Il-kisba tal-kombinazzjoni unika ta 'saħħa għolja, Ductility eċċellenti u reżistenza tal-ilbies superjuri fil-ħadid duttili austemprat (Adi) Ċappetti fuq ċiklu ta 'trattament tas-sħana kkontrollat b'mod preċiż.
F'dan l-artikolu, Aħna nippreżentaw professjonist, Eżami awtorevoli u oriġinali ħafna tal-proċess termali fi tliet stadji tal-ADI,
juru kif il-parametri ewlenin jinfluwenzaw il-mikrostruttura u l-proprjetajiet finali, u joffru għarfien immexxi mid-dejta għall-funderiji u l-inġiniera tad-disinn bl-istess mod.
1. Introduzzjoni
Ħadid duttili mdgħajjef tittrasforma ħadid duttili konvenzjonali f'materjal ta 'prestazzjoni għolja permezz ta' trattament tas-sħana iżotermiku msejjaħ Proċess ta 'Austempering.
Konsegwentement, ADI isib użu mifrux fl-irkaptu tal-karozzi, Komponenti ta 'tagħmir tqil u pompi industrijali.
Kruċjali, Inġiniera jfasslu l-proċess biex jibbilanċjaw is-saħħa tat-tensjoni (600 - 1,000 MPA), titwil (10 - 18 %) u ebusija (320 - 380 HB), Jiddependi fuq it-talbiet tal-applikazzjoni.
2. Stadju 1: Austenitizing
L-awstenitizzazzjoni tittrasforma l-ħadid duttili as-kast f'matriċi uniformi ta 'l-austenite billi tħoll il-karburi u sferoidizzazzjoni tan-noduli tal-grafita.
Kontroll xieraq tat-temperatura u l-ħin f'dan l-istadju jistabbilixxi l-pedament għall-proprjetajiet mekkaniċi superjuri tal-ħadid duttili austempered.
Temperatura fil-mira
- Tipikament 850 - 900 ° C.
- Baxx wisq (< 840 ° C.) weraq karburi mhux solvuti, Tnaqqis tal-ebusija
- Għoli wisq (> 920 ° C.) jippromwovi l-għoti tal-qamħ, li tikkomprometti d-duttilità
Jixxarrab il-ħin
- Ġeneralment 20 - 40 minuti, Jiddependi fuq il-ħxuna tat-taqsima
- Sezzjonijiet eħxen (≥ 30 mm) jeħtieġu istivi itwal biex tinkiseb trasformazzjoni sħiħa
- Tqassim żejjed (> 45 min) jista 'jikkawża tkabbir eċċessiv tal-qamħ u jnaqqas is-saħħa tal-għeja
Influwenza ta 'elementi ta' liga
- Silikon (2.5 - 3.5 %) Jippermetti l-isferoidizzazzjoni rapida tal-grafita u trażżan il-formazzjoni tas-simentta
- Manganiż (≤ 0.25 %) jgħin biex jistabbilizza l-austenite iżda MN eċċessiv jista 'jwessa' l-firxa tat-trasformazzjoni
- Ram jew nikil żidiet jistgħu jgħollu t-twebbis, jeħtieġu aġġustamenti ħfief għal parametri li jixxarrab
Objettivi ewlenin
- Ħoll il-karburi: Tiżgura matriċi ħielsa mill-karbur għal trasformazzjoni bainitika uniformi
- Spheroidize Grafita: Żomm noduli tal-grafita tondi li jtejbu l-ebusija u d-damping
- Tikkontrolla d-daqs tal-qamħ: Immira daqs tal-qamħ ASTM ta '5–7 biex tibbilanċja s-saħħa u d-duttilità
Pariri tal-proċess
- Uża termokoppji: Inkorpora mill-inqas termokoppja waħda fl-ikkastjar rappreżentattivi biex tivverifika l-uniformità ta 'tixrib
- Tiżgura eżattezza tal-forn: Kalibrat iż-żoni tat-tisħin regolarment biex iżommu ± 5 Stabbiltà ° C
- Jimpjegaw atmosfera protettiva: F'applikazzjonijiet kritiċi, Uża gass endotermiku jew mili mill-ġdid tan-nitroġenu biex timminimizza d-dekarburizzazzjoni fil-wiċċ
Billi tikkontrolla b'mod rigoruż dawn il-parametri waqt l-austenitizing, Il-fundaturi jiggarantixxu li l-quench sussegwenti u l-istiva iżotermika jipproduċu multa,
mikrostruttura ausferrite acicular - li tagħti l-qawwa tal-qofol, duttilità, u l-ilbies tar-reżistenza tal-ħadid duttili awstemprat.
