Đạt được sự kết hợp độc đáo của sức mạnh cao, Độ dẻo tuyệt vời và khả năng chống mài mòn vượt trội trong sắt dẻo (Adi) bản lề trên một chu kỳ điều trị nhiệt được kiểm soát chính xác.
Trong bài viết này, Chúng tôi trình bày một chuyên gia, Kiểm tra có thẩm quyền và cao nguyên bản của quá trình nhiệt ba giai đoạn của ADI,
Minh họa cách các tham số chính ảnh hưởng đến cấu trúc và tính chất cuối cùng, và cung cấp những hiểu biết dựa trên dữ liệu cho các xưởng đúc và kỹ sư thiết kế.
1. Giới thiệu
Austempered sắt dẻo biến đổi sắt dẻo thông thường thành vật liệu hiệu suất cao thông qua xử lý nhiệt đẳng nhiệt được gọi là Quá trình austempering.
Do đó, ADI tìm thấy sử dụng rộng rãi trong bánh răng ô tô, Các thành phần nặng thiết bị và máy bơm công nghiệp.
Điều quan trọng, Các kỹ sư điều chỉnh quá trình cân bằng độ bền kéo (600 - 1,000 MPA), kéo dài (10 - 18 %) và độ cứng (320 - 380 HB), Tùy thuộc vào nhu cầu ứng dụng.
2. Sân khấu 1: Austenitizing
Austenitizing biến đổi sắt dẻo như một ma trận austenite đồng nhất bằng cách hòa tan các cacbua và hình cầu các nốt than chì.
Kiểm soát đúng nhiệt độ và thời gian trong giai đoạn này đặt nền tảng cho các tính chất cơ học vượt trội của sắt dẻo.
Nhiệt độ mục tiêu
- Tiêu biểu 850 - 900 ° C.
- Quá thấp (< 840 ° C.) Lá cacbua không được giải quyết, giảm độ dẻo dai
- Quá cao (> 920 ° C.) Thúc đẩy hạt thô, trong đó thỏa hiệp độ dẻo
Ngâm thời gian
- Nói chung là 20 - 40 phút, Tùy thuộc vào phần độ dày của phần
- Phần dày hơn (≥ 30 mm) yêu cầu giữ lâu hơn để đạt được sự biến đổi hoàn toàn
- Quá nhỏ (> 45 Tối thiểu) có thể gây ra sự tăng trưởng hạt quá mức và giảm sức mạnh mệt mỏi
Các yếu tố hợp kim ảnh hưởng
- Silicon (2.5 - 3.5 %) Cho phép hình cầu bằng hình cầu than chì nhanh chóng và triệt tiêu sự hình thành xi măng
- Mangan (≤ 0.25 %) Giúp ổn định austenite nhưng MN quá mức có thể mở rộng phạm vi biến đổi
- Đồng hoặc niken Bổ sung có thể tăng độ cứng, Yêu cầu điều chỉnh nhẹ để ngâm các thông số
Mục tiêu chính
- Hòa tan cacbua: Đảm bảo ma trận miễn phí cacbua cho phép biến đổi bainitic đồng nhất
- Spheroidize than chì: Duy trì các nốt than chì tròn giúp tăng cường độ dẻo dai và giảm xóc
- Kiểm soát kích thước hạt: Nhắm mục tiêu kích thước hạt ASTM là 5 trận7 để cân bằng sức mạnh và độ dẻo
Mẹo xử lý
- Sử dụng cặp nhiệt điện: Nhúng ít nhất một cặp nhiệt điện trong các vật đúc đại diện để xác minh sự đồng nhất trong
- Đảm bảo độ chính xác của lò: Hiệu chỉnh các vùng sưởi ấm thường xuyên để duy trì ± 5 ° C ổn định
- Sử dụng không khí bảo vệ: Trong các ứng dụng quan trọng, Sử dụng khí nội hoặc rò rỉ nitơ để giảm thiểu quá trình khử trùng ở bề mặt
Bằng cách kiểm soát nghiêm ngặt các tham số này trong quá trình austenitizing, Foundries đảm bảo rằng chất làm dịu tiếp theo và giữ đẳng nhiệt tạo ra một khoản tiền phạt,
Cấu trúc vi mô Ausferrite AuSferrite, cung cấp sức mạnh đặc trưng, độ dẻo, và khả năng chịu lực của sắt dẻo austempered.
3. Sân khấu 2: Làm nguội nhanh để tắm đẳng nhiệt
Trong giai đoạn này, Mục tiêu là bỏ qua các biến đổi không mong muốn (ngọc trai hoặc martensite) và định vị vật liệu trực tiếp vào Bainitic (Ausferrite hình thành) Phạm vi nhiệt độ.
Đạt được một chất làm giảm đủ nhanh và đồng đều là rất quan trọng.
Khách quan
- Chuyển sắt dẻo austenitized vào cửa sổ biến đổi đẳng nhiệt (Phạm vi Bainitic) Trong vòng vài giây.
- Ngăn chặn sự hình thành ngọc trai thô hoặc giòn martensite, điều nào sẽ làm suy giảm độ dẻo và độ dẻo dai.
