Die allgemeine Wärmebehandlung von Stahl

Temperm

Der Stahl, dessen Gefüge vom Gleichgewichtszustand abweicht, wird auf eine geeignete Temperatur erhitzt, für eine bestimmte Zeit gehalten und dann langsam abgekühlt (normalerweise mit dem Ofen gekühlt), um das Gefüge nahe dem Gleichgewichtszustand zu erhalten. Der Wärmebehandlungsprozess wird Glühen genannt.

Das Glühen von Stahl wird in Komplettglühen, isothermisches Glühen, Kugelglühen, Diffusionsglühen und Spannungsarmglühen unterteilt.

1. Vollständig geglüht

Das vollständige Glühen wird auch als Rekristallisationsglühen bezeichnet, bei dem der Stahl auf 20℃～30℃ über Ac3 erhitzt, für eine bestimmte Zeit gehalten und dann langsam abgekühlt wird (Abkühlung im Ofen oder Einbetten in Kalk und Sand) auf einen Wärmebehandlungsprozess in der Nähe der Gleichgewichtsstruktur zu erhalten. Bei untereutektoiden Stählen wird im Allgemeinen das Vollglühen verwendet.

Der Zweck des vollständigen Glühens besteht darin, das durch die Warmumformung verursachte grobe und ungleichmäßige Gefüge durch vollständige Rekristallisation zu homogenisieren und zu verfeinern, um die Leistung zu verbessern; oder um eine Struktur nahe dem Gleichgewicht für Kohlenstoffstahl und legierten Stahl über mittlerem Kohlenstoffgehalt zu erhalten. Zur Reduzierung der Härte und Verbesserung der Schnittleistung. Durch die langsame Abkühlgeschwindigkeit können auch Eigenspannungen eliminiert werden.

2. Isothermes Glühen

Beim isothermen Glühen wird der Stahl auf eine Temperatur höher als Ac3 (oder Ac1) erhitzt, und nach einer angemessenen Haltezeit wird er in der Perlitzone schnell auf eine bestimmte Temperatur abgekühlt und isotherm gehalten, so dass der Austenit isotherm ist umgewandelt und dann langsam abgekühlt Der Wärmebehandlungsprozess.

Der Zweck des isothermen Glühens ist der gleiche wie der des vollständigen Glühens, das eine gleichförmige erwartete Struktur erhalten kann; bei legierten Stählen mit relativ stabilem Austenit kann die Glühzeit stark verkürzt werden.

3. Sphäroidisierendes Glühen

Sphäroidisierendes Glühen ist ein Wärmebehandlungsverfahren zum Sphäroidisieren von Karbiden in Stahl. Der Zweck besteht darin, den Zementit im sekundären Zementit und Perlit zu sphäroidisieren (eine Normalisierung vor dem Glühen führt zum Brechen des Netzwerkzementits), um die Härte zu verringern und die Schneidleistung zu verbessern; und die Organisation für das anschließende Abschrecken vorzubereiten. Das Kugelglühen wird hauptsächlich für eutektoiden Stahl und übereutektoiden Stahl verwendet.

Das Gefüge von übereutektoidem Stahl nach dem Kugelglühen ist feiner und gleichmäßiger kugelförmiger Zementit, der auf der Ferritmatrix verteilt ist. Die Erwärmungstemperatur beim sphäroidisierenden Glühen ist etwas höher als die von Ac1. Sphäroidisierendes Glühen erfordert eine längere Haltezeit, um die spontane Sphäroidisierung des sekundären Zementits zu gewährleisten. Nach der Wärmekonservierung wird es mit dem Ofen abgekühlt.

4. Diffusionsglühen

Um die Inhomogenität der chemischen Zusammensetzung und des Gefüges von Stahlblöcken, Gussstücken oder Schmiedeknüppeln zu verringern, erhitzen Sie diese auf eine Temperatur etwas unter der Soliduslinie (100℃～200℃ unter der Soliduslinie) und bewahren Sie sie lange Zeit auf (10h～15h) Und ein langsam abkühlender Wärmebehandlungsprozess wird als Diffusionsglühen oder Homogenisierungsglühen bezeichnet.
Die Körner des Stahls nach dem Diffusionsglühen sind sehr grobkörnig, so dass er in der Regel einer vollständigen Glüh- oder Normalglühbehandlung unterzogen wird.