3. Stadju 2: Quench rapidu għal banju iżotermiku
Matul dan l-istadju, L-għan huwa li jinjoraw trasformazzjonijiet mhux mixtieqa (Pearlite jew Martensite) u poġġi l-materjal direttament fil-bainitiku (Ausferrite li tifforma) firxa tat-temperatura.
Il-kisba ta 'quench veloċi u uniformi biżżejjed huwa kritiku.
Objettiv
- Ittrasferixxi ħadid duttili awstenitizzat fit-tieqa ta 'trasformazzjoni iżotermika (Firxa Bainitika) fi ftit sekondi.
- Tipprevjeni l-formazzjoni ta 'perlit oħxon jew martensite fraġli, li jiddegradaw id-duttilità u l-ebusija.
Mezz ta 'quench & Temperatura
- Banju tal-melħ: L-iktar komuni, miżmum fi 280 - 400 ° C..
- Banju speċjalizzat taż-żejt: Żjut inġinerija b'kapaċità termali għolja jistgħu jintużaw ukoll fl-istess tieqa tat-temperatura.
- Punt ewlieni: It-temperatura tal-banju tiddetta l-proprjetajiet finali - tarf ġdid (280 ° C.) jagħti saħħa ogħla; tarf ta 'fuq (400 ° C.) Ittejjeb id-duttilità.
Rata tat-Tkessiħ
- Minimu: ≥ 50 ° C / sek minn temperatura ta 'l-awstenitizzazzjoni għal firxa bainitika.
- Raġunament: Tkessiħ rapidu jevita l-imnieħer tat-TTT (It-temperatura tat-temperatura tal-ħin) kurva fejn il-perlite tifforma.
- Kejl: Uża termokoppji inkorporati jew sondi tal-wiċċ biex tikkonferma r-rati.
Konsiderazzjonijiet ewlenin
- Fluss uniformi: Aġitazzjoni jew ċirkolazzjoni fil-banju tippromwovi tkessiħ konsistenti bejn ġeometriji kumplessi.
- Spazjar tal-partijiet: Separazzjoni adegwata tipprevjeni "dell" u gradjenti termali li jikkawżaw tgħawwiġ jew qsim.
- Veloċità tal-quench: Riskji bil-mod wisq Pearlite; aggressiv wisq (E.g., Splash quench) Jista 'jikkaġuna xokk termali - il-bilanċ huwa essenzjali.
Pariri tal-proċess
- Saħħan il-banju minn qabel: Żomm kontroll strett (± 2 ° C.) Biex tiżgura proprjetajiet ripetibbli.
- Imminimizza l-ħin tat-trasferiment: Sistemi ta 'Immaniġġjar tad-Disinn (ganċijiet, basktijiet) Għal moviment mgħaġġel minn forn għal banju, immirar taħt 5 Sec.
- Tissorvelja l-kimika tal-banju: Fil-banjijiet tal-melħ, Iċċekkja regolarment u tiffriska l-konċentrazzjoni tal-melħ biex tippreserva l-karatteristiċi tat-trasferiment tas-sħana.
- Tipproteġi kontra l-ossidazzjoni: Għal azzar suxxettibbli għal dekarburizzazzjoni, Ikkunsidra koperturi inerti jew imfittxija mill-ġdid tan-nitroġenu waqt it-trasferiment.
Billi tesegwixxi kkontrollat, Qtugħ rapidu fil-banju iżotermiku miżmum sewwa,
Il-fundaturi jissakkru fil-grafita sferojdali u waqqfu l-istadju għall-pass li jmiss - iżommu f'temperatura kostanti biex jiffurmaw multa, Ausferrite acicular.
