Die definisie en doel van blusmiddel
Die staal word verhit tot 'n temperatuur bo die kritieke punt Ac3 (hipo-eutektoïede staal) of Ac1 (hiper-eutektoïede staal), vir 'n tydperk gehou om dit volledig of gedeeltelik te austeniseer, en dan afgekoel teen 'n spoed groter as die kritieke blusspoed. Die hittebehandelingsproses wat superverkoelde austeniet in martensiet of laer bainiet omskep, word blus genoem.
Die doel van blus is om die superverkoelde austeniet in martensiet of bainiet te omskep om 'n martensiet- of laer bainietstruktuur te verkry, wat dan gekombineer word met tempering by verskillende temperature om die sterkte, hardheid en weerstand van die staal aansienlik te verbeter. Slijtbaarheid, moegheidssterkte en taaiheid, ens., om aan die verskillende gebruiksvereistes van verskeie meganiese onderdele en gereedskap te voldoen. Blus kan ook gebruik word om aan die spesiale fisiese en chemiese eienskappe van sekere spesiale staalsoorte soos ferromagnetisme en korrosiebestandheid te voldoen.
Wanneer staalonderdele in 'n blusmedium afgekoel word met veranderinge in fisiese toestand, word die verkoelingsproses gewoonlik in die volgende drie stadiums verdeel: dampfilmstadium, kookstadium en konveksiestadium.
Verhardbaarheid van staal
Hardbaarheid en verhardbaarheid is twee prestasie-aanwysers wat die vermoë van staal om af te koel, kenmerk. Hulle is ook 'n belangrike basis vir materiaalkeuse en -gebruik.
1. Die konsepte van verhardbaarheid en verhardbaarheid
Verhardbaarheid is die vermoë van staal om die hoogste hardheid te bereik wat dit kan bereik wanneer dit onder ideale toestande geblus en verhard word. Die hooffaktor wat die verhardbaarheid van staal bepaal, is die koolstofinhoud van die staal. Om meer presies te wees, is dit die koolstofinhoud wat in die austeniet opgelos word tydens blus en verhitting. Hoe hoër die koolstofinhoud, hoe hoër die verhardbaarheid van die staal. Die legeringselemente in staal het min impak op die verhardbaarheid, maar hulle het 'n beduidende impak op die verhardbaarheid van die staal.
Verhardbaarheid verwys na die eienskappe wat die verhardingsdiepte en hardheidsverspreiding van staal onder gespesifiseerde toestande bepaal. Dit wil sê, die vermoë om die diepte van die verharde laag te verkry wanneer staal afgekoel word. Dit is 'n inherente eienskap van staal. Verhardbaarheid weerspieël eintlik die gemak waarmee austeniet in martensiet omskep wanneer die staal afgekoel word. Dit hou hoofsaaklik verband met die stabiliteit van die superverkoelde austeniet van die staal, of met die kritieke afkoelingstempo van die staal tydens die afkoeling.
Daar moet ook daarop gewys word dat die verhardbaarheid van staal onderskei moet word van die effektiewe verhardingsdiepte van staalonderdele onder spesifieke blustoestande. Die verhardbaarheid van staal is 'n inherente eienskap van die staal self. Dit hang slegs af van sy eie interne faktore en het niks met eksterne faktore te doen nie. Die effektiewe verhardingsdiepte van staal hang nie net af van die verhardbaarheid van die staal nie, maar ook van die materiaal wat gebruik word. Dit hou verband met eksterne faktore soos die verkoelingsmedium en werkstukgrootte. Byvoorbeeld, onder dieselfde austenitiseringstoestande is die verhardbaarheid van dieselfde staal dieselfde, maar die effektiewe verhardingsdiepte van waterblus is groter as dié van olieblus, en klein dele is kleiner as olieblus. Die effektiewe verhardingsdiepte van groot dele is groot. Dit kan nie gesê word dat waterblus hoër verhardbaarheid het as olieblus nie. Daar kan nie gesê word dat klein dele hoër verhardbaarheid het as groot dele nie. Daar kan gesien word dat om die verhardbaarheid van staal te evalueer, die invloed van eksterne faktore soos werkstukvorm, grootte, verkoelingsmedium, ens. uitgeskakel moet word.
