5-2 نمودار شماتیک مراحل عملیات حرارتی فولاد ابزار برای سختکاری نهایی.
5-2 نمودار شماتیک مراحل عملیات حرارتی فولاد ابزار برای سختکاری نهایی.
سختکاری فولادهای ابزار، همانطور که در شکل 5-2 نشان داده شده است، با سه مرحله عملیات حرارتی انجام می شود: آستنیته کردن، سرد کردن یا کوئنچ کردن برای تشکیل مارتنزیت، و تمپر کردن. هر مرحله عملیات حرارتی تغییرات عمده ای در ریزساختار ایجاد می کند که وقتی به درستی کنترل شود منجر به خواص نهایی مورد نیاز برای یک کاربرد خاص می شود. با این حال، تغییرات ریزساختاری به یک چارچوب از تغییرات ابعادی که در آن انجام می شود، کمک می کند. این تغییرات همچنین باید کنترل شود تا اعوجاج، تنشهای پسماند و احتمالاً ترکخوردگی در مراحل نهایی عملیات حرارتی به حداقل برسد.
5-8 – اتساع فولاد با 1 درصد کربن در هنگام گرم کردن و همچنین اهسته سرد کردن (نقطه چین) یا کوئنچ کردن (خط ممتد)
انبساط حرارتی در حرارت دادن تا دمای Ac1 برای فولاد رخ می دهد. در آن نقطه، انقباض اتفاق میافتد؛ زیرا آستنیت، با ساختار کریستالی فشرده، جایگزین فریت، با ساختار کریستالی بازتر می شود. هنگامی که فریت به طور کامل با آستنیت جایگزین می شود، انبساط حرارتی دوباره با ادامه حرارت دادن آستنیت و هر کاربید باقی مانده رخ می دهد.
هنگام سرد کردن، ریزساختار آستنیت و کاربید منقبض می شوند. اگر سرعت سرد کردن کم باشد، همانطور که برای آنیل کردن وجود دارد، آستنیت شروع به تبدیل شدن به فریت و کاربیدهای اضافی در دمای Ar1 برای فولاد میکند. تشکیل ریزساختار فریت-کاربید باعث انبساط می شود، همانطور که با خط چین در شکل 5-8 نشان داده شده است، و هنگامی که تبدیل آستنیت به فریت و سمانتیت کامل شد، انقباض حرارتی دوباره رخ می دهد.
در نهایت، در دمای Ms برای فولاد، مارتنزیت شکل میگیرد و انبساط قابل توجهی در دمای پایین رخ میدهد، زیرا ساختار کریستالی مارتنزیت جایگزین آستنیت میشود. چگالی و ویژگیهای انبساط حرارتی فولادهای ابزار وابسته به آلیاژ هستند و جدول 5-2 این ویژگیها را برای فولادهای ابزار انتخابی فهرست میکند.
تنوع زیاد ترکیب شیمیایی انواع مختلف فولادهای ابزار باعث می شود که تغییرات ریزساختاری در محدوده های مختلف دما و شرایط گرمایش و سرمایش انجام شود. پارامترهای عملیات حرارتی ویژه توصیه شده برای هر دسته از فولادهای ابزار در جدول 5-3 آورده شده است.
آستنیته کردن برای سختکاری با حرارت دادن ریزساختارهای کروی کاربید-فریت فولادهای ابزار تا دمای آستنیته مناسب انجام می شود. استفاده از نمودار Fe-C برای فولادهای ابزار آلیاژی تقریبی است و میدان دو فازی آستنیت-کاربید ممکن است به طور قابل توجهی به میزان کربن کمتر و دماهای بالاتر توسط عناصر تشکیل دهنده کاربید قوی که معمولاً برای فولادهای ابزار استفاده می شود گسترش یابد.
