금속과 그 합금의 경도를 높일 수 있습니까? 금속 냉각 모드

금속 및 합금에 더 큰 경도를 부여하는 기술은 수세기에 걸쳐 개선되었습니다. 현대 장비저렴한 재료로도 제품의 특성을 크게 향상시키는 방식으로 열처리를 수행 할 수 있습니다.

담금질(마르텐사이트 변태)- 강철에 더 큰 경도를 부여하는 주요 방법. 이 과정에서 제품은 철이 변하는 온도로 가열됩니다. 결정 격자탄소로 추가로 포화될 수 있습니다. 일정 시간 동안 유지한 후 강철을 냉각합니다. 이것은 중간 형태의 철이 형성되는 것을 방지하기 위해 고속으로 수행되어야 합니다.
급격한 변형의 결과로, 결정 구조가 왜곡된 탄소가 풍부한 고용체가 얻어진다. 이 두 가지 요인 모두 높은 경도(HRC 65까지)와 취성의 원인입니다.
대부분의 탄소강 및 공구강은 경화 중에 800-900C의 온도로 가열되지만 고속강 P9 및 P18은 1200-1300C에서 경화됩니다.

R6M5 고속강의 미세 구조: a) 주조 상태; b) 단조 및 어닐링 후;
c) 경화 후; d) 휴가 후. ×500.

경화 모드

• 하나의 매체에서 담금질

가열된 제품은 냉각 매체로 내려가 완전히 냉각될 때까지 유지됩니다. 가장 간단한 담금질 방법이지만 탄소 함량이 낮은(최대 0.8%) 강재 또는 단순한 형상의 부품에만 사용할 수 있습니다. . 이러한 제한은 급속 냉각 중에 발생하는 열 응력으로 인한 것입니다. 복잡한 모양의 부품은 휘거나 균열이 생기기도 합니다.

• 단계 경화

이 경화법으로 제품을 식염수에서 250-300C까지 냉각시키면서 유지시간 2-3분으로 열응력을 완화시키면 공냉이 완료된다. 이것은 부품의 균열이나 뒤틀림의 출현을 방지합니다. 이 방법의 단점은 상대적으로 낮은 냉각 속도이므로 탄소로 만든 작은(최대 직경 10mm) 부품이나 합금강으로 만든 큰 부품에 사용되며 경화 속도가 그다지 중요하지 않습니다.

• 두 가지 환경에서의 경화

물에서의 급속 냉각으로 시작하여 오일에서의 느린 냉각으로 끝납니다. 일반적으로 이러한 경화는 공구강으로 만든 제품에 사용됩니다. 주요 어려움은 첫 번째 환경에서 냉각 시간을 계산하는 데 있습니다.

• 표면 경화(레이저, 고주파 전류)

기어 이빨과 같이 표면이 단단해야 하지만 코어가 점성이 있는 부품에 사용됩니다. 표면 경화 동안 금속의 외부 층은 초임계 값으로 가열된 다음 열 제거 과정(레이저 경화 중) 또는 특수 인덕터 회로에서 순환하는 액체(고주파 전류 경화 중)로 냉각됩니다.

휴가

경화된 강철은 지나치게 부서지기 쉬워 이 경화 방법의 주요 단점입니다. 구조적 특성을 정상화하기 위해 템퍼링이 수행됩니다 - 상 변형 이하의 온도로 가열, 유지 및 서냉. 템퍼링하는 동안 경화의 부분적인 "취소"가 발생하고 강철은 약간 덜 단단해 지지만 연성은 높아집니다. 낮음(150-200С, 내마모성이 향상된 도구 및 부품용), 중간(300-400С, 스프링용) 및 높음(550-650, 고부하 부품용) 휴가가 있습니다.

강철의 템퍼링 및 템퍼링 온도 표

비철금속 열처리

다른 금속을 기반으로 한 합금은 강철처럼 경화에 반응하지 않지만 열처리에 의해 경도가 증가할 수도 있습니다. 일반적으로 담금질과 사전 어닐링(변태점 이상 가열 및 느린 냉각)의 조합이 사용됩니다.