Daarbenewens, aangesien verhardbaarheid en verhardbaarheid twee verskillende konsepte is, het staal met hoë hardheid na afkoeling nie noodwendig hoë verhardbaarheid nie; en staal met lae hardheid kan ook hoë verhardbaarheid hê.
2. Faktore wat verhardbaarheid beïnvloed
Die verhardbaarheid van staal hang af van die stabiliteit van austeniet. Enige faktor wat die stabiliteit van superverkoelde austeniet kan verbeter, die C-kromme na regs kan skuif en sodoende die kritieke verkoelingstempo kan verminder, kan die verhardbaarheid van hoë staal verbeter. Die stabiliteit van austeniet hang hoofsaaklik af van die chemiese samestelling, korrelgrootte en samestellingseenvormigheid, wat verband hou met die chemiese samestelling van die staal en verhittingstoestande.
3. Meetmetode van verhardbaarheid
Daar is baie metodes om die verhardbaarheid van staal te meet, die mees algemeen gebruikte is die kritieke diametermetingsmetode en die eindverhardbaarheidstoetsmetode.
(1) Kritieke deursnee-metingsmetode
Nadat die staal in 'n sekere medium afgekoel is, word die maksimum deursnee wanneer die kern alle martensiet- of 50% martensietstruktuur verkry, die kritieke deursnee genoem, verteenwoordig deur Dc. Die kritieke deursnee-metingsmetode is om 'n reeks ronde stawe met verskillende deursnees te maak, en na afkoeling die hardheid U-kromme te meet wat oor die deursnee op elke monstergedeelte versprei is, en die staaf met die semi-martensietstruktuur in die middel te vind. Die deursnee van die ronde staaf. Dit is die kritieke deursnee. Hoe groter die kritieke deursnee, hoe hoër die verhardbaarheid van die staal.
(2) Eindblustoetsmetode
Die eindblus-toetsmetode gebruik 'n standaardgrootte eindblus-monster (Ф25mm × 100mm). Na austenitisasie word water op die een kant van die monster met spesiale toerusting gespuit om dit af te koel. Na afkoeling word die hardheid langs die asrigting gemeet – vanaf die waterverkoelde kant. Toetsmetode vir afstandverwantskapskurwe. Die eindverhardingstoetsmetode is een van die metodes om die verhardbaarheid van staal te bepaal. Die voordele daarvan is eenvoudige werking en 'n wye toepassingsreeks.
4. Blusspanning, vervorming en krake
(1) Interne spanning van die werkstuk tydens blus
Wanneer die werkstuk vinnig in die blusmedium afgekoel word, aangesien die werkstuk 'n sekere grootte het en die termiese geleidingskoëffisiënt ook 'n sekere waarde is, sal 'n sekere temperatuurgradiënt langs die binneste gedeelte van die werkstuk tydens die afkoelproses plaasvind. Die oppervlaktemperatuur is laag, die kerntemperatuur is hoog, en die oppervlak- en kerntemperature is hoog. Daar is 'n temperatuurverskil. Tydens die afkoelproses van die werkstuk is daar ook twee fisiese verskynsels: een is termiese uitsetting, soos die temperatuur daal, sal die lynlengte van die werkstuk krimp; die ander is die transformasie van austeniet na martensiet wanneer die temperatuur tot die martensiettransformasiepunt daal, wat die spesifieke volume sal verhoog. As gevolg van die temperatuurverskil tydens die afkoelproses, sal die hoeveelheid termiese uitsetting by verskillende dele langs die dwarssnit van die werkstuk verskil, en interne spanning sal in verskillende dele van die werkstuk gegenereer word. As gevolg van die bestaan van temperatuurverskille binne die werkstuk, kan daar ook dele wees waar die temperatuur vinniger daal as die punt waar martensiet voorkom. Transformasie, die volume brei uit, en die dele met hoë temperatuur is steeds hoër as die punt en is steeds in die austeniettoestand. Hierdie verskillende dele sal ook interne spanning genereer as gevolg van verskille in spesifieke volumeveranderinge. Daarom kan twee soorte interne spanning tydens die blus- en afkoelproses gegenereer word: een is termiese spanning; die ander is weefselspanning.
