Das Abschrecken eines quadratischen oder rechteckigen Rohrs sieht von außen wie ein einziger Vorgang aus: - Erhitzen Sie es, lassen Sie es in Flüssigkeit fallen und ziehen Sie es kräftig heraus. In der Produktion handelt es sich um eine Abfolge separater Entscheidungen, und ein Fehler bei einer dieser Entscheidungen zeigt sich entweder in einem verbogenen Rohr, einem ungleichmäßigen Härtewert oder einem Riss, der erst sichtbar war, als das Teil seinen Dienst versagte. Hierbei handelt es sich um eine Zusammenfassung der Kontrollpunkte, die tatsächlich über das Ergebnis entscheiden. Sie basiert auf der Produktionspraxis und nicht auf der Tabelle der mechanischen Eigenschaften der Sorte.
Warum bestimmt die Ausrichtung der Heizung, ob ein schlankes Rohr gerade herauskommt?
Ein schlankes Rohr, das horizontal erhitzt wird, sei es in einem Kammerofen oder in einem Bad, sackt unter seinem Eigengewicht leicht durch, sobald es die Temperatur erreicht, und verliert an Steifheit. - Stahl verliert einen erheblichen Teil seines Elastizitätsmoduls bei Raumtemperatur,- lange bevor er die typische Härtungstemperatur erreicht, und ein langes, nicht unterstütztes Rohr wird sich messbar verbiegen, selbst wenn es allein unter seinem Eigengewicht allein steht.Durch die vertikale Aufhängung des Rohrs in einem Salzbadofen oder einem Schachtofen wird dieses Biegemoment vollständig eliminiert- Das Rohr hängt unter axialer Spannung und ruht nicht über einer horizontalen Spannweite, sodass es keine Eigengewichtsablenkung gibt, die nachträglich korrigiert werden muss.
Dies ist am wichtigsten für das Verhältnis von Länge-zu-Querschnitt-, bei dem die horizontalen Stützpunkte sonst im Verhältnis zur Steifigkeit des Abschnitts weit auseinander liegen würden. Ein kurzer, gedrungener Abschnitt verträgt horizontale Erwärmung ohne große Folgen; bei einem langen, dünnwandigen Rohr ist dies nicht der Fall. Die Entscheidung über die Heizausrichtung sollte anhand der Schlankheit des jeweiligen Rohrs getroffen werden und nicht als Richtlinie für den Deckenofen angewendet werden.
Wie sollten Ofenladungen unterschiedlicher-Größe angeordnet und zeitlich abgestimmt werden?
Bei der Produktion von Öfen wird selten eine Teilegröße nach der anderen produziert. Wenn sich Abschnitte unterschiedlicher Querschnittsgröße eine Ofenladung teilen,Die kleineren Abschnitte sollten am äußeren Ende der Ofenkammer liegen und nicht im Inneren vergraben sein- Sie erreichen die Temperatur schneller, weil sie weniger Masse zum Erhitzen haben, und wenn sie so positioniert sind, dass sie leicht entfernt werden können, können sie gezogen und abgeschreckt werden, sobald sie die Temperatur erreicht haben, ohne die größeren Stücke, die sich noch erhitzen, zu stören.
Die praktische Konsequenz eines Fehlers liegt auf der Hand: Wenn kleine und große Teile ohne Entfernungsplan gemischt werden, überhitzen entweder die kleinen Teile, während sie auf die großen warten, oder die großen Teile werden früh herausgezogen und unter -Temperatur abgeschreckt.Sowohl große als auch kleine Teile sollten zeitlich getrennt voneinander entfernt werden, wobei die Ofenbeschickung physisch so angeordnet ist, dass diese Trennung möglich ist, anstatt an der Ofentür improvisiert zu werden.
Warum muss das Ladungsgewicht mit der Ofenleistung übereinstimmen?
Ein Ofen hat eine feste Heizleistung. Laden Sie ihn über das hinaus, was die Leistung aushalten kann, und die Ofentemperatur sinkt, wenn die Ladung zugeführt wird - Der Ofen muss einige Zeit damit verbringen, sich auf den Sollwert zu erholen, bevor die Teile tatsächlich mit der vorgesehenen Geschwindigkeit zu erhitzen beginnen.Das Aufheizen einer übergroßen Ladung dauert nicht nur länger; Dies bedeutet auch, dass die Teile länger bei einer niedrigeren-als-geplanten Temperatur bleiben, was das Austenitisierungsverhalten in einer Weise verändert, die im Nachhinein schwer zu korrigieren ist.
