang ketat (Mis., ASTM A897 Gred 1-5), Foundries dilaksanakan:
- Pemantauan Thermocouple: Menanam probe dalam casting sampel untuk mengesahkan profil suhu pada setiap peringkat.
- Ujian Metallographic: Gunakan mikroskopi optik dan difraksi X -ray untuk mengesahkan pengedaran ausferrite dan kandungan austenit yang disimpan.
- Ujian mekanikal: Melakukan tegangan, Ujian kekerasan dan keletihan pada sampel wakil untuk mengesahkan pematuhan spesifikasi reka bentuk.
Dengan mengintegrasikan pembalakan suhu masa nyata dan audit mikrostruktur berkala, Pengilang memastikan setiap kumpulan mempamerkan keseimbangan harta benda yang dimaksudkan.
6. Prestasi besi mulur austempered
AUSTEMPERED IRON ARUSTEMPERED (Adi) menyampaikan gabungan unik sifat mekanikal dan berfungsi -mengatasi banyak besi konvensional dan bahkan beberapa keluli.
| Harta benda | Julat / Nilai | Nota |
|---|---|---|
| Kekuatan tegangan | 600 -1,000MPa | Sebanding dengan keluli rendah aloi |
| Kekuatan hasil | 400 -700MPA | Nisbah hasil-ke-tegangan yang tinggi (> 0.6) |
| Pemanjangan pada rehat | 10 -18% | Mengimbangi kekuatan dengan kemuluran |
| Kekerasan | 320 -380HB (≈30-40hrc) | Rintangan yang sangat baik terhadap lekukan permukaan |
| Had keletihan | Sehingga 50% UTS (~ 450mpa) | Dipertingkatkan dengan grafit nodular yang menghalang permulaan retak |
| Kesan ketangguhan | 5 -15J (Charpy V -Notch) | Prestasi beban dinamik yang unggul ke atas besi kelabu |
| Kadar memakai gelongsor | ~ 1 × 10⁻⁶mm³/n · m | Rintangan lelasan yang luar biasa |
| Rintangan haus erosif | 10 -20% lebih baik daripada keluli | Terutamanya dalam persekitaran buburan atau berimpak zarah |
| Redaman getaran | Sehingga 15% penyerapan tenaga | Nodul grafit menghilangkan getaran lebih baik daripada casting keluli |
| Kadar kakisan umum | ~ 0.05mm/tahun (Ph5-8) | Sama dengan besi mulur; boleh dipertingkatkan dengan pengaliran/lapisan |
7. Aplikasi besi mulur austempered
Pertanian & Peralatan yang bergerak bumi
- Titik bajak, Gigi menggali & Gigi baldi
- Hitches & Mengawal lengan
Penghantaran kuasa & Drivetrain
- Gear cincin & Gear pinion
- Segmen gear & Segmen gear machined (ASTM A897)
- Sprocket & Pemotong gigi anulus
- Sendi CV & Hab roda
Komponen berat
- Aci pemacu & Rollers
- Perumahan penggantungan & Perumahan gear
- Pautan penghantar
8. Kesimpulan
Set harta benda yang luar biasa Iron Austempered muncul dari kitaran tiga langkah-austenitizing, pelindapkejutan cepat, dan Holding isothermal-Metik dikawal untuk menjalin struktur mikro ausferritik yang baik.
Dengan kekuatan laras (600-1,000 MPa), Kemuluran (10-18 %), dan kekerasan (320-380 HB), AUSTEMPERED IRON BERSIap menyediakan alternatif kos efektif kepada keluli dalam menuntut aplikasi, dari penghantaran automotif ke jentera berat.
Langhe adalah pilihan yang sesuai untuk keperluan pembuatan anda jika anda memerlukan berkualiti tinggi AUSTEMPERED CASTING IRON.
Rujukan artikel: https://www.mdpi.com/2075-4701/8/1/53