Volgens die bestaanstyd-eienskappe van interne spanning kan dit ook verdeel word in oombliklike spanning en residuele spanning. Die interne spanning wat deur die werkstuk op 'n sekere oomblik tydens die afkoelproses gegenereer word, word oombliklike spanning genoem; nadat die werkstuk afgekoel het, word die spanning wat binne die werkstuk oorbly, residuele spanning genoem.
Termiese spanning verwys na die spanning wat veroorsaak word deur inkonsekwente termiese uitsetting (of koue sametrekking) as gevolg van temperatuurverskille in verskillende dele van die werkstuk wanneer dit verhit (of afgekoel) word.
Neem nou 'n soliede silinder as voorbeeld om die vorming en veranderingsreëls van interne spanning tydens die afkoelproses te illustreer. Slegs die aksiale spanning word hier bespreek. Aan die begin van afkoeling, omdat die oppervlak vinnig afkoel, is die temperatuur laag en krimp baie, terwyl die kern afgekoel word, is die temperatuur hoog en die krimping klein. Gevolglik word die oppervlak en die binnekant onderling vasgehou, wat lei tot trekspanning op die oppervlak, terwyl die kern onder druk verkeer. Soos afkoeling vorder, neem die temperatuurverskil tussen die binnekant en die buitekant toe, en die interne spanning neem ook dienooreenkomstig toe. Wanneer die spanning toeneem om die vloeigrens by hierdie temperatuur te oorskry, vind plastiese vervorming plaas. Aangesien die dikte van die hart hoër is as dié van die oppervlak, trek die hart altyd eers aksiaal saam. As gevolg van plastiese vervorming neem die interne spanning nie meer toe nie. Na afkoeling tot 'n sekere tydperk sal die afname in oppervlaktemperatuur geleidelik verlangsaam, en die krimping daarvan sal ook geleidelik afneem. Op hierdie tydstip krimp die kern steeds, dus sal die trekspanning op die oppervlak en die drukspanning op die kern geleidelik afneem totdat hulle verdwyn. Soos die afkoeling egter voortduur, word die oppervlakvogtigheid al hoe laer, en die hoeveelheid krimping word al hoe minder, of hou selfs op krimp. Aangesien die temperatuur in die kern steeds hoog is, sal dit aanhou krimp, en uiteindelik sal drukspanning op die oppervlak van die werkstuk gevorm word, terwyl die kern trekspanning sal hê. Aangesien die temperatuur egter laag is, is plastiese vervorming nie maklik om te voorkom nie, dus sal hierdie spanning toeneem soos die afkoeling voortduur. Dit bly toeneem en bly uiteindelik binne die werkstuk as oorblywende spanning.
Daar kan gesien word dat die termiese spanning tydens die afkoelproses aanvanklik veroorsaak dat die oppervlaklaag gerek word en die kern saamgepers word, en die oorblywende residuele spanning is die oppervlaklaag wat saamgepers word en die kern wat gerek word.
Om op te som, die termiese spanning wat tydens blusverkoeling gegenereer word, word veroorsaak deur die deursnee-temperatuurverskil tydens die verkoelingsproses. Hoe groter die verkoelingstempo en hoe groter die deursnee-temperatuurverskil, hoe groter is die termiese spanning wat gegenereer word. Onder dieselfde verkoelingsmediumtoestande, hoe hoër die verhittingstemperatuur van die werkstuk, hoe groter die grootte, hoe kleiner die termiese geleidingsvermoë van die staal, hoe groter die temperatuurverskil binne die werkstuk, en hoe groter die termiese spanning. As die werkstuk oneweredig by hoë temperatuur afgekoel word, sal dit vervorm en misvorm word. As die oombliklike trekspanning wat tydens die verkoelingsproses van die werkstuk gegenereer word, groter is as die treksterkte van die materiaal, sal bluskrake voorkom.
Fasetransformasiespanning verwys na die spanning wat veroorsaak word deur die verskillende tydsberekening van fasetransformasie in verskillende dele van die werkstuk tydens die hittebehandelingsproses, ook bekend as weefselspanning.