• 청동(구리 합금)은 융점 바로 아래의 온도에서 어닐링된 다음 수냉식으로 담금질됩니다. 경화 온도는 합금의 조성에 따라 750 ~ 950C입니다. 200-400C에서의 휴가는 2-4 시간 이내에 수행됩니다. 이 경우 베릴륨 청동으로 만든 제품에 대해 최대 HV300(약 HRC 34)의 가장 높은 경도 값을 얻을 수 있습니다.
• 은의 경도는 녹는점에 가까운 온도(적색)로 어닐링한 후 담금질함으로써 증가할 수 있습니다.
• 다양한 니켈 합금은 700-1185C에서 어닐링되며, 이러한 광범위한 범위는 다양한 조성에 의해 결정됩니다. 소금 용액은 냉각에 사용되며 그 입자는 물 또는 산화를 방지하는 보호 가스(건조 질소, 건조 수소)로 제거됩니다.

장비 및 재료

열처리 중에 금속을 가열하기 위해 4가지 주요 유형의 용광로가 사용됩니다.
– 소금 전극 목욕
- 챔버 오븐
– 연속 연소로
– 진공 오븐

액체(물, 광유, 특수 물 폴리머(Termat), 염 용액), 공기 및 가스(질소, 아르곤), 심지어 저융점 금속도 냉각이 발생하는 담금질 매체로 사용됩니다. 냉각이 일어나는 장치 자체는 담금질 수조라고 하며 액체의 층상 혼합이 일어나는 용기입니다. 담금질 수조의 중요한 특성은 스팀 재킷 제거 품질입니다.

시효 및 기타 경화 방법

노화- 다형성 변형 없이 사전 경화되는 알루미늄, 마그네슘, 티타늄, 니켈 및 일부 스테인리스강 합금의 경도를 증가시킬 수 있는 또 다른 유형의 열처리. 노화 과정에서 경도와 강도가 증가하고 연성은 감소합니다.

• 알루미늄 합금, 예를 들어 두랄루민(4-5% 구리) 및 니켈 및 철이 첨가된 합금은 100-180C의 온도에서 1시간 이내에 보관됩니다.
• 니켈 합금은 595~845C의 온도에서 총 6~30시간이 소요되는 2~3단계의 시효를 거칩니다. 일부 합금은 790-1220C에서 사전 경화됩니다. 니켈 합금으로 만들어진 부품은 공기와의 접촉을 방지하기 위해 추가 용기에 넣습니다. 전기로는 가열에 사용되며 소금 전극 욕조는 작은 부품에 사용할 수 있습니다.
• Maraging 강(고합금 무탄소 철 합금)은 820C에서 사전 어닐링 후 480-500C에서 약 3시간 동안 시효됩니다.

화학 열처리- 합금 원소로 표면층의 포화,

• 비금속: 탄소(침탄) 및 질소(질화)를 사용하여 무릎, 샤프트, 저탄소강으로 만든 기어의 내마모성을 높입니다.
• 금속: 예를 들어 실리콘(실리콘) 및 크롬은 부품의 마모 및 내식성을 높이는 데 도움이 됩니다.

시멘트 및 질화는 샤프트 전기로에서 수행됩니다. 철강 제품의 열화학 처리에 대한 전체 범위의 작업을 수행할 수 있는 범용 장치도 있습니다.

압력 처리(경화)는 비교적 낮은 온도에서 소성 변형의 결과로 경도가 증가합니다. 이러한 방식으로 저탄소 강은 냉간 단조 중에 경화되고 순수 구리 및 알루미늄이 경화됩니다.

열처리 과정에서 철강 제품은 놀라운 변형을 거쳐 원래 재료보다 몇 배나 더 큰 내마모성과 경도를 얻을 수 있습니다. 열처리 중 비철 합금의 경도 변화 범위는 훨씬 작지만 고유 한 특성은 종종 대규모 개선이 필요하지 않습니다.

