Bespreken van onvoldoende hardheid na het blussen

 

Bij warmtebehandelingsprocessen van metaal is afschrikken een belangrijke stap bij het vergroten van de hardheid en sterkte van metalen materialen. Bij praktische werkzaamheden is onvoldoende hardheid na het blussen echter een veelvoorkomend probleem dat rechtstreeks van invloed is op de prestaties van het materiaal en de uiteindelijke kwaliteit van het product. Dit artikel gaat dieper in op de oorzaken van onvoldoende hardheid na het blussen, de mogelijke gevolgen en effectieve oplossingen.

 

 

I Oorzaken van onvoldoende hardheid na het blussen

 

De redenen voor onvoldoende hardheid na het blussen zijn divers en omvatten meerdere aspecten, zoals verwarming, koeling, het materiaal zelf en operationele processen.

 

1. Onvoldoende of ongelijkmatige verwarmingstemperatuur

De verwarmingstemperatuur tijdens het afschrikproces is cruciaal voor de uiteindelijke hardheid. Als de verwarmingstemperatuur te laag of ongelijkmatig is, zal dit leiden tot een onvoldoende transformatie van austeniet in het materiaal, waardoor de hardheid na het blussen wordt beïnvloed. Als de verwarming onvoldoende is, is het mogelijk dat het ferriet in het materiaal niet volledig is opgelost, en dit onopgeloste ferriet zal de afschrikhardheid verlagen.

 

▲ Effecten van verwarmings- en temperatuurtemperaturen op het resterende austenietgehalte

 

 

▲ Martensiet

 

Figuur 1 toont de microstructuur van een kraan van koolstofstaal bij een lage verwarmingstemperatuur of een korte houdtijd. Het is duidelijk dat als gevolg van de lage verwarmingstemperatuur of de korte verblijftijd perliet in het staal verandert in austeniet, terwijl ferriet overblijft. Na het blussen transformeert het austeniet naar martensiet, waarbij ferriet als ets verschijnt. Wanneer hypoeutectoïde staal te snel wordt verwarmd of te kort wordt vastgehouden, zal dit resulteren in een ongelijkmatig koolstofgehalte in het gevormde austeniet, wat leidt tot een martensietstructuur met zwarte en witte fasen na het blussen, zoals weergegeven in figuur 2.

 

2. Onvoldoende koelsnelheid

De hardheid na het blussen hangt grotendeels af van de afkoelsnelheid. Als de afkoelsnelheid te laag is, krijgt austeniet de kans om te transformeren in perliet of bainiet, die een lagere hardheid hebben, in plaats van het gewenste martensiet. Bovendien zullen het koelvermogen, de temperatuur en de stroomsnelheid van het afschrikmedium ook de afkoelsnelheid beïnvloeden, waardoor de afschrikhardheid wordt beïnvloed.

 

3. Ongepaste chemische samenstelling van het materiaal

De chemische samenstelling van het materiaal heeft rechtstreeks invloed op de blusprestaties. Een onvoldoende koolstofgehalte of te weinig legeringselementen in staal kunnen bijvoorbeeld leiden tot onvoldoende hardheid na het blussen. Koolstof is een van de belangrijkste elementen voor het vormen van martensiet, terwijl legeringselementen de korrels kunnen verfijnen en de hardbaarheid kunnen verbeteren.

 

4. Ongepaste selectie van blusmedium

Verschillende staalsoorten vereisen verschillende blusmedia. Als het afschrikmedium niet geschikt is, bijvoorbeeld als het onvoldoende koelvermogen heeft of een onjuiste temperatuurbeheersing, kan dit na het afschrikken leiden tot onvoldoende hardheid. Als bij staalsoorten met een hoge hardbaarheid bijvoorbeeld een zwak koelende olie als blusmedium wordt gebruikt, kan dit resulteren in een onvoldoende hardheid.

 

▲ Koelsnelheden van staal in verschillende media

 

5. Ontkoling en oxidatie

Als er vóór het afschrikken ontkoling of oxidatie plaatsvindt op het oppervlak van het materiaal, kan dit de hardheid na het afschrikken aanzienlijk verminderen. Ontkoling vermindert het koolstofgehalte op het staaloppervlak, terwijl oxidatie ijzeroxideaanslag genereert, die beide het bluseffect kunnen beïnvloeden.