Tydens blus en vinnige afkoeling, wanneer die oppervlaklaag afgekoel word tot die Ms-punt, vind martensitiese transformasie plaas en veroorsaak volume-uitsetting. As gevolg van die obstruksie van die kern wat nog nie transformasie ondergaan het nie, genereer die oppervlaklaag egter drukspanning, terwyl die kern trekspanning het. Wanneer die spanning groot genoeg is, sal dit vervorming veroorsaak. Wanneer die kern tot die Ms-punt afgekoel word, sal dit ook martensitiese transformasie ondergaan en in volume uitbrei. As gevolg van die beperkings van die getransformeerde oppervlaklaag met lae plastisiteit en hoë sterkte, sal die finale oorblywende spanning egter in die vorm van oppervlakspanning wees, en die kern sal onder druk wees. Daar kan gesien word dat die verandering en finale toestand van fasetransformasiespanning presies teenoorgesteld is aan termiese spanning. Boonop, aangesien faseveranderingspanning by lae temperature met lae plastisiteit voorkom, is vervorming op hierdie tydstip moeilik, dus is faseveranderingspanning meer geneig om krake van die werkstuk te veroorsaak.
Daar is baie faktore wat die grootte van die fasetransformasiespanning beïnvloed. Hoe vinniger die afkoeltempo van die staal in die martensiettransformasietemperatuurbereik, hoe groter die staalstuk, hoe swakker die termiese geleidingsvermoë van die staal, hoe groter die spesifieke volume martensiet, hoe groter die fasetransformasiespanning. Hoe groter dit word. Daarbenewens hou die fasetransformasiespanning ook verband met die samestelling van die staal en die verhardbaarheid van die staal. Byvoorbeeld, hoë koolstof-hoëlegeringstaal verhoog die spesifieke volume martensiet as gevolg van sy hoë koolstofinhoud, wat die fasetransformasiespanning van die staal behoort te verhoog. Soos die koolstofinhoud egter toeneem, neem die Ms-punt af, en daar is 'n groot hoeveelheid austeniet wat na afblus behoue bly. Die volume-uitsetting daarvan neem af en die oorblywende spanning is laag.
(2) Vervorming van die werkstuk tydens blus
Tydens blus is daar twee hooftipes vervorming in die werkstuk: een is die verandering in die geometriese vorm van die werkstuk, wat manifesteer as veranderinge in grootte en vorm, dikwels genoem kromtrekkingsvervorming, wat veroorsaak word deur blusspanning; die ander is volumevervorming, wat manifesteer as 'n proporsionele uitbreiding of inkrimping van die volume van die werkstuk, wat veroorsaak word deur die verandering in spesifieke volume tydens faseverandering.
Krommingsvervorming sluit ook vormvervorming en draaivervorming in. Draaivervorming word hoofsaaklik veroorsaak deur onbehoorlike plasing van die werkstuk in die oond tydens verhitting, of gebrek aan vormbehandeling na vervormingskorreksie voor blus, of ongelyke afkoeling van verskillende dele van die werkstuk wanneer die werkstuk afgekoel word. Hierdie vervorming kan geanaliseer en opgelos word vir spesifieke situasies. Die volgende bespreek hoofsaaklik volumevervorming en vormvervorming.
1) Oorsake van blusvervorming en die veranderende reëls daarvan
Volumevervorming veroorsaak deur strukturele transformasie Die strukturele toestand van die werkstuk voor blus is gewoonlik perliet, dit wil sê 'n gemengde struktuur van ferriet en sementiet, en na blus is dit 'n martensitiese struktuur. Die verskillende spesifieke volumes van hierdie weefsels sal volumeveranderinge voor en na blus veroorsaak, wat lei tot vervorming. Hierdie vervorming veroorsaak egter slegs dat die werkstuk proporsioneel uitsit en saamtrek, dus verander dit nie die vorm van die werkstuk nie.
Daarbenewens, hoe meer martensiet in die struktuur na hittebehandeling, of hoe hoër die koolstofinhoud in martensiet, hoe groter die volume-uitsetting, en hoe groter die hoeveelheid behoue austeniet, hoe minder volume-uitsetting. Daarom kan die volumeverandering beheer word deur die relatiewe inhoud van martensiet en oorblywende martensiet tydens hittebehandeling te beheer. Indien behoorlik beheer, sal die volume nie uitsit of krimp nie.