가열로.열처리를 위해 열처리 공장에서 사용되는 퍼니스는 다음과 같이 나뉩니다.

1. 기술적 특징으로 어닐링, 정규화 및 고 템퍼링에 보편적이며 동일한 유형의 부품을 가열하기위한 특수 목적.

2. 허용 온도에 따라: 저온(최대 600°C), 중온(최대 1000°C) 및 고온(1000°C 이상).

3. 적재 및 하역의 특성에 따라: 고정 난로, 보기 난로, 엘리베이터, 벨형, 다중 챔버가 있는 용광로.

4. 열원에 따라 기름, 가스, 전기 최근 가스 및 전기로가 널리 보급되었습니다.

5. 용광로 - 욕조, 납, 소금 및 기타. 납 및 염욕의 부품 가열은 용광로보다 균일하고 빠릅니다.

6. 난방 설비: HDTV 부품 가열, 전기 접촉 가열 등

7. 부품이 가열되는 매체에 따라 퍼니스는 공기 분위기(산화)와 제어 또는 보호 분위기(비산화)로 구분됩니다. 제어된 대기는 가열하는 동안 가스가 서로 중화되어 부품의 산화를 방지하는 가스 혼합물입니다.

가열 온도가 지배적인 역할을 하며 각 열처리 유형에 대해 화학 조성에 따라 철-시멘타이트 상태도에서 결정됩니다(그림 6.3). 실제로 가열 온도는 참조 표에서 선택됩니다.

가열 시간(가열 속도)은 강철의 화학적 조성, 제품의 크기 및 모양, 용광로 내 제품의 상대적 위치 등 여러 요인에 따라 달라집니다.

강철에 탄소 및 합금 원소가 많을수록 제품의 구성이 복잡할수록 가열 속도가 느려져야 합니다. 급속 가열 중에는 표면과 코어의 넓은 온도 범위로 인해 큰 내부 응력이 발생합니다. 제품의 뒤틀림 및 균열의 원인이 됩니다.

일반적으로 제품은 미리 정해진 온도로 가열된 오븐에 적재됩니다. 이 경우 가열 시간은 prof의 공식에 의해 결정될 수 있습니다. AP 굴야에바:

τ n \u003d 0.1K 1 K 2 K 3 D, min, (6.1)

여기서 D는 최대 단면의 최소 크기(mm)입니다.

K 1 - 다음 값을 갖는 형상 계수: 볼의 경우 -1, 실린더의 경우 -2, 평행육면체의 경우 - 2.5, 판의 경우 - 4;

K 2 - 소금으로 가열하면 1, 납 - 0.5, 기체 환경 - 2인 ​​환경 계수,

K 3 - 가열 균일 계수(표 6.1)

그림 6.3. 다양한 유형의 열처리를 위한 온도 영역

유지 시간.어떤 종류의 열처리도 제품이 규정된 온도에 도달한 후 구조적 변화가 완전히 일어나기 위해서는 노출이 필요합니다. 유지 시간은 부품의 치수, 가열 방법, 강종 및 열처리 유형에 따라 다릅니다. 표 6.2는 탄소강의 노출 시간을 결정하기 위한 데이터를 보여줍니다.

총 가열 시간은 다음 공식에 의해 결정됩니다.

τ O = τ H + τ V (6.2)

여기서 τ H는 가열 시간(분)입니다. τ B - 노출 시간(분).

계산법 외에 실험 데이터가 많이 사용되기 때문에 차아공석강 제품의 단면 또는 두께 1mm에 대해 전기로 가열시간은 τH = 45-75초로 가정한다. . 주어진 온도에서 노출 기간은 종종 τ B \u003d (0.15 + 0.25) τ N으로 취합니다. 탄소강 (0.7-1.3% C)으로 만든 도구의 경우 가장 작은 섹션 τ B의 1mm에 권장됩니다. \u003d 50-80 초 및 합금강에서 τ V = 70-90 초.