4. Stadju 3: Żamma iżotermika (Proċess ta 'Austempering)
F'dan il-pass finali ta 'trattament tas-sħana, il-gowl jinbidel għat-trasformazzjoni ta 'l-awstenit f'multa,
Struttura bainitika acicular - imsejħa komuni ħruġ- Li tagħti s-saħħa u d-duttilità tal-firma tal-ħadid duttili.
Objettiv
- Żomm il-ħadid imkessaħ f'temperatura kostanti sabiex l-austenite tikkonverti b'mod uniformi f'ausferrite.
- Stabbilizza l-karbonju f'film irqiq ta 'austenite miżmuma biex tevita kwalunkwe trasformazzjoni martensitika fuq tkessiħ finali.
Temperatura & Tieqa tal-ħin
- Firxa: 280 - 400 ° C.
-
- Temperaturi aktar baxxi (280 ° C.) rendiment saħħa ogħla (sa ~ 1,000 MPa) Iżda Telgħa baxxa (~ 10 %).
- Temperaturi ogħla (400 ° C.) tipproduċi Ductility ikbar (sa ~ 18 %) fi saħħa moderata (~ 600 MPa).
- Żomm it-tul: 30 - 120 minuti
-
- Sezzjonijiet irqaq (< 10 mm) Trasformazzjoni kompluta fi ~ 30 minuta.
- Sezzjonijiet ħoxnin (> 30 mm) Jista 'jkun jeħtieġ sa 2 sigħat biex tiżgura żvilupp sħiħ ta 'ausferrite.
Konsiderazzjonijiet ewlenin
- Evita l-iżvantaġġ ta 'taħt: Kull austenite miżmum lil hinn mill-miri tad-disinn itaffi l-ikkastjar u jnaqqas ir-reżistenza għall-ilbies.
- Evita ż-żamma żejda: Ħin eċċessiv jqanqal il-pjanċi bainitiċi, qligħ ta 'saħħa li qed jonqos.
- Żomm l-uniformità tal-banju: Uża aġitazzjoni jew ċirkolazzjoni biex iżżomm it-temperatura fi ħdan ± 2 ° C u jipprevjenu t-trasformazzjoni lokali jew taħt.
Pariri tal-proċess
- Monitoraġġ f'ħin reali: Poġġi t-termokoppji fil-ikkastjar rappreżentattivi biex jintraċċaw l-istorja tat-temperatura attwali.
- Atmosfera kkontrollata: F'applikazzjonijiet kritiċi, kutra l-banju b'nitroġenu jew gass endotermiku biex tevita d-dekarburizzazzjoni tal-wiċċ.
- Ottimizza l-ispazjar tal-partijiet: Tirranġa l-ikkastjar sabiex l-ebda parti ma titlaq ieħor, L-iżgurar ta 'esponiment ugwali għall-banju.
Billi tikkontrolla t-temperatura metikolożament, ħin u atmosfera waqt l-istiva tal-austempering,
Il-funderiji jwaħħlu mikrostruttura ausferritika robusta - li twassal il-kombinazzjoni mingħajr paragun ta 'ADI ta' ebusija, Reżistenza għas-saħħa u l-ilbies.
5. Kontroll tal-proċess & Assigurazzjoni tal-kwalità
Biex iżżomm il-konsistenza u tissodisfa l-istandards stretti (E.g., ASTM A897 Gradi 1–5), Il-funderiji jimplimentaw:
- Monitoraġġ tat-termokoppja: Inkorpora sondi fil-ikkastjar tal-kampjun biex jivvalidaw il-profili tat-temperatura matul kull stadju.
- Ittestjar Metallografiku: Uża mikroskopija ottika u diffrazzjoni tar-raġġi X biex tikkonferma d-distribuzzjoni ta 'ausferrite u żżomm kontenut ta' austenite.