Vormvervorming veroorsaak deur termiese spanning Vervorming veroorsaak deur termiese spanning vind plaas in hoëtemperatuurgebiede waar die vloeigrens van staalonderdele laag is, die plastisiteit hoog is, die oppervlak vinnig afkoel, en die temperatuurverskil tussen die binnekant en buitekant van die werkstuk die grootste is. Op hierdie tydstip is die oombliklike termiese spanning oppervlaktrekspanning en kerndrukspanning. Aangesien die kerntemperatuur op hierdie tydstip hoog is, is die vloeigrens baie laer as die oppervlak, dus manifesteer dit as vervorming onder die werking van multirigtingdrukspanning, dit wil sê, die kubus is sferies in rigting. Verskeidenheid. Die gevolg is dat die groter een krimp, terwyl die kleiner een uitsit. Byvoorbeeld, 'n lang silinder verkort in die lengterigting en sit uit in die deursneerigting.
Vormvervorming veroorsaak deur weefselspanning Vervorming veroorsaak deur weefselspanning vind ook plaas op die vroeë oomblik wanneer weefselspanning maksimum is. Op hierdie tydstip is die deursnee temperatuurverskil groot, die kerntemperatuur hoër, dit is steeds in die austeniettoestand, die plastisiteit is goed, en die vloeigrens is laag. Die oombliklike weefselspanning is oppervlakdrukspanning en kerntrekspanning. Daarom manifesteer die vervorming as die verlenging van die kern onder die werking van multirigtingtrekspanning. Die gevolg is dat onder die werking van weefselspanning die groter kant van die werkstuk verleng, terwyl die kleiner kant verkort word. Byvoorbeeld, die vervorming wat veroorsaak word deur weefselspanning in 'n lang silinder is verlenging in lengte en vermindering in deursnee.
Tabel 5.3 toon die blusvervormingsreëls van verskeie tipiese staalonderdele.
2) Faktore wat blusvervorming beïnvloed
Die faktore wat die blusvervorming beïnvloed, is hoofsaaklik die chemiese samestelling van die staal, die oorspronklike struktuur, die geometrie van die onderdele en die hittebehandelingsproses.
3) Blus krake
Krake in onderdele kom hoofsaaklik voor in die laat stadium van blus en afkoeling, dit wil sê, nadat die martensitiese transformasie basies voltooi is of na volledige afkoeling, vind brosversaking plaas omdat die trekspanning in die onderdele die breuksterkte van die staal oorskry. Krake is gewoonlik loodreg op die rigting van maksimum trekvervorming, dus hang verskillende vorme van krake in onderdele hoofsaaklik af van die spanningsverdelingstoestand.
Algemene tipes bluskrake: Longitudinale (aksiale) krake word hoofsaaklik gegenereer wanneer die tangensiële trekspanning die breeksterkte van die materiaal oorskry; transversale krake word gevorm wanneer die groot aksiale trekspanning wat op die binneste oppervlak van die onderdeel gevorm word, die breeksterkte van die materiaal oorskry. Krake; netwerkkrake word gevorm onder die werking van tweedimensionele trekspanning op die oppervlak; afskilferingskrake kom voor in 'n baie dun verharde laag, wat kan voorkom wanneer die spanning skerp verander en oormatige trekspanning in die radiale rigting werk. Tipe kraak.
Longitudinale krake word ook aksiale krake genoem. Krake kom voor by die maksimum trekspanning naby die oppervlak van die onderdeel, en het 'n sekere diepte na die middelpunt toe. Die rigting van die krake is gewoonlik parallel met die as, maar die rigting kan ook verander wanneer daar spanningskonsentrasie in die onderdeel is of wanneer daar interne strukturele defekte is.
