Is het warmtebehandelingsproces hetzelfde voor verschillende metalen materialen?

一, De basis voor het differentiëren van procesconcepten
Het belangrijkste idee achter de warmtebehandeling van metalen is het gebruik van temperatuurvelden om de beweging van atomen en de verandering van fasen te reguleren. Verschillende metalen hebben echter behoorlijk verschillende manieren om hun atomen te rangschikken en van fase te veranderen.
Legeringen op basis van ijzer- (staal): Volgens het ijzer-koolstoffasediagram maken processen zoals austenitisatie en martensitische transformatie het materiaal sterker. Om bijvoorbeeld de structuur van 45 # staal volledig te austenitiseren, moet het worden verwarmd tot 840–860 graden en vervolgens snel worden afgekoeld om martensiet te maken, dat een hardheid heeft van HRC50–55.
Aluminiumlegering: hangt af van de versterking van de vaste oplossing en de mechanismen voor het versterken van veroudering. Als u bijvoorbeeld met een aluminiumlegering 6061 werkt, betekent oplossingsbehandeling dat u deze gedurende 4 tot 6 uur op 530-540 graden houdt om de Mg ₂ Si-fase volledig op te lossen. Vervolgens wordt het in water geblust om een ​​oververzadigde vaste oplossing te maken, en ten slotte wordt het bij 175 graden verouderd om versterkende fasen op nanoschaal te maken. Het is mogelijk om de treksterkte te verhogen van 180 MPa naar 310 MPa.
Bij titaniumlegeringen regelt de warmtebehandeling in het bètafasegebied de microstructuur. Door luchtkoeling van de TC4-titaanlegering na behandeling met een vaste oplossing in het fasegebied bij 980–1020 graden, kan het een gelaagde + structuur krijgen met een treksterkte van 1100 MPa. Als isotherme behandeling wordt uitgevoerd bij 850 graden, kan een gelijkassige alfafase worden gevormd en kan de reksnelheid worden verhoogd tot 15%.
2, Verschillende manieren om typische processen uit te voeren
Verschillende soorten metaal hebben hun eigen warmtebehandelingsprocesmethoden ontwikkeld omdat ze verschillende prestatiebehoeften hebben.
1. Verschillende manieren om met staalmaterialen te werken
Afschrikken en ontlaten: Om een ​​hoge hardheid (HRC62-65) en slijtvastheid te verkrijgen, moet gereedschapsstaal met een hoog koolstofgehalte (zoals T10A) worden afgeschrikt op 1000-1050 graden en getemperd op 200 graden. Om een ​​geharde martensietstructuur te krijgen, moet 42CrMo-gehard en getemperd staal worden geblust op 850 graden en getemperd op 550 graden. Deze structuur combineert sterkte (σ b groter dan of gelijk aan 1080 MPa) en taaiheid (ak groter dan of gelijk aan 39J).
Uniek proces: Cryogene behandeling (-196 graden vloeibare stikstofkoeling) kan overgebleven austeniet omzetten in martensiet, waardoor 9Cr18Mo lagerstaal 1-2HRC harder wordt; Door het afschrikken van het inductieverhittingsoppervlak kan een 5 mm dikke, geharde laag op het oppervlak van het tandwiel worden aangebracht, terwijl de kern taai blijft.
2. Processen die alleen voor non-ferrometalen zijn bedoeld
T6-behandeling (vaste oplossing + kunstmatige veroudering) is de typische manier om aluminiumlegeringen uit de 6000-serie sterker te maken. Om de sterkte en weerstand tegen spanningscorrosie in evenwicht te brengen, heeft de 7075-aluminiumlegering T74 twee--faseveroudering nodig (120 graden /24 uur → 160 graden /8 uur).