Làm nguội trung bình & Nhiệt độ
- Tắm muối: Phổ biến nhất, duy trì tại 280 - 400 ° C..
- Tắm dầu chuyên dụng: Dầu được thiết kế có công suất nhiệt cao cũng có thể được sử dụng trong cùng một cửa sổ nhiệt độ.
- Điểm chính: Nhiệt độ bồn tắm ra lệnh cho các thuộc tính cuối cùng - kết thúc tốt (280 ° C.) mang lại sức mạnh cao hơn; đầu cuối (400 ° C.) Cải thiện độ dẻo.
Tốc độ làm mát
- Tối thiểu: ≥ 50 ° C/giây từ nhiệt độ Austenitizing đến phạm vi Bainitic.
- Cơ sở lý luận: Làm mát nhanh chóng tránh mũi của TTT (Thời gian chuyển đổi nhiệt độ thời gian) đường cong nơi hình thành ngọc trai.
- Đo lường: Sử dụng cặp nhiệt điện nhúng hoặc đầu dò bề mặt để xác nhận tỷ lệ.
Cân nhắc chính
- Dòng chảy đồng đều: Kích hoạt hoặc lưu thông trong bồn tắm thúc đẩy làm mát nhất quán trên các hình học phức tạp.
- Khoảng cách một phần: Phân tách đầy đủ ngăn chặn bóng tối và độ dốc nhiệt gây ra biến dạng hoặc nứt.
- Vận tốc dập tắt: Quá chậm rủi ro ngọc trai; Quá hung hăng (VÍ DỤ., sự dập tắt giật gân) có thể gây ra sốc nhiệt - cân bằng là điều cần thiết.
Mẹo xử lý
- Phòng tắm trước: Duy trì kiểm soát chặt chẽ (± 2 ° C.) Để đảm bảo các thuộc tính có thể lặp lại.
- Giảm thiểu thời gian chuyển: Thiết kế hệ thống xử lý (móc, Giỏ) Đối với chuyển động nhanh từ lò nung sang bồn tắm, Nhắm mục tiêu dưới 5 Sec.
- Giám sát hóa học tắm: Trong bồn tắm muối, Thường xuyên kiểm tra và làm mới nồng độ muối để bảo quản đặc tính chuyển nhiệt.
- Bảo vệ chống lại quá trình oxy hóa: Cho Steels dễ bị khử trùng, Xem xét vỏ trơ hoặc san hô nitơ trong quá trình chuyển.
Bằng cách thực hiện một điều khiển được kiểm soát, Dất nhanh vào bồn tắm đẳng nhiệt được bảo trì chính xác,
Foundries Lock trong than chì hình cầu và đặt giai đoạn cho bước tiếp theo, giữ ở nhiệt độ không đổi để hình thành tốt, Ausferrite acicular.
4. Sân khấu 3: Giữ đẳng nhiệt (Quá trình austempering)
Trong bước điều trị nhiệt cuối cùng này, Mục tiêu chuyển sang biến Austenite thành một khoản tiền phạt,
Cấu trúc Bainitic Acicular thường được gọi là chỗ thoát—Which truyền đạt độ bền và độ dẻo của Iron Ductive Iron.
Khách quan
- Giữ sắt dập tắt ở nhiệt độ không đổi để austenite chuyển đổi đồng đều thành ausferrite.
- Ổn định carbon trong các màng mỏng của austenite được giữ lại để ngăn chặn bất kỳ sự biến đổi martensitic nào trong việc làm mát cuối cùng.
Nhiệt độ & Cửa sổ thời gian
- Phạm vi: 280 - 400 ° C.
-
- Nhiệt độ thấp hơn (280 ° C.) năng suất sức mạnh cao hơn (lên đến ~ 1.000 MPa) Nhưng độ giãn dài thấp hơn (~ 10 %).
- Nhiệt độ cao hơn (400 ° C.) sản xuất Độ dẻo lớn hơn (lên đến ~ 18 %) Tại sức mạnh vừa phải (~ 600 MPa).
- Giữ thời gian: 30 - 120 phút
-
- Các phần mỏng (< 10 mm) Chuyển đổi hoàn toàn trong ~ 30 phút.
- Phần dày (> 30 mm) có thể yêu cầu lên đến 2 Giờ để đảm bảo phát triển Ausferrite đầy đủ.
Cân nhắc chính
- Tránh giữ dưới tính năng: Bất kỳ Austenite nào được giữ lại ngoài mục tiêu thiết kế làm mềm việc đúc và giảm khả năng chống mài mòn.
- Tránh giữ quá mức: Thời gian quá mức thô các tấm Bainitic, giảm sức mạnh tăng.
- Duy trì độ đồng đều tắm: Sử dụng kích động hoặc lưu thông để giữ nhiệt độ trong phạm vi ± 2 ° C và ngăn chặn cục bộ vượt quá hoặc dưới sự biến đổi.
Mẹo xử lý
- Giám sát thời gian thực: Đặt cặp nhiệt điện vào các vật thể đại diện để theo dõi lịch sử nhiệt độ thực tế.