Nadat die werkstuk volledig afgeblus is, is longitudinale krake geneig om te voorkom. Dit hou verband met die groot tangensiële trekspanning op die oppervlak van die afgebluste werkstuk. Soos die koolstofinhoud van die staal toeneem, neem die neiging om longitudinale krake te vorm toe. Lae koolstofstaal het 'n klein spesifieke volume martensiet en sterk termiese spanning. Daar is 'n groot residuele drukspanning op die oppervlak, dus is dit nie maklik om te blus nie. Soos die koolstofinhoud toeneem, neem die oppervlakdrukspanning af en neem die strukturele spanning toe. Terselfdertyd beweeg die piektrekspanning na die oppervlaklaag. Daarom is hoë koolstofstaal geneig tot longitudinale bluskrake wanneer dit oorverhit word.
Die grootte van die onderdele beïnvloed direk die grootte en verspreiding van oorblywende spanning, en die neiging tot bluskrake verskil ook. Longitudinale krake word ook maklik gevorm deur blus binne die gevaarlike dwarssnitgroottebereik. Boonop veroorsaak die blokkering van staalgrondstowwe dikwels longitudinale krake. Aangesien die meeste staalonderdele deur rol vervaardig word, word nie-goud insluitsels, karbiede, ens. in die staal langs die vervormingsrigting versprei, wat veroorsaak dat die staal anisotropies is. Byvoorbeeld, as die gereedskapstaal 'n bandagtige struktuur het, is die dwarsbreuksterkte na blus 30% tot 50% kleiner as die longitudinale breuksterkte. As daar faktore soos nie-goud insluitsels in die staal is wat spanningskonsentrasie veroorsaak, selfs al is die tangensiële spanning groter as die aksiale spanning, is longitudinale krake maklik om onder lae spanningstoestande te vorm. Om hierdie rede is streng beheer van die vlak van nie-metaal insluitsels en suiker in staal 'n belangrike faktor in die voorkoming van bluskrake.
Die interne spanningsverspreidingseienskappe van transversale krake en boogkrake is: die oppervlak is onderhewig aan drukspanning. Nadat die oppervlak vir 'n sekere afstand verlaat is, verander die drukspanning na 'n groot trekspanning. Die kraak vind plaas in die gebied van die trekspanning, en dan wanneer die interne spanning versprei word, versprei dit na die oppervlak van die onderdeel slegs as dit herverdeel word of die brosheid van die staal verder toeneem.
Dwarskrake kom dikwels voor in groot asdele, soos rollers, turbinerotors of ander asdele. Die kenmerke van die krake is dat hulle loodreg op die asrigting is en van binne na buite breek. Hulle word dikwels gevorm voordat hulle verhard word en word veroorsaak deur termiese spanning. Groot smeedstukke het dikwels metallurgiese defekte soos porieë, insluitsels, smeedkrake en wit kolle. Hierdie defekte dien as die beginpunt van breuk en breek onder die werking van aksiale trekspanning. Boogskrake word veroorsaak deur termiese spanning en is gewoonlik in 'n boogvorm versprei by die dele waar die vorm van die onderdeel verander. Dit kom hoofsaaklik binne die werkstuk of naby skerp kante, groewe en gate voor, en is in 'n boogvorm versprei. Wanneer hoëkoolstofstaaldele met 'n deursnee of dikte van 80 tot 100 mm of meer nie geblus word nie, sal die oppervlak drukspanning toon en die middelpunt sal trekspanning toon. Spanning, die maksimum trekspanning vind plaas in die oorgangsone van die verharde laag na die nie-verharde laag, en boogskrake kom in hierdie areas voor. Daarbenewens is die afkoeltempo by skerp kante en hoeke vinnig en word alles geblus. Wanneer daar na sagte dele oorgeskakel word, dit wil sê na die ongeharde area, verskyn die maksimum trekspanningsone hier, dus is boogskeure geneig om te voorkom. Die afkoeltempo naby die pengat, groef of middelste gat van die werkstuk is stadig, die ooreenstemmende verharde laag is dun, en die trekspanning naby die verharde oorgangsone kan maklik boogskeure veroorsaak.
Retikulêre krake, ook bekend as oppervlakkrake, is oppervlakkrake. Die diepte van die kraak is vlak, gewoonlik rondom 0.01~1.5 mm. Die hoofkenmerk van hierdie soort kraak is dat die arbitrêre rigting van die kraak niks met die vorm van die onderdeel te doen het nie. Baie krake is aan mekaar verbind om 'n netwerk te vorm en is wyd versprei. Wanneer die kraakdiepte groter is, soos meer as 1 mm, verdwyn die netwerkkenmerke en word dit lukraak georiënteerde of longitudinaal verspreide krake. Netwerkkrake hou verband met die toestand van tweedimensionele trekspanning op die oppervlak.