Koperlegering: Berylliumbrons (QBe2) vormt de fase wanneer het wordt verouderd op 320–340 graden, en het heeft een hardheid van HRC38–42. Messing (H62) wordt spanningsvrij gemaakt-bij een temperatuur van 300–350 graden om verharding door koud werk tegen te gaan.
Magnesiumlegering: Na behandeling in een oplossing bij 415 graden vormt de AZ91D-magnesiumlegering de - Mg ₁₇ Al ₁₂-fase door veroudering bij 175 graden. Hierdoor is de vloeigrens 30% sterker.
3. Unieke behoeften aan vuurvaste metalen
Wolfraamlegering: heeft herkristallisatie-gloeien nodig bij 1400-1600 graden om verharding door koud werk kwijt te raken, en de korrelgrootte moet kleiner dan of gelijk aan 50 μm worden gehouden om de sterkte bij hoge temperaturen te behouden.
Molybdeenlegering: om stralingsschade te herstellen en de prestaties van de structurele materialen van de kernreactor terug te brengen, wordt deze gegloeid bij een hoge temperatuur van 1800-2000 graden.
3, Wetten die gebruikelijk zijn bij het procesontwerp
Zelfs als de procesparameters zeer divers zijn, volgt het warmtebehandelingsontwerp voor verschillende soorten metalen materialen deze basisregels:
Het fasediagram is het hoofdidee achter alle procesontwerpen. De kritische temperatuur (Ac ₁, Ac ∝, Ms, etc.) wordt gebruikt om de verwarmingstemperatuur te kiezen. Om de carbiden in roestvrij staal 304 volledig op te lossen, moet het bijvoorbeeld worden verwarmd tot 1050–1100 graden.
Controle van de afkoelsnelheid: Kies het juiste medium (water, olie, polymeer, etc.) om het afkoeltempo te regelen en het weefsel op een bepaalde manier te laten veranderen. Afschrikken met water kan hoog-koolstofstaal in martensiet veranderen, terwijl afschrikken met olie ervoor kan zorgen dat laag-gelegeerd staal niet breekt.
Spanningsarmgloeien (bijvoorbeeld staal op 300–400 graden en aluminiumlegering op 150–200 graden) wordt gebruikt om verwerkingsstress weg te nemen en te voorkomen dat dingen buigen of barsten. In plaats van warmtebehandeling wordt vibratieveroudering (VSR) op grote schaal gebruikt om spanning in onderdelen van aluminiumlegeringen van vliegtuigen te verminderen.
Gezamenlijke oppervlaktemodificatie: gebruik van chemische warmtebehandeling (carbureren, nitreren) en oppervlakteafschrikking samen om verschillende prestatieniveaus te verkrijgen. Tandwielen worden bijvoorbeeld gecarbureerd met 20CrMnTi (930 graden x 8 uur), afgeschrikt en getemperd bij lage temperaturen. Dit geeft ze een oppervlaktehardheid van HRC58-62 en houdt ze in de kern sterk.
4, de leidende richting van procesverbetering
Naarmate de materiaalwetenschap vorderde, hebben warmtebehandelingstechnieken de volgende innovatieve trends vertoond:
Lokale warmtebehandeling met laser-/elektronenstralen is een nauwkeurige manier om de temperatuur van kleine weefselgebieden te controleren. Het wordt gebruikt om de gasfilmgaten rond de bladen van vliegtuigmotoren sterker te maken.
Slim processysteem: Het kan voorspellen hoe weefsel de parameters zal veranderen en verbeteren op basis van een digitale simulatie van een dubbel warmtebehandelingsproces. GE gebruikt bijvoorbeeld ProCAST-software om te voorkomen dat de turbineschijf tijdens het blussen meer dan 0,1 mm vervormt.
Technologie om dingen op een groene manier te maken: Lagedrukcarbureren (LPC) vervangt het traditionele gascarbureren om de CO₂-uitstoot te verminderen. Het blussen van olievervangingstechnologie (zoals PAG-polymeer) vermindert de VOC-emissies.