Die praktische Regel besteht darin, die Ladung auf die tatsächliche Nennleistung des Ofens zu dimensionieren, nicht auf sein Kammervolumen. - Ein Ofen kann oft physisch mehr Material aufnehmen, als er mit der vorgesehenen Geschwindigkeit erhitzen kann. Wenn eine höhere Ladung unvermeidbar ist, muss die Heizzeit verlängert werden, um den anfänglichen Temperaturabfall auszugleichen. Diese Verlängerung sollte in den Prozessplan eingebaut werden und nicht durch Herausziehen eines Teils mit Untertemperatur entdeckt werden.
Wie sollte die Abschrecktemperatur innerhalb des Sortenbereichs ausgewählt werden?
Die meisten Stahlsorten geben einen Abschrecktemperaturbereich anstelle einer einzelnen Zahl an, und die Auswahl innerhalb dieses Bereichs sollte sich nach dem Abschreckmedium richten und nicht festgelegt sein, unabhängig davon, in was das Teil abgeschreckt wird.Beim Abschrecken mit Wasser oder Sole wird die Wärme so schnell abgeführt, dass das untere Ende des Temperaturbereichs normalerweise ausreicht- Das Erreichen des oberen Bereichs zusätzlich zu einer bereits-starken Abschreckung erhöht das Risiko von Rissen und Verformungen, ohne dass sich dadurch ein nennenswerter Härtevorteil ergibt.Das Abschrecken mit Öl oder geschmolzenem Salz führt die Wärme sanfter ab, daher wird im Allgemeinen das obere Ende des Bereichs verwendetum sicherzustellen, dass die langsamere Abkühlgeschwindigkeit dennoch die volle Aushärtetiefe erreicht.
Hierbei handelt es sich um eine mittel-angepasste Entscheidung, und die Behandlung als eine einzige feste Zahl, unabhängig davon, in welche Flüssigkeit das Teil gelangt, ist eine der häufigsten Ursachen für inkonsistente Härteergebnisse zwischen zwei Chargen, die auf Papier gemäß derselben Spezifikation verarbeitet wurden.
Was steuert den Übertragungszeitpunkt bei der (unterbrochenen) Abschreckung mit zwei -Medien?
Duales{0}}mittleres Abschrecken - zuerst mit Wasser oder Salzlösung, gefolgt von Öl oder geschmolzenem Salz - wird speziell verwendet, um die schnelle anfängliche Abkühlgeschwindigkeit zu erreichen, die zur Vermeidung einer Perlitumwandlung erforderlich ist, und gleichzeitig das Rissrisiko zu vermeiden, das mit dieser schnellen Abkühlgeschwindigkeit über den gesamten Bereich der Martensitumwandlung verbunden ist.Die Verweilzeit im ersten Medium folgt der gleichen Temperatur--und-Abschnittslogik wie für das Abschrecken einzelner-Medien; Die Übertragung zwischen Medien ist der Teil, der einer separaten Steuerung bedarf.
Diese Übertragung sollte etwa 0,5 bis 2 Sekunden dauern- lang genug, um das Teil zu bewegen, ohne es fallen zu lassen, kurz genug, damit die Oberfläche keine Zeit hat, die Temperatur zu erholen (Rekaleszenz), bevor sie in das zweite Medium eintritt. Eine langsame Übertragung macht den Zweck des ersten Mediums zunichte, da die Oberfläche sich wieder erwärmen kann, bevor die zweite Abkühlstufe beginnt. Eine zu abrupte Übertragung birgt die Gefahr eines mechanischen Schocks für ein Teil, das bereits eine Verfestigungstransformation durchlaufen hat. Die folgende Zeitleiste zeigt, wo sich dieser Transfer im Verhältnis zu den Martensit-Startpunkten (Ms) und -Endpunkten (Mf) befindet, um die herum die gesamte Sequenz aufgebaut ist.
Wie schützt man die Oberfläche beim Erhitzen vor Oxidation und Entkohlung?
Das Erhitzen von Stahl an der Luft bei Härtetemperatur bewirkt gleichzeitig zwei Dinge an der Oberfläche: Sauerstoff reagiert mit der Oberfläche unter Bildung von Zunder, und Kohlenstoff diffundiert schneller aus der Oberflächenschicht, als er wieder aufgefüllt werden kann, wodurch eine entkohlte Haut mit einem geringeren Kohlenstoffgehalt - und daher einer geringeren erreichbaren Härte - als im Kern zurückbleibt.Bei Rohroberflächen, bei denen dies nicht toleriert werden kann, sollte das Erhitzen in einem ordnungsgemäß gewarteten Salzbadofen oder einem Ofen mit Schutzatmosphäre erfolgenBeides begrenzt die Einwirkung von freiem Sauerstoff auf die Oberfläche.
Wenn beides nicht verfügbar ist, kann ein Luft-{0}}Widerstandsofen weiterhin verwendet werden, allerdings nur mit vorhandenen Schutzmaßnahmen - einer Packungsbeschichtung, einem -Oxidationsschutzmittel oder einer Opferumhüllung -, da das Erhitzen an der Luft ohne jeglichen Schutz die Oberflächenschicht bis zu einer Tiefe entkohlt, die von Zeit und Temperatur abhängt und diese Tiefe ohne einen spezifischen Prozessversuch schwer genau vorherzusagen ist.