냉각 속도. 각 유형의 열처리에서 궁극적인 목표는 적절한 구조를 얻는 것입니다. 이것은 열처리 유형에 따라 결정되는 냉각 속도에 의해 달성됩니다. 표 6.3은 다양한 열처리에 대한 냉각 속도 데이터를 보여줍니다.

표 6.1

가열로의 제품 위치에 따른 계수 K 3의 값

강철 경화

강철의 경화는 불안정한 오스테나이트 분해 생성물을 얻기 위해 다양한 매체에서 유지 및 후속 냉각을 통해 적어도 임계점 Ac1(즉, 오스테나이트-페라이트, 오스테나이트 또는 오스테나이트-시멘타이트로) 이상으로 가열하는 열처리 작업입니다. 실온에서, 결과적으로 경도와 강도를 증가시킵니다.

탄소강의 경우 Ac1 지점은 "철-시멘타이트" 다이어그램의 선에 해당하며 727°C입니다. 이 온도 이하로 가열해도 강의 초기 풀림 구조의 변화로 이어지지 않기 때문에 후속 어떤 속도로 냉각해도 강철의 구조나 특성이 변하지 않습니다. 따라서 그러한 작업은 경화되지 않습니다.

대부분의 경우 경화의 주요 목적(경도 및 강도 증가)은 오스테나이트를 가장 강력한 구조 중 하나인 마르텐사이트로 변환하여 달성됩니다. 그것의 형성은 담금질 온도에서 급속 냉각이 필요합니다.

경화 온도 선택.

가열 온도에 따라 경화가 완료되거나 완료되지 않을 수 있습니다.

다이어그램의 GSE 선(점 acz 및 Acm) 위에서 가열이 수행되면 이 경우에 얻은 단상 오스테나이트 구조가 특정 임계값보다 큰 속도로 냉각되면 순수한 마르텐사이트로 변환됩니다. 이러한 경화를 완료라고 합니다.

불완전 경화로 강철은 PSK 선(점 Ac1) 위에서 가열되지만 GSE 선 아래에서는 가열됩니다. 이 경우 차공석강에서는 오스테나이트+페라이트 조직이 형성되고, 과공석강에서는 오스테나이트+시멘타이트가 형성된다. 이 경우 과도한 상(페라이트 또는 시멘타이트)은 조직에 변화가 없는 상태로 남아 있기 때문에 매우 빠른 속도로 냉각하더라도 순수한 마르텐사이트 조직을 제공할 수 없으며, 결과적으로 마르텐사이트 + 페라이트 조직이 과공석강에서 얻어지며, 마르텐사이트 + 과공석 강의 시멘타이트.

철 내 탄소의 과포화 고용체인 마르텐사이트의 경도는 탄소 함량에 따라 달라집니다(그림 1). 중탄소 및 고탄소강에서는 55...65 HRC 또는 550...680HB입니다.

페라이트는 강철에서 가장 부드럽고 약한 상 중 하나입니다. 경도는 80...100HB를 초과하지 않습니다. 시멘타이트는 매우 고체상(약 1000 HV 또는 700 HB 이상)입니다. 따라서 경화된 강철 구조에 과도한 페라이트가 존재하면 경도가 급격히 감소하는 반면 시멘타이트는 더 높은 경도에 기여합니다.

쌀. 1 강철의 탄소 함량에 대한 마르텐사이트 경도의 의존성.

따라서 차공석강의 경우 순수 마르텐사이트로 완전 경화를 수행하는 것이 좋으며, 과공석강의 경우 불완전하여 마르텐사이트 외에 일정량의 시멘타이트를 조직에 유지합니다. 공석강의 경우 완전 경화만 가능합니다.

임계점 Ac3 및 Acm를 훨씬 초과하는 온도로 경화하는 동안 강을 가열하는 것은 부품 표면의 심각한 탈탄 및 산화, 오스테나이트 입자의 조대화 및 내부 스트레스. 결과적으로 이러한 온도에서 경화 된 후 표면 경도가 과소 평가 된 것으로 판명되고 부품의 증가 된 변형이 관찰되며 생성 된 마르텐 사이트는 거친 구조를 가지며 취성이 증가합니다.

