Kalenie a temperovanie: Proces tepelného spracovania ocele a optimalizácia výkonu
Kalenie a popúšťanie (kalenie + popúšťanie) je bežný proces tepelného spracovania ocele, ktorý sa zvyčajne používa na zlepšenie vlastností ocele. Hlavným účelom kalenia a popúšťania je dosiahnuť vyváženú organizačnú štruktúru ocele pomocou vhodných procesov ohrevu a chladenia, čím sa zlepší jej pevnosť, tvrdosť a húževnatosť. Tento proces zvyčajne zahŕňa nasledujúce kroky:
- Ohrev (austenitizácia): Oceľ sa najskôr zahreje nad svoju kritickú teplotu (tj austenitizačnú teplotu), čo spôsobí jej úplnú transformáciu na austenit (austenit), čo je vysokoteplotná oceľová konštrukcia.
- Namáčanie: Oceľ sa určitý čas udržiava pri vysokej teplote, aby sa zabezpečila homogenizácia konštrukcie. Tento krok pomáha zlepšiť vytvrditeľnosť materiálu.
- Chladenie (kalenie): Oceľ sa rýchlo ochladzuje, čím sa austenit rýchlo premieňa na martenzit, čím sa zvyšuje tvrdosť. Výber chladiaceho média a riadenie rýchlosti chladenia sú veľmi dôležité pre úspech procesu kalenia a temperovania.
- Popúšťanie: Kalená a popúšťaná oceľ je zvyčajne príliš krehká a tvrdá, preto je potrebné ju popúšťať, aby sa znížila tvrdosť a zlepšila sa húževnatosť. Tento krok zahŕňa opätovné zahriatie ocele na nižšiu teplotu, jej udržiavanie v teple po určitú dobu a následné ochladenie.
Kalená a popúšťaná oceľ má vyššiu pevnosť a tvrdosť pri zachovaní určitého stupňa húževnatosti. Vďaka tomu je vhodný pre mnohé inžinierske aplikácie, najmä tam, kde sa vyžaduje rovnováha medzi pevnosťou a húževnatosťou. Je potrebné poznamenať, že rôzne druhy ocele a rôzne parametre kalenia a popúšťania (teplota, čas, rýchlosť chladenia atď.) budú mať za následok rôzne vlastnosti. Preto pri vykonávaní kalenia a popúšťania musí byť vypracovaný vhodný plán procesu na základe špecifického zloženia zliatiny a požiadaviek na aplikáciu. Uhlíková oceľ sa často používa bez konečného tepelného spracovania, ale môže byť žíhaná, normalizovaná, cementovaná alebo temperovaná, aby sa zlepšili jej výrobné a mechanické vlastnosti.
Mäkká oceľ ss400
SSS400/Q235 je obyčajná nízkouhlíková konštrukčná oceľ s obsahom uhlíka medzi 0,12 % a 0,2 %, čo je ekvivalent ocele č. 10 a č. 20. Teoreticky sa môže kaliť, aby sa získal martenzit, ale kvôli martenzitickému uhlíku je presýtenie veľmi nízke a tvrdosť po kalení je veľmi nízka, len asi 170 HBS. Tvrdosť tejto ocele v stave dodávky je asi 144 HBS (bola normalizovaná pred opustením továrne). Je vidieť, že pri kalení Q235 nie je nárast pevnosti a tvrdosti zrejmý a musí tiež čeliť nevýhodám tepelného spracovania, ako sú deformácia, praskanie, oxidácia, oduhličenie a náklady na tepelné spracovanie, čo je dosť neekonomické. Ss400 Mild Steel sa vo všeobecnosti nakupuje bez tepelného spracovania. Vo všeobecnosti sa používa v inžinierskych projektoch, kde je potrebné veľké množstvo ocele. Množstvo je obrovské. Zvyčajne sa používa po valcovaní za tepla. Valcovanie za tepla znamená normalizáciu tepelného spracovania. Existuje niekoľko dôvodov, prečo tepelne nespracovať:
- Tieto príležitosti si nevyžadujú vysoké mechanické požiadavky.