Warum sollte das Rohr beim Eintauchen bewegt und nicht geschwenkt werden?
Sobald ein vertikal aufgehängtes Rohr in das Abschreckmedium eintritt,Es sollte mit kleinen, kontrollierten Auf-{0}}und-Abwärtsbewegungen bewegt werden, anstatt es schwingen zu lassenSeite an Seite. Durch die Schwingbewegung entsteht eine ungleichmäßige lokale Strömung des Abschreckmediums gegen verschiedene Flächen des Rohrs, während es sich durch die Flüssigkeit bewegt, wodurch diese Flächen unterschiedlich schnell abgekühlt werden - und eine ungleichmäßige Abkühlungsrate um den Querschnitt herum - trägt direkt zur Verformung und zum Ungleichgewicht der Eigenspannungen zwischen den Flächen bei.
Im Gegensatz dazu sorgt ein kontrollierter vertikaler Hub dafür, dass der Fluss des Abschreckmediums relativ gleichmäßig über den gesamten Umfang des Abschnitts fließt, während es durch die Flüssigkeit fließt. Dies ist der gesamte Punkt, an dem das Teil überhaupt bewegt wird. - Rühren dient dazu, die Dampfdecke abzustreifen, die sich andernfalls an einer stationären Oberfläche bilden würde, und die Abkühlgeschwindigkeit ungleichmäßig zu verlangsamen, und nicht dazu, das Teil um den Tank herum zu bewegen.
Wie erreicht man eine höhere lokale Härte an einem bestimmten Rohrabschnitt?
Einige Teile erfordern eine höhere Härte an einer Stelle - einer Verschleißfläche, einem Lagersitzbereich -, als die Massenabschreckung allein zuverlässig liefert, typischerweise weil die Masse oder Geometrie dieses Abschnitts während einer einfachen Tauchabschreckung die Wärme langsamer von dieser spezifischen Zone abzieht.Die Lösung besteht darin, das gesamte Teil wie gewohnt eingetaucht zu lassen, aber einen zusätzlichen Sprühstrahl Abschreckflüssigkeit gezielt auf die Zone zu richten, die die schnellere lokale Abkühlungsrate benötigt, zusätzlich zum vollständigen Eintauchen und nicht stattdessen.
Dies ist eine gezielte Ergänzung und kein Ersatz für eine ordnungsgemäße Gesamtabschreckung. - Der Rest des Teils benötigt weiterhin die Standard-Eintauchsequenz, um seine eigene erforderliche Härte zu erreichen und eine Härteabweichung zu vermeiden, die schwerwiegend genug ist, um eine eigene Spannungskonzentration an der Grenze zwischen der besprühten Zone und dem Rest des Abschnitts hervorzurufen.
Welche Abstände sind in einem Salzbadofen wichtig?
Salzbadöfen erhitzen durch elektrischen Widerstand zwischen Elektroden, die in das geschmolzene Salz eingetaucht sind, und ein Teil, der zu nahe an einer Elektrode positioniert ist, nimmt lokale Überhitzung aus dem konzentrierten Strompfad in der Nähe dieser Elektrode auf - die Erwärmung ist über das gesamte Badvolumen nicht vollkommen gleichmäßig, und in der Nähe der Elektrode ist diese Ungleichmäßigkeit am stärksten.-Ein Arbeitsabstand von mindestens 50 mm von den Elektroden ist das praktische Minimum, um diesen lokalen Effekt zu vermeiden.
Die gleiche Abstandslogik gilt für zwei andere Dimensionen innerhalb des Ofens: Der Abstand von der Ofenwand und die Eintauchtiefe unter die Flüssigkeitsoberfläche des Bades - sollten beide ebenfalls auf mindestens 50 mm gehalten werden. Ein Teil, das nahe an der Wand oder zu nahe an der Flüssigkeitsoberfläche sitzt, ist einer anderen thermischen Umgebung ausgesetzt als ein Teil, das ordnungsgemäß im Bad zentriert ist, und dieser Unterschied zeigt sich als inkonsistente Härte oder Verformung zwischen ansonsten identischen Teilen, die in verschiedenen Positionen innerhalb derselben Ladung verarbeitet werden.
Warum wird die Abschrecktemperatur durch abgestuftes Abschrecken leicht erhöht?