Onderdele van hoë koolstof- of gekarboniseerde staal met 'n gedekarboniseerde laag op die oppervlak is geneig om netwerkskeure te vorm tydens blus. Dit is omdat die oppervlaklaag 'n laer koolstofinhoud en kleiner spesifieke volume het as die binneste laag martensiet. Tydens blus word die oppervlaklaag van die karbied aan trekspanning onderwerp. Onderdele waarvan die defosforisasielaag nie heeltemal verwyder is tydens meganiese verwerking nie, sal ook netwerkskeure vorm tydens hoëfrekwensie- of vlamoppervlakblus. Om sulke krake te vermy, moet die oppervlakkwaliteit van die onderdele streng beheer word, en oksidasiesweiswerk moet tydens hittebehandeling voorkom word. Daarbenewens, nadat die smeedmatrys vir 'n sekere tydperk gebruik is, behoort termiese moegheidsskeure wat in stroke of netwerke in die holte verskyn, en krake in die slypproses van gebluste onderdele almal tot hierdie vorm.
Afskilfering van krake kom voor in 'n baie nou area van die oppervlaklaag. Drukspanning werk in die aksiale en tangensiële rigtings, en trekspanning kom voor in die radiale rigting. Die krake is parallel met die oppervlak van die onderdeel. Die afskilfering van die verharde laag na oppervlakblus en karburering van onderdele wat afgekoel is, behoort tot sulke krake. Die voorkoms daarvan hou verband met die ongelyke struktuur in die verharde laag. Byvoorbeeld, nadat gelegeerde karburiseerde staal teen 'n sekere spoed afgekoel is, is die struktuur in die karburiseerde laag: buitenste laag van uiters fyn perliet + karbied, en die sublaag is martensiet + residuele austeniet, die binneste laag is fyn perliet of uiters fyn perlietstruktuur. Aangesien die vormingsspesifieke volume van die sublaag martensiet die grootste is, is die gevolg van volume-uitsetting dat drukspanning in die aksiale en tangensiële rigtings op die oppervlaklaag inwerk, en trekspanning vind plaas in die radiale rigting, en 'n spanningsmutasie vind plaas na binne, wat oorgaan na 'n drukspanningstoestand, en afskilfering van krake kom voor in uiters dun areas waar spanning skerp oorgaan. Oor die algemeen skuil krake parallel met die oppervlak, en in ernstige gevalle kan dit oppervlakafskilfering veroorsaak. As die afkoeltempo van gekarboniseerde dele versnel of verminder word, kan 'n eenvormige martensietstruktuur of ultrafyn perlietstruktuur in die gekarboniseerde laag verkry word, wat die voorkoms van sulke krake kan voorkom. Boonop word die oppervlak dikwels oorverhit tydens hoëfrekwensie- of vlamoppervlakblus en die strukturele inhomogeniteit langs die verharde laag kan maklik sulke oppervlakkrake vorm.
Mikrokrake verskil van die vier bogenoemde krake deurdat hulle deur mikrospanning veroorsaak word. Intergranulêre krake wat verskyn na afkoeling, oorverhitting en slyp van hoëkoolstof-gereedskapstaal of gekarburiseerde werkstukke, sowel as krake wat veroorsaak word deur die nie-tydige tempering van afgekoelde onderdele, hou almal verband met die bestaan en daaropvolgende uitbreiding van mikrokrake in die staal.
Mikrokrake moet onder 'n mikroskoop ondersoek word. Hulle kom gewoonlik voor by die oorspronklike austenietkorrelgrense of by die aansluiting van martensietplate. Sommige krake penetreer die martensietplate. Navorsing toon dat mikrokrake meer algemeen voorkom in vlokkerige dubbelmartensiet. Die rede is dat die vlokkerige martensiet met mekaar bots wanneer hulle teen 'n hoë spoed groei en hoë spanning genereer. Die dubbelmartensiet self is egter bros en kan nie plastiese vervorming produseer nie, wat spanning ontspan, wat maklik mikrokrake veroorsaak. Die austenietkorrels is grof en die vatbaarheid vir mikrokrake neem toe. Die teenwoordigheid van mikrokrake in die staal sal die sterkte en plastisiteit van die afgebluste dele aansienlik verminder, wat lei tot vroeë skade (fraktuur) van die dele.
