Топлината е мощна сила, която може значително да промени свойствата на стоманените износващи се части. Като доставчик на износващи се части от висококачествена стомана, разбирането на тези ефекти е от решаващо значение както за разработването на продукта, така и за предоставянето на най-добрите решения на нашите клиенти. В този блог ще разгледаме задълбочено как топлината влияе върху различните свойства на стоманените износващи се части.
Промени в микроструктурата
Един от основните ефекти на топлината върху стоманените износващи се части е трансформацията на тяхната микроструктура. Стоманата е сплав, съставена предимно от желязо и въглерод, заедно с други елементи в различни количества. При нагряване разположението на атомите в стоманата се променя, което оказва пряко влияние върху нейните механични свойства.
При стайна температура стоманата обикновено съществува във феритно-перлитна микроструктура. Феритът е сравнително мека и пластична фаза, докато перлитът е комбинация от ферит и циментит, която е по-твърда. Когато стоманата се нагрее до определена температура, известна като температура на аустенитизиране, феритът и цементитът се превръщат в аустенит. Аустенитът има лицево центрирана кубична (FCC) кристална структура, която е по-гъвкава в сравнение с другите фази при високи температури.
Докато стоманата се охлажда от температурата на аустенизиране, настъпва трансформация обратно към различна микроструктура. Скоростта на охлаждане играе жизненоважна роля при определяне на крайната микроструктура. Например бързото охлаждане, като закаляване във вода или масло, води до образуването на мартензит. Мартензитът е много твърда и крехка фаза поради своята центрирана тетрагонална (BCT) кристална структура. При износващите се части често е желателна висока твърдост, тъй като осигурява по-добра устойчивост на абразия. Въпреки това, крехкостта на мартензита може да бъде недостатък, тъй като може да доведе до напукване при условия на високо напрежение.
От друга страна, бавното охлаждане, подобно на отгряването, води до по-перлитна или феритно-перлитна микроструктура. Това прави стоманата по-пластична, но по-малко твърда. За приложения, при които износващата се част трябва да издържа на ударни натоварвания без счупване, може да се предпочете по-гъвкава микроструктура.
Твърдост и здравина
Промените в микроструктурата, предизвикани от термичната обработка, пряко влияят върху твърдостта и здравината на стоманените износващи се части. Като цяло, колкото по-твърда е стоманата, толкова по-устойчива е на износване. Както бе споменато по-рано, процесите на термична обработка, които произвеждат мартензит, като закаляване и темпериране, могат значително да увеличат твърдостта на стоманата.
Закаляването е процес на бързо охлаждане на аустенитизираната стомана. Той улавя въглеродните атоми в желязната решетка, изкривявайки структурата и създавайки мартензитна фаза. Но високите вътрешни напрежения и крехкостта, свързани с мартензита, го правят неподходящ за повечето приложения в неговото закалено състояние. След това се извършва закаляване, за да се облекчат тези напрежения и да се подобри якостта на мартензитната стомана.
По време на темперирането стоманата се нагрява до температура под температурата на аустенизиране и се задържа за определен период. Това позволява утаяването на малки карбидни частици, което увеличава якостта и издръжливостта, като същевременно намалява чупливостта. Степента на темпериране може да се регулира за постигане на желания баланс между твърдост и издръжливост.
Например нашата42CrMo легирана стоманена закалка с рибешка опашкапретърпява прецизна термична обработка, за да се осигури висока твърдост на режещите ръбове за отлична устойчивост на износване, докато процесът на темпериране осигурява достатъчна издръжливост, за да издържи на ударните натоварвания по време на операциите по пробиване.
Стабилност на размерите
Топлината също може да окаже влияние върху стабилността на размерите на стоманените износващи се части. По време на циклите на нагряване и охлаждане стоманата се разширява и свива. Ако тези промени не се контролират правилно, това може да доведе до неточности в размерите на износващите се части.
Когато стоманата се нагрява, тя се разширява според своя коефициент на топлинно разширение (CTE). Различните видове стомана имат различни стойности на КТР, които зависят от техния състав и микроструктура. Например аустенитните стомани обикновено имат по-висок CTE в сравнение с феритните стомани.