- Ittestjar mekkaniku: Wettaq tensjoni, Testijiet ta 'ebusija u għeja fuq kampjuni rappreżentattivi biex jivverifikaw il-konformità ma' l-ispeċifikazzjonijiet tad-disinn.
Billi tintegra l-qtugħ tat-temperatura f'ħin reali u l-verifiki mikrostrutturali perjodiċi, Il-manifatturi jiżguraw li kull lott juri l-bilanċ maħsub tal-proprjetajiet.
6. Prestazzjoni ta 'ħadid duttili austempered
Ħadid duttili mdgħajjef (Adi) jagħti taħlita unika ta 'proprjetajiet mekkaniċi u funzjonali - li jagħtu prestazzjoni ta' ħafna mogħdija konvenzjonali u anke xi azzar.
| Proprjetà | Firxa / Valur | Noti |
|---|---|---|
| Qawwa tat-tensjoni | 600 –1,000MPA | Komparabbli ma 'azzar b'liga baxxa |
| Saħħa tar-rendiment | 400 –700MPA | Proporzjon ta 'rendiment għoli għal tensjoni (> 0.6) |
| It-titwil fil-waqfa | 10 –18% | Tibbilanċja s-saħħa bid-duttilità |
| Ebusija | 320 –380hb (≈30–40hrc) | Reżistenza eċċellenti għall-indentazzjoni tal-wiċċ |
| Limitu tal-għeja | Sa 50% tal-UTS (~ 450Mpa) | Imsaħħaħ mill-grafita nodulari li jipprevjeni l-bidu tal-qasma |
| Impatt ebusija | 5 –15J (Charpy V-Notch) | Prestazzjoni superjuri ta 'tagħbija dinamika fuq ħadid griż |
| Rata ta 'xedd li tiżżerżaq | ~ 1 × 10⁻⁶mm³ / n · m | Reżistenza pendenti tal-brix |
| Reżistenza għall-ilbies erożiv | 10 –20% aħjar mill-azzar | Partikolarment f'ambjenti ta 'demel likwidu jew ta' partikuli |
| Damping tal-vibrazzjoni | Sa 15% assorbiment ta 'enerġija | Noduli tal-grafita jinħela l-vibrazzjoni aħjar mill-ikkastjar tal-azzar |
| Rata ta 'korrużjoni ġenerali | ~ 0.05mm / sena (ph5–8) | Simili għall-ħadid duttili; Jista 'jissaħħaħ b'liga / kisi |
7. Applikazzjonijiet ta 'Ħadid duttili Austempered
Agrikolu & Tagħmir li jiċċaqlaq fid-Dinja
- Punti tal-moħriet, Snien Digger & Snien tal-barmil
- Hitches & Armi ta 'kontroll
Trasmissjoni tal-Enerġija & Drivetrain
- Gerijiet taċ-ċirku & Gerijiet tal-pinion
- Segmenti tal-irkaptu & Segmenti tal-irkaptu bil-makna (ASTM A897)
- Sprockets & Cutters annulari tas-snien
- Ġonot CV & Hubs tar-roti
Komponenti tqal
- Ssuq xaftijiet & Rombli
- Housings ta 'sospensjoni & Housings tal-irkaptu
- Links tal-conveyor
8. Konklużjoni
Is-sett ta 'proprjetà notevoli ta' Austempered Ductile Iron joħroġ minn ċiklu fi tliet stadji -austenitizing, Tkessiħ rapidu, u Żamma iżotermika—Kontrollat b'mod komplet biex tissawwar mikrostruttura ausferritika fina.
B'qawwa aġġustabbli (600–1,000 MPa), duttilità (10–18 %), u ebusija (320–380 HB), Il-ħadid duttili austempered jipprovdi alternattiva kosteffikaċi għall-azzar f'applikazzjonijiet eżiġenti, Minn trasmissjonijiet tal-karozzi għal makkinarju tqil.
LangHe hija l-għażla perfetta għall-bżonnijiet tal-manifattura tiegħek jekk għandek bżonn ta 'kwalità għolja ikkastjar tal-ħadid duttili mdgħajjef.
Referenza tal-Artikolu: https://www.mdpi.com/2075-4701/8/1/53