5. Spannungsarmglühen

Das Glühen bei niedriger Temperatur zur Beseitigung der inneren Restspannungen im Werkstück, die durch Warm- und Kaltbearbeitung wie Gießen, Schmieden, Schweißen, Zerspanen und Kaltverformung verursacht werden, wird als Spannungsarmglühen bezeichnet. Beim Spannungsarmglühen wird der Stahl auf eine niedrigere Temperatur als Ac1 (im Allgemeinen 500℃～650℃) erhitzt und dann mit dem Ofen abgekühlt, nachdem er gehalten wurde. Diese Behandlung kann etwa 50 % bis 80 % der inneren Spannungen eliminieren, ohne eine Strukturvariation zu verursachen.

Normalisieren (Normalisierung)

Der Stahl oder die Stahlteile werden auf 30℃～50℃ über Ac3 (für untereutektoiden Stahl) und Accm (für übereutektoiden Stahl) erhitzt. Nach einer geeigneten Haltezeit wird die Wärmebehandlung zum gleichmäßigen Abkühlen in frei strömender Luft als Normalisieren bezeichnet. Struktur nach dem Normalisieren: Untereutektoider Stahl ist F+S, eutektoider Stahl ist S und übereutektoider Stahl ist S+Fe3CII.

Der Zweck des Normalisierens besteht darin, die Struktur von Stahl zu normalisieren, auch als Normalisierungsbehandlung bekannt, die im Allgemeinen in den folgenden Aspekten verwendet wird:

• 1. Als letzte Wärmebehandlung kann das Normalisieren die Körner verfeinern, das Gefüge homogenisieren, den Ferritgehalt im untereutektoiden Stahl reduzieren, den Perlitgehalt erhöhen und verfeinern, wodurch die Festigkeit, Härte und Zähigkeit des Stahls verbessert werden.
• 2. Als vorgewärmter legierter Baustahl mit großem Querschnitt wird er häufig vor dem Abschrecken oder Abschrecken und Anlassen (Abschrecken und Hochtemperaturanlassen) normalisiert, um die Widmanstätten-Struktur und die Bandstruktur zu beseitigen und eine feine und gleichmäßige Struktur zu erhalten. Bei übereutektoidem Stahl kann die Menge an sekundärem Zementit reduziert werden und es wird kein kontinuierliches Netzwerk gebildet, um die Struktur für das sphäroidisierende Glühen vorzubereiten.
• 3. Verbessern Sie die Schneidleistung

Abschrecken

Erhitzen Sie den Stahl über die Phasenübergangstemperatur (untereutektoider Stahl liegt 30℃～50℃ über Ac3; eutektoider Stahl und übereutektoider Stahl sind 30℃～50℃ über Ac1), halten Sie ihn für eine gewisse Zeit und kühlen Sie ihn dann schnell ab, um Martensit zu erhalten Die Hitze Behandlungsprozess der Körperstruktur wird Quenchen genannt.

Abschrecktemperaturbereich von Stahl

Häufig verwendete Kühlmedien sind Wasser und Öl. Um die Verformung der Teile beim Abschrecken zu reduzieren, kann als Medium ein Salzbad verwendet werden.

Üblicherweise verwendete Abschreckverfahren umfassen das Abschrecken mit einem einzigen Medium, das Abschrecken mit zwei Medien, das abgestufte Abschrecken und das Austempern.

1. Härtbarkeit von Stahl

Die Fähigkeit von Stahl, beim Abschrecken Martensit zu bilden, wird als Härtbarkeit von Stahl bezeichnet.

Die Härtbarkeit von Stahl kann durch das Endabschreckverfahren bestimmt werden.

Faktoren, die die Härtbarkeit beeinflussen:

• ①Der eutektoide Stahl mit Kohlenstoffgehalt hat die kleinste kritische Abkühlgeschwindigkeit und die beste Härtbarkeit; mit abnehmendem Kohlenstoffgehalt nimmt die kritische Abkühlgeschwindigkeit zu und die Härtbarkeit nimmt ab; übereutektoider Stahl nimmt mit dem Kohlenstoffgehalt zu. Die kritische Abkühlgeschwindigkeit nimmt zu und die Härtbarkeit nimmt ab.
• ②Legierungselemente außer Kobalt, nachdem die anderen Legierungselemente in Austenit aufgelöst wurden, wird die kritische Abkühlgeschwindigkeit verringert, die C-Kurve verschiebt sich nach rechts und die Härtbarkeit von Stahl wird verbessert. Daher ist die Härtbarkeit von legiertem Stahl oft besser als die von Kohlenstoffstahl.
• ③Die Austenitisierungstemperatur erhöht die Austenitisierungstemperatur, wodurch die Austenitkörner wachsen und eine einheitliche Zusammensetzung haben, die die Keimbildungsrate von Perlit reduzieren, die kritische Abkühlgeschwindigkeit von Stahl reduzieren und seine Härtbarkeit erhöhen kann.
• ④ Ungelöste zweite Phase in Stahl. Karbide, Nitride und andere nichtmetallische Einschlüsse in Stahl, die nicht im Austenit gelöst sind, können zum nicht spontanen Kern der Austenitzersetzung werden, wodurch die kritische Abkühlgeschwindigkeit erhöht und das Abschrecken verringert wird. Permeabilität.