Om mikroskeure in hoëkoolstofstaalonderdele te vermy, kan maatreëls soos laer blusverhittingstemperatuur, die verkryging van fyn martensietstruktuur en die vermindering van die koolstofinhoud in martensiet aangeneem word. Daarbenewens is tydige tempering na blus 'n effektiewe metode om interne spanning te verminder. Toetse het bewys dat na voldoende tempering bo 200°C, die karbiede wat by die krake neerslaan, die effek het om die krake te "las", wat die gevare van mikroskeure aansienlik kan verminder.
Bogenoemde is 'n bespreking van die oorsake en voorkomingsmetodes van krake gebaseer op die kraakverspreidingspatroon. In werklike produksie wissel die verspreiding van krake as gevolg van faktore soos staalkwaliteit, onderdeelvorm en warm- en koueverwerkingstegnologie. Soms bestaan krake reeds voor hittebehandeling en brei dit verder uit tydens die blusproses; soms kan verskeie vorme van krake gelyktydig in dieselfde onderdeel verskyn. In hierdie geval, gebaseer op die morfologiese eienskappe van die kraak, moet makroskopiese analise van die breukoppervlak, metallografiese ondersoek en, indien nodig, chemiese analise en ander metodes gebruik word om 'n omvattende analise uit te voer, van die materiaalkwaliteit, organisatoriese struktuur tot die oorsake van hittebehandelingsspanning om die hoofoorsake van die kraak te vind en dan effektiewe voorkomende maatreëls te bepaal.
Fraktuuranalise van krake is 'n belangrike metode om die oorsake van krake te analiseer. Enige fraktuur het 'n beginpunt vir krake. Bluskrake begin gewoonlik vanaf die konvergensiepunt van radiale krake.
As die oorsprong van die kraak op die oppervlak van die onderdeel lê, beteken dit dat die kraak veroorsaak word deur oormatige trekspanning op die oppervlak. As daar geen strukturele defekte soos insluitsels op die oppervlak is nie, maar daar wel spanningskonsentrasiefaktore soos ernstige mesmerke, oksiedskaal, skerp hoeke van staalonderdele of strukturele mutasie-onderdele is, kan krake voorkom.
As die oorsprong van die kraak binne die onderdeel is, hou dit verband met materiaaldefekte of oormatige interne residuele trekspanning. Die breukoppervlak van normale blus is grys en fyn porselein. As die breukoppervlak donkergrys en grof is, word dit veroorsaak deur oorverhitting of is die oorspronklike weefsel dik.
Oor die algemeen moet daar geen oksidasiekleur op die glasgedeelte van die bluskraak wees nie, en daar moet geen dekarburisering rondom die kraak wees nie. As daar dekarburisering rondom die kraak of 'n geoksideerde kleur op die kraakgedeelte is, dui dit daarop dat die onderdeel reeds krake gehad het voor blus, en die oorspronklike krake sal uitbrei onder die invloed van hittebehandelingsspanning. As gesegregeerde karbiede en insluitsels naby die krake van die onderdeel gesien word, beteken dit dat die krake verband hou met die ernstige segregasie van karbiede in die rou materiaal of die teenwoordigheid van insluitsels. As krake slegs by die skerp hoeke of vormmutasie-dele van die onderdeel verskyn sonder die bogenoemde verskynsel, beteken dit dat die kraak veroorsaak word deur onredelike strukturele ontwerp van die onderdeel of onbehoorlike maatreëls om krake te voorkom, of oormatige hittebehandelingsspanning.
Daarbenewens verskyn krake in chemiese hittebehandeling en oppervlakblus-onderdele meestal naby die verharde laag. Die verbetering van die struktuur van die verharde laag en die vermindering van hittebehandelingsspanning is belangrike maniere om oppervlakkrake te vermy.
Plasingstyd: 22 Mei 2024