اولین نکته در مورد آستنیته کردن فولادهای ابزار، نیاز به پیش گرم کردن بسیاری از گریدهای الیاژی است. یک ریزساختار فولادی آنیل شده در اثر حرارت تا دمای آستنیته منبسط می شود و در طول تشکیل آستنیت منقبض می شود.اگر دمای قطعه یکنواخت نباشد، در نتیجه اختلاف دما بین سطح و داخل، تغییر ابعاد در زمان های مختلف به عنوان تابعی از موقعیت رخ می دهد و تغییرات موضعی ممکن است باعث ایجاد تنش شود. به عنوان مثال، مناطقی که به سرعت در حال انبساط هستند، به دلیل موقعیت و دمای بالاتر، باعث ایجاد تنش کششی در مناطقی می شود که به سرعت منبسط نشده اند. این تنش ممکن است باعث سیلان پلاستیک یا اعوجاج شود و اگر به اندازه کافی زیاد باشد، ممکن است باعث ترک خوردگی شود، به ویژه در فولادهای ابزار پرآلیاژ با محتوای کاربید بالا و شکل پذیری گرم و مقاومت در برابر شکست کم. پیش گرم کردن، دمای یکنواخت را در سرتاسر قطعه کار قبل از گرم شدن تا دمای آستنیته نهایی ایجاد می کند و شوک حرارتی و تغییرات ابعادی موضعی را که با گرم کردن مستقیم قطعه کار سرد تا دمای سخت شدن ایجاد می شود، به حداقل می رساند. همه ابزارها نیاز به پیش گرم کردن ندارند. به عنوان مثال، قطعات کوچکی که در آنها گرادیان دما در گرم کردن حداقل است، و قطعاتی با هندسه ساده که تمرکز تنش را به دلیل تغییرات مقطع به حداقل میرسانند، ممکن است نیازی به پیش گرم کردن نداشته باشند. در مقابل، فولادهای ابزار تندبر سخت شده در حمام نمک ممکن است در معرض دو مرحله پیش گرم قرار گیرند. مراحل پیش گرم در زیر حداقل دمای بحرانی، قبل از تشکیل آستنیت انجام میشود و مرحله دیگر بعد از تشکیل آستنیت، قبل از حرارت دادن تا دمای آستنیته نهایی انجام می شود که برای فولادهای تندبر بسیار بالا است. پیش گرم کردن، دمای یکنواخت را در سرتاسر قطعه کار قبل از گرم شدن تا دمای آستنیته نهایی ایجاد می کند و شوک حرارتی و تغییرات ابعادی موضعی را به حداقل می رساند. پیش گرم کردن و آستنیته نهایی معمولاً در حمام های نمک مجاور یا کوره های تنظیم شده در دماهای مربوطه انجام می شود، اما بسته به نیاز تولید ممکن است در یک کوره نیز انجام شود. آستنیته کردن به منظور سختکاری باید چندین عملکرد مهم را برای مراحل بعدی عملیات حرارتی کوئنچ و تمپر انجام دهد:
اندازه دانه آستنیتی را کنترل می کند تا از درشت شدن و کاهش مقاومت در برابر شکست ناشی از آن جلوگیری شود.
قابل توجه است که همه این عملکردهای بسیار حیاتی در طی حرارت دادن در محدوده دمایی توصیه شده برای سختکاری گروههای فولادهای ابزار انجام می شود. کلید آستنیته کردن موفقیت آمیز کنترل میزان انحلال کاربید آلیاژی است زیرا ترکیب فولاد ابزار در دماهای بالا به تعادل نزدیک می شود. با حل شدن کاربیدهای آلیاژی، عناصر آلیاژی و کربن که زمانی کاربیدها را تشکیل می دادند، به آستنیت تقسیم می شوند. بنابراین، نه تنها کسر حجمی کاربیدها کنترل می شود، بلکه شیمی آستنیت نیز کنترل می شود، که سختی پذیری، دمای Ms، محتوای آستنیت حفظ شده و پتانسیل سخت شدن ثانویه را کنترل می کند.
شکل 5-10 نمودار شماتیک مراحل عملیات حرارتی فولاد ابزار تندبر با دو مرحله پیش گرم.
جدول (5-2) چگالی و انبساط حرارتی فولاد ابزار انتخابی
جدول(5-3) دماها و روش های سختکاری و تمپر برای فولادهای ابزار
شکل 5-9 نمودار فاز Fe-C نشان دهنده حداکثر دما برای استنیت جهت سختکاری فولاد ابزار
لورم ایپسوم متن ساختگی با تولید سادگی نامفهوم از صنعت چاپ و با استفاده از طراحان گرافیک است. چاپگرها و متون بلکه روزنامه و مجله در ستون و سطرآنچنان که لازم است
جیمز, مشتری
لورم ایپسوم متن ساختگی با تولید سادگی نامفهوم از صنعت چاپ و با استفاده از طراحان گرافیک است. چاپگرها و متون بلکه روزنامه و مجله در ستون و سطرآنچنان که لازم است
پاتریک, مشتری
لورم ایپسوم متن ساختگی با تولید سادگی نامفهوم از صنعت چاپ و با استفاده از طراحان گرافیک است. چاپگرها و متون بلکه روزنامه و مجله در ستون و سطرآنچنان که لازم است
میشایل, Customer
لورم ایپسوم متن ساختگی با تولید سادگی نامفهوم از صنعت چاپ و با استفاده از طراحان گرافیک است. چاپگرها و متون بلکه روزنامه و مجله در ستون و سطرآنچنان که لازم است
جان, مشتری