Nachdem der Stahl abgeschreckt und angelassen wurde, ist der gesamte Abschnitt des Stahlstabs mit guter Härtbarkeit angelassenes Sorbit mit einheitlichen mechanischen Eigenschaften, hoher Festigkeit und guter Zähigkeit, während der Stahlkern mit schlechter Härtbarkeit nur aus flockigem Sorbit + Eisenelementkörper besteht die Oberflächenschicht ist angelassenes Sorbit, und der Kern weist eine geringe Festigkeit und Zähigkeit auf.
(a) vollständig ausgehärtet; (b) auf eine größere Dicke gehärtet; (c) Auf eine geringere Dicke gehärtet
Vergleich der mechanischen Eigenschaften von Stählen mit unterschiedlicher Härtbarkeit nach dem Vergüten

2. Härtbarkeit von Stahl

Die höchste erreichbare Härte nach dem Abschrecken wird als Härtbarkeit von Stahl bezeichnet, die hauptsächlich durch den Kohlenstoffgehalt von M bestimmt wird.
Vier. 

Nach dem Abschrecken des Stahls, um die innere Spannung zu beseitigen und die erforderliche Struktur und Leistung zu erhalten, wird der Wärmebehandlungsprozess auf eine Temperatur unter Ac1 erhitzt, für eine bestimmte Zeit gehalten und dann auf Raumtemperatur abgekühlt heißt Temperieren.

Niedertemperaturtemperieren

Die Anlasstemperatur beträgt 150℃～250℃. Beim Anlassen bei niedriger Temperatur werden Karbidplättchen (Fe2.4C) aus dem abgeschreckten Martensit ausgeschieden und die Übersättigung von Martensit reduziert. Ein Teil des Restaustenits wird in unteres Bainit umgewandelt, aber nicht viel. Daher ist das Gefüge nach dem Anlassen bei niedriger Temperatur angelassener Martensit + Restaustenit. Unteres Bainit kann vernachlässigt werden.
Der Zweck des Niedrigtemperatur-Anlassens besteht darin, die Abschreckspannung zu reduzieren, die Zähigkeit des Werkstücks zu verbessern und die hohe Härte (in der Regel 58HRC～64HRC) und eine hohe Verschleißfestigkeit nach dem Abschrecken sicherzustellen.

Anlassen

Die Anlasstemperatur beträgt 350 °C bis 500 °C, und es wird eine Mischstruktur aus Ferritmatrix und einer großen Menge dispergierten feinkörnigen Zementits erhalten, der angelassener Troostit (tempered T) genannt wird. Ferrit behält immer noch die Form von Martensit und Zementit ist in gehärtetem Martensit gröber als Karbide.
Vergüteter Troostit hat eine hohe Elastizitätsgrenze und Streckgrenze, aber auch eine gewisse Zähigkeit, die Härte beträgt im Allgemeinen 35HRC ~ 45HRC.

Hochtemperaturtemperieren

Die Anlasstemperatur beträgt 500℃～650℃, und es wird die gemischte Struktur aus körnigem Zementit und Ferritmatrix erhalten, die als temperierter Sorbit bezeichnet wird.

Temperiertes Sorbit

Getemperter Sorbit (tempered S) hat die besten umfassenden mechanischen Eigenschaften, dh Festigkeit, Plastizität und Zähigkeit sind besser, und die Härte beträgt im Allgemeinen 25HRC～35HRC. Abschrecken und Hochtemperatur-Anlassen werden üblicherweise als Abschreck- und Anlassbehandlung bezeichnet.

Anlasssprödigkeit tritt beim Anlassen von Stahl auf, dh nach dem Anlassen in den beiden Temperaturbereichen 250℃～400℃ und 450℃～650℃ nimmt die Schlagzähigkeit von Stahl deutlich ab.
Leistungsänderungen von Stahl beim Anlassen:

Die Härte von Stahl ändert sich mit der Anlasstemperatur Die Beziehung zwischen den mechanischen Eigenschaften von Stahl und der Anlasstemperatur

Die Beziehung zwischen Martensit-Kohlenstoff-Gehalt, Restaustenit-Gehalt, Eigenspannung, Carbid-Partikelgröße und Anlasstemperatur in abgeschrecktem Stahl.

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