Durch das abgestufte Abschrecken -, auch Warmanlassen - genannt, wird das Teil auf einer Temperatur knapp über dem Martensit-Startpunkt gehalten, anstatt direkt bis zur Raumtemperatur fortzufahren. Dadurch kann sich die Temperatur im gesamten Abschnitt ausgleichen, bevor die endgültige Umwandlung gleichmäßiger erfolgt.Eine leichte Erhöhung der austenitisierenden Abschrecktemperatur für diesen Prozess erhöht die Stabilität des RestaustenitsDies verringert die Tendenz des Austenits, sich während der isothermen Haltephase in Perlit zu zersetzen, anstatt sich sauber in Martensit umzuwandeln, sobald das Teil weiter abkühlt.
Dies ist eine bewusste Abweichung von der zuvor beschriebenen mediums-angepassten Temperaturauswahl. - Das abgestufte Abschrecken ist ein eigenständiger Prozess mit einer eigenen Temperaturlogik, die von der Austenitstabilität während des Haltens und nicht von der Abkühlungsstärke eines einzelnen Mediums gesteuert wird.
Kommt jede Stahlsorte auf die gleiche Weise in den Ofen?
Baustähle und unlegierte Kohlenstoffstähle vertragen es, ohne Vorwärmstufe direkt in einen Ofen geladen zu werden, der bereits die Abschrecktemperatur oder sogar 20 bis 30 °C darüber hat. - Ihr Legierungsgehalt ist niedrig genug, dass Thermoschock und Kornwachstum beim schnellen Erhitzen kein großes Problem darstellen.Anders verhält es sich mit hoch-kohlenstoffhaltigen und hoch-legierten Stählen: Beim direkten Beschicken eines heißen Ofens besteht die Gefahr einer ungleichmäßigen Wärmeausdehnung im gesamten Abschnitt und eines übermäßigen Kornwachstums in der höheren -Legierungsmatrix.Diese Qualitäten sollten zunächst auf etwa 600 °C vorgewärmt und dann auf die endgültige Abschrecktemperatur erhöht werdenIn einer zweiten Phase wird dem Abschnitt Zeit gegeben, sich auszugleichen, bevor er durch den höheren{0}Temperaturbereich gedrückt wird, in dem die Risiken größer sind.
In kleineren Betrieben ist es eine übliche Abkürzung, jede Stahlsorte mit der gleichen Direktbeschickung zu behandeln, und es sind insbesondere die Qualitäten mit hohem Kohlenstoff- und hohem Legierungsgehalt, bei denen diese Abkürzung zu Problemen führt, die bei strukturellem Kohlenstoffstahl niemals auftreten würden.
Wie verändern die Anforderungen an die Gehäusetiefe die Wahl der Abschrecktemperatur?
Wenn ein Rohr eine tiefe Härtung erfordert - ein dicker Abschnitt, der über den größten Teil seines Querschnitts eine Verschleißbelastung trägt-Abschnitt -, unterstützt eine etwas höhere Abschrecktemperatur innerhalb des zulässigen Bereichs der Sorte eine tiefere Härtungstiefe. Wenn nur eine flache gehärtete Schicht erforderlich ist, ist eine niedrigere Temperatur innerhalb dieses Bereichs die bessere Wahl, da sie den Härtungseffekt näher an der Oberfläche begrenzt und das Risiko einer Kernversprödung und Verformung verringert, die mit der Austenitisierung eines größeren Teils des Abschnitts einhergeht, als für die Anwendung tatsächlich erforderlich ist.
Dies ist eine dritte, unabhängige Achse für die Temperaturauswahl neben der medium-angepassten Logik und der abgestuften-Abschrecklogik, die oben beschrieben wurde. - Fall-Tiefenanforderung, Abschreckmedium und Prozesstyp (einzelnes-Medium versus abgestuft) können die Temperaturauswahl jeweils in eine andere Richtung treiben, und bei der endgültigen Auswahl müssen alle drei mit dem tatsächlichen Betriebsbedarf des Teils in Einklang gebracht werden.
Welche Abschreckbedingungen sind für konsistente Ergebnisse erforderlich?
Das Abschreckmedium selbst muss sauber und temperaturgesteuert sein,{0}um sich vorhersehbar zu verhalten.Öl, Seifenreste oder andere Verunreinigungen im Abschreckwasser verändern die Kühleigenschaften unvorhersehbar- Ein verunreinigtes Bad kann eine ungleichmäßige Dampfdecke auf der Oberfläche des Teils bilden und die Abkühlgeschwindigkeit auf eine schwer erkennbare Weise verlangsamen, bis das Härteergebnis wieder inkonsistent wird.Die Wassertemperatur sollte im Allgemeinen unter 40 °C und die Öltemperatur unter 80 °C bleiben-Beide Medien verlieren mit zunehmender Erwärmung an Kühlwirkung, und ein Bad, das durch wiederholte Verwendung ohne Kühlung über seine vorgesehene Temperatur gestiegen ist, wird zunehmend weniger aggressiv abgekühlt, als das Verfahren vorgesehen war.