- Objem oceľových komponentov je príliš veľký a tepelné spracovanie nie je praktické.
- Materiál je lacný, požiadavky na kvalitu sú relatívne nízke a ide o nízkouhlíkovú oceľ, takže účinok tepelného spracovania nie je príliš dobrý.
- Ak musíte na vytvrdenie použiť Q235, môžete ho iba nauhličiť, ale nie je to cenovo výhodné.
Uhlíková oceľ 1045/S45C
Oceľ 1045/S45C je bežne používaná stredne uhlíková kalená a temperovaná konštrukčná oceľ. Studená plasticita tejto ocele je priemerná. Žíhanie a normalizácia sú o niečo lepšie ako kalenie a popúšťanie. Má vyššiu pevnosť a lepšiu opracovateľnosť. Po vhodnom tepelnom spracovaní môže získať určitý stupeň húževnatosti, plasticity a odolnosti proti opotrebeniu. Zdroj materiálu pohodlný. Vhodné na zváranie vodíkom a argónové oblúkové zváranie, nie však vhodné na zváranie plynom. Pred zváraním sa vyžaduje predhriatie a po zváraní by sa malo vykonať žíhanie na uvoľnenie napätia. Normalizácia môže zlepšiť rezný výkon polotovarov s tvrdosťou menšou ako 160HBS. Po spracovaní kalením a popúšťaním by mali byť komplexné mechanické vlastnosti tejto ocele optimalizované v porovnaní s inými stredne uhlíkovými konštrukčnými oceľami. Prekaliteľnosť tejto ocele je však nízka. Kritický vytvrditeľný priemer vo vode je 12 ~ 17 mm a má tendenciu praskať počas kalenia vodou. Keď je priemer väčší ako 80 mm, jeho mechanické vlastnosti sú po kalení a temperovaní alebo normalizácii podobné. Vyššiu pevnosť a húževnatosť možno získať po kalení a temperovaní pre stredné a malé časti foriem.
Použitie uhlíkovej ocele 1045/S45C:
- Môže byť použitý ako jeden z materiálov na výrobu klinových kľúčov DIN 6883-1956; možno použiť na výrobu skrutiek triedy 8.8 a 9.8 M16 a nižšej, skrutiek triedy 10.9 a M22 a nižšej, matíc triedy 8, 9 a 10 a podložiek triedy 300HV, pozri JC/T 5057.{15}} .
- Možno použiť na výrobu veľkých šesťhranných skrutiek s vysokou pevnosťou pre oceľové konštrukcie triedy 8.8S M20 a nižšej, veľkých šesťhranných matíc triedy 10H alebo 8H a vysokopevnostných podložiek výkonnostnej triedy 35~45HRC. Pozrite si GB/T 1231-2006.
25CrMo4/35CrMo4/42CrMo4Oceľ Q+T
Vyššie uvedené materiály sú všetky nízkouhlíkové legované ocele, ktoré obsahujú legované prvky, ako je chróm a molybdén, a majú vysokú kaliteľnosť a žiadnu krehkosť pri popúšťaní. Legovaná oceľ 25CrMo4 má dostatočnú pevnosť pri vysokých teplotách pod 500 stupňov, veľmi dobrú zvárateľnosť, malú tendenciu vytvárať studené trhliny a dobrú opracovateľnosť a plasticitu deformácie za studena. Oceľ 35CrMo4 sa všeobecne používa v kalenom a temperovanom alebo nauhličovanom a kalenom stave. Špecifikácie tepelného spracovania pre túto oceľ: kalenie pri 880 stupňoch, chladenie vodou, chladenie oleja; temperovanie na 500 stupňov, vodné chladenie, olejové chladenie. Legovaná oceľ 42CrMo4 sa používa na výrobu vysokotlakových potrubí a rôznych spojovacích prvkov a nauhličovaných dielov vyššej triedy, ako sú ozubené kolesá a hriadele, ktoré pracujú v nekorozívnych médiách a médiách s prevádzkovými teplotami pod 250 stupňov a obsahujúcich zmesi dusíka a vodíka.