При процесите на топлинна обработка бързото нагряване и охлаждане може да причини неравномерно разширение и свиване, водещо до вътрешни напрежения. Ако тези напрежения не бъдат облекчени, те могат да доведат до изкривяване или деформиране на частта с течение на времето. За да се сведат до минимум тези ефекти, често се използват подходящи процедури за топлинна обработка, като предварително нагряване, бавно охлаждане и отгряване за облекчаване на напрежението.
Например при производството наPrecision Cast Trailer Connector, ние обръщаме специално внимание на процеса на термична обработка, за да гарантираме, че се поддържа точността на размерите. Всяко отклонение в размерите може да повлияе на правилното свързване и функционалността на конектора на ремаркето.
Устойчивост на корозия
Термичната обработка също може да повлияе на устойчивостта на корозия на стоманените износващи се части. Промените в микроструктурата, причинени от топлина, могат да повлияят на повърхностната енергия и образуването на пасивни филми върху стоманената повърхност.
Например някои процеси на термична обработка могат да причинят отделяне на легиращи елементи, което може да повлияе на корозионните свойства. В някои случаи мартензитните стомани, произведени чрез закаляване, могат да бъдат по-податливи на корозия в сравнение със стоманите с по-хомогенна микроструктура. Въпреки това, подходящото темпериране и последващи довършителни обработки могат да подобрят устойчивостта на корозия.
В допълнение може да се използва термична обработка за образуване на защитен оксиден слой върху стоманената повърхност. Например, азотирането е процес на топлинна обработка, при който азотът се разпространява в стоманената повърхност при относително ниска температура. Това образува твърд, устойчив на износване и корозия нитриден слой върху повърхността на стоманената износваща се част.
НашитеНапречно и изгубено накрайник за отливане с восъкмогат да бъдат подложени на специална топлинна обработка и процеси на повърхностно довършване, за да се подобри тяхната устойчивост на корозия, особено за приложения в тежки среди, където излагането на влага и химикали е често срещано явление.
Устойчивост на умора
Умората е друг важен фактор, който трябва да се има предвид при стоманените износващи се части, особено тези, подложени на циклично натоварване. Топлинната обработка може да окаже значително влияние върху устойчивостта на умора на стоманата.
Микроструктурата и остатъчните напрежения в стоманата играят решаваща роля за устойчивостта на умора. Както бе споменато по-рано, мартензитните стомани с високи вътрешни напрежения могат да бъдат по-склонни към напукване от умора. Правилното темпериране може да облекчи тези напрежения и да подобри живота на частта от умора.
В допълнение, размерът на зърното на стоманата, който може да бъде повлиян от топлинна обработка, също влияе върху устойчивостта на умора. Като цяло финозърнестите стомани имат по-добри свойства на умора в сравнение с едрозърнестите стомани. Процесите на нагряване и охлаждане могат да бъдат оптимизирани, за да се контролира растежа на зърната и да се получи финозърнеста микроструктура.
Например, при проектирането и производството на нашите износващи се стоманени части, ние внимателно избираме параметрите на термична обработка, за да подобрим тяхната устойчивост на умора, като гарантираме, че те могат да издържат на дългосрочно циклично натоварване без преждевременна повреда.
Заключение
Въздействието на топлината върху свойствата на стоманените износващи се части е широкообхватно и комплексно. От промените в микроструктурата до въздействията върху твърдостта, здравината, стабилността на размерите, устойчивостта на корозия и устойчивостта на умора, топлинната обработка е критична стъпка в производството на висококачествени износващи се части от стомана.
Като водещ доставчик на износващи се части от стомана, ние имаме задълбочени познания и опит в процесите на термична обработка. Ние използваме най-съвременно оборудване и техники, за да гарантираме, че нашите продукти отговарят на най-високите стандарти по отношение на производителност и надеждност.
Ако сте на пазара за износващи се части от висококачествена стомана, ви каним да се свържете с нас за обсъждане на обществени поръчки. Нашият екип от експерти е готов да работи с вас, за да разбере вашите специфични изисквания и да предостави най-добрите решения.
Референции
- Наръчник на ASM, том 4: Термична обработка. ASM International.
- Callister, WD, & Rethwisch, DG (2017). Материалознание и инженерство: Въведение. Уайли.
- Totten, GE, & Howes, MA (2006). Наръчник за термична обработка на стомана: процеси и процедури. CRC Press.