- Không khí kiểm soát: Trong các ứng dụng quan trọng, chăn tắm bằng nitơ hoặc khí nhiệt để tránh khử trùng bề mặt.
- Tối ưu hóa khoảng cách một phần: Sắp xếp các vật đúc để không có phần nào bóng tối, Đảm bảo tiếp xúc bằng với bồn tắm.
Bằng cách kiểm soát một cách tỉ mỉ nhiệt độ, thời gian và bầu không khí trong thời gian nắm giữ austempering,
Foundries tạo ra một cấu trúc vi mô ausferritic mạnh mẽ., sức mạnh và sức đề kháng mặc.
5. Kiểm soát quá trình & Đảm bảo chất lượng
Để duy trì tính nhất quán và đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt (VÍ DỤ., ASTM A897 Lớp 1), Foundries thực hiện:
- Giám sát cặp nhiệt điện: Các đầu dò nhúng trong các vật đúc mẫu để xác nhận cấu hình nhiệt độ trong mỗi giai đoạn.
- Kiểm tra kim loại: Sử dụng kính hiển vi quang học và nhiễu xạ tia X để xác nhận phân phối usferrite và giữ lại nội dung austenite.
- Thử nghiệm cơ học: Thực hiện kéo dài, Kiểm tra độ cứng và mệt mỏi trên các mẫu đại diện để xác minh sự tuân thủ các thông số kỹ thuật thiết kế.
Bằng cách tích hợp ghi nhật ký nhiệt độ thời gian thực và kiểm toán vi cấu trúc định kỳ, Các nhà sản xuất đảm bảo mọi lô thể hiện sự cân bằng dự định của các tài sản.
6. Hiệu suất của sắt dẻo austemented
Austempered sắt dẻo (Adi) cung cấp một sự pha trộn độc đáo của các tính chất cơ học và chức năng, có nhiều bàn ủi thông thường và thậm chí một số thép.
| Tài sản | Phạm vi / Giá trị | Ghi chú |
|---|---|---|
| Độ bền kéo | 600 11.000MPA | Có thể so sánh với thép hợp kim thấp |
| Sức mạnh năng suất | 400 Mạnh700MPA | Tỷ lệ năng suất cao đến kéo dài (> 0,6) |
| Độ giãn dài khi nghỉ | 10 –18% | Cân bằng sức mạnh với độ dẻo |
| Độ cứng | 320 Mạnh380hb (≈30 bóng40hrc) | Khả năng chống lại bề mặt tuyệt vời |
| Giới hạn mệt mỏi | Lên đến 50% UTS (~ 450MPa) | Được tăng cường bởi than chì nốt ngăn không thể bắt đầu crack |
| Tác động đến độ dẻo dai | 5 Mạnh15J (Charpy v - notch) | Hiệu suất tải động vượt trội so với màu xám |
| Tốc độ mòn trượt | ~ 1 × 10⁻⁶mm³/n · m | Khả năng chống mài mòn nổi bật |
| Kháng mòn xói mòn | 10 –20% tốt hơn thép | Đặc biệt trong môi trường bùn hoặc hạt |
| Giảm chấn rung | Hấp thụ năng lượng lên đến 15% | Các nốt than chì tan biến rung tốt hơn đúc bằng thép |
| Tốc độ ăn mòn chung | ~ 0,05mm/năm (PH5 .8) | Tương tự như sắt dẻo; có thể được tăng cường với hợp kim/lớp phủ |
7. Các ứng dụng của sắt dẻo austemented
Nông nghiệp & Thiết bị di chuyển trái đất
- Điểm cày, Răng đào & Răng xô
- HITCHES & Kiểm soát cánh tay
Truyền tải điện & Hệ thống truyền động
- Bánh răng nhẫn & Bánh răng pinion
- Phân đoạn thiết bị & Phân đoạn bánh răng gia công (ASTM A897)
- Sprockets & Máy cắt răng hình khuyên
- CV khớp & Trung tâm bánh xe
Các thành phần nặng
- Lái xe trục & Con lăn
- Nước treo & Vỏ bánh
- Liên kết băng tải
8. Phần kết luận
Bộ tài sản đáng chú ý của Austempered Iron, bộ phận đáng chú ý xuất hiện từ một chu kỳ ba bướcaustenitizing, làm dịu nhanh chóng, Và giữ đẳng nhiệtĐược kiểm soát một cách cực kỳ.
Với sức mạnh có thể điều chỉnh (600Mạnh1.000 MPa), độ dẻo (10–18 %), và độ cứng (320Mùi380 HB), Sắt dẻo austempered cung cấp một sự thay thế hiệu quả chi phí cho các loại thép trong các ứng dụng đòi hỏi, Từ truyền ô tô đến máy móc hạng nặng.
Langhe là lựa chọn hoàn hảo cho nhu cầu sản xuất của bạn nếu bạn cần chất lượng cao austempered drafling Iron Castings.
Liên hệ với chúng tôi ngay hôm nay!
Tài liệu tham khảo bài viết: https://www.mdpi.com/2075-4701/8/1/53