 

6. Onjuiste operationele praktijken

Aspecten van de operationele praktijk tijdens het afschrikproces, zoals de beladingsdichtheid, de losmethoden en de temperatuurregeling van koelwater of olie, kunnen ook de afschrikhardheid beïnvloeden. Dichtbelaste werkstukken kunnen bijvoorbeeld leiden tot ongelijkmatige koeling, en als de temperatuur van het werkstuk bij het lossen te hoog of te laag is, kan dit het afschrikeffect beïnvloeden.

 

 

II Impact van onvoldoende hardheid na het blussen

 

Onvoldoende hardheid na het blussen heeft een aanzienlijke invloed op de prestaties van materialen en de uiteindelijke kwaliteit van producten.

 

1. Verminderde hardheid en slijtvastheid

Onvoldoende hardheid leidt direct tot een afname van de hardheid en slijtvastheid van het materiaal, waardoor het vermogen om slijtage tijdens gebruik te weerstaan ​​wordt aangetast.

 

2. Verkorte levensduur

Voor gereedschappen zoals mallen en snijgereedschappen die een hoge hardheid en slijtvastheid vereisen, kan een onvoldoende afschrikhardheid de levensduur ervan aanzienlijk verkorten. De matrijsoppervlakken kunnen gemakkelijk slijten en vervormen, terwijl snijgereedschappen snel kunnen verslijten als gevolg van onvoldoende hardheid.

 

3. Impact op de algehele productkwaliteit

Afschrikken is een cruciale stap bij de warmtebehandeling van metalen; onvoldoende hardheid heeft een directe invloed op de algehele kwaliteit van het product. In de automobielindustrie kan onvoldoende hardheid na het blussen bijvoorbeeld leiden tot onvoldoende sterkte van componenten, waardoor de veiligheid en betrouwbaarheid van het hele voertuig worden aangetast.

 

 

III-oplossingen

 

Om het probleem van onvoldoende hardheid na het blussen aan te pakken, kunnen verschillende benaderingen worden overwogen:

 

1. Optimaliseer verwarmingsprocessen

Zorg ervoor dat de verwarmingstemperatuur voldoende en uniform is. Het nauwkeurig regelen van de verwarmingstemperatuur en de verblijftijd zorgt voor een adequate en uniforme transformatie van austeniet in het materiaal.

 

2. Verhoog de koelsnelheid

Kies blusmedia met sterkere koelmogelijkheden of verhoog de stroomsnelheid van het blusmedium. Besteed bovendien aandacht aan het regelen van de temperatuur van het blusmedium om een ​​stabiele koelcapaciteit te behouden.

 

3. Pas de chemische samenstelling van materialen aan

Pas de chemische samenstelling van materialen aan volgens specifieke vereisten, zoals het verhogen van het koolstofgehalte of het gehalte aan legeringselementen, om de hardbaarheid en hardheid van het materiaal te verbeteren.

 

4. Selecteer het juiste blusmedium

Kies geschikte blusmedia op basis van het type en de grootte van het materiaal. Voor staal met een hoge hardbaarheid kunnen bijvoorbeeld sterkere koelwater- of zoutbaden als blusmedium worden gekozen.

 

5. Verbeter de oppervlaktebescherming

Behandel het oppervlak van het materiaal vóór het afschrikken om ontkoling en oxidatie te voorkomen. Methoden zoals het gebruik van een oxidatievrije verwarmingsoven met een beschermende atmosfeer of vacuümverwarming en afschrikken kunnen het oppervlak van het materiaal helpen beschermen.

 

6. Optimaliseer operationele praktijken

Let tijdens het afschrikproces op details zoals de beladingsdichtheid, de losmethoden en de temperatuurregeling van het koelwater of de olie. Zorg ervoor dat het blusproces soepel verloopt met stabiele en betrouwbare effecten.

 

7. Gebruik dubbele afschrik- of tempereerprocessen

Overweeg indien nodig dubbele afschrikprocessen of temperbehandelingen toe te passen om de hardheid van het materiaal en de uitgebreide prestaties te verbeteren. Dubbel afschrikken kan zowel de hardheid als de taaiheid verbeteren door twee ronden van afschrikken, terwijl temperen de taaiheid en plasticiteit van het materiaal kan verbeteren terwijl een bepaald hardheidsniveau behouden blijft.

 

Onvoldoende hardheid na het blussen is een complex probleem dat een veelzijdige aanpak vereist om op te lossen. Bij de daadwerkelijke productie is het essentieel om op basis van specifieke omstandigheden uitgebreid rekening te houden met verschillende factoren en passende maatregelen te nemen om ervoor te zorgen dat het bluseffect voldoet aan de ontwerpvereisten.