이 모든 것을 통해 우리는 강철의 구성에 따라 GSK 라인 위의 30 ... 50 0С에 있는 온도로 경화를 위해 가열하는 것이 바람직하다는 결론을 내릴 수 있습니다(그림 2).

쌀. 2. 탄소강의 최적 가열 온도 범위.

담금질 중 냉각 속도

경화강의 구조와 특성은 가열 온도뿐만 아니라 냉각 속도에도 크게 좌우됩니다. 경화 구조의 형성은 상태가 불안정한 PSK 라인 아래에서 오스테나이트의 과냉각으로 인한 것입니다. 냉각 속도를 높이면 매우 낮은 온도로 과냉각될 수 있으며 다양한 특성을 가진 다양한 구조로 변형될 수 있습니다. 과냉각된 오스테나이트의 변태는 Ar1 지점 이하(즉, PSK 라인 이하)의 온도에서 유지하는 동안 연속 냉각과 등온 둘 다로 진행될 수 있습니다.

오스테나이트의 안정성에 대한 과냉각도의 영향과 다양한 제품으로의 변환 속도는 온도-시간 좌표의 다이어그램 형태로 그래픽으로 표시됩니다. 예를 들어, 공석 조성의 강철에 대한 이러한 다이어그램을 고려하십시오(그림 3). 이 강에서 과냉각된 오스테나이트의 등온 분해는 Ar1(727°C)에서 Mn(250°C)까지의 온도 범위에서 발생합니다. 여기서 Mn은 마르텐사이트 변태가 시작되는 온도입니다. 대부분의 강의 마르텐사이트 변태는 연속 냉각에서만 발생할 수 있습니다.

그림 3 공석 조성의 강의 오스테나이트 분해도.

다이어그램(그림 3 참조)은 소위 "C-곡선"이라고 하는 문자 "C" 모양의 두 선을 보여줍니다. 그 중 하나(왼쪽)는 서로 다른 온도에서 과냉각된 오스테나이트의 분해가 시작되는 시간을 나타내고, 다른 하나(오른쪽)는 분해가 끝나는 시간을 나타냅니다. 분해, 과냉각된 오스테나이트가 있습니다. C-커브 사이에는 오스테나이트와 그 붕괴 생성물이 모두 있습니다. 마지막으로, 붕괴 끝선의 오른쪽에는 변환 제품만 존재합니다.

Ar1에서 550℃까지의 온도에서 과냉각된 오스테나이트의 변태를 펄라이트라고 합니다. 오스테나이트가 550 ... Mn의 온도로 과냉각되면 그 변형을 중간이라고합니다.

펄라이트 변태의 결과, 다양한 입도의 페라이트-시멘타이트 혼합물인 펄라이트 유형의 라멜라 구조가 형성됩니다. 과냉각 정도가 증가하면 결정화의 일반 법칙에 따라 중심 수가 증가합니다. 형성된 결정의 크기가 감소합니다. 페라이트-시멘타이트 혼합물의 분산이 증가합니다. 따라서 Ar1...650°C 범위의 온도에서 변태가 발생하면 조대한 페라이트-시멘타이트 혼합물이 형성되며 이를 펄라이트 자체라고 합니다. 펄라이트 구조는 안정적입니다. 실온에서 시간이 지나도 변하지 않습니다.

더 낮은 온도에서 형성된 다른 모든 구조, 즉 오스테나이트의 과냉각 중에 준안정으로 분류됩니다. 따라서 오스테나이트가 650...590°C의 온도로 과냉각되면 소르바이트라고 하는 미세한 페라이트-시멘타이트 혼합물로 변합니다.

590 ... 550 ° C의 훨씬 낮은 온도에서 매우 분산 된 페라이트-시멘타이트 혼합물 인 트로 타이트가 형성됩니다. 이러한 펄라이트 구조의 분할은 변태 온도가 감소함에 따라 혼합물의 미세도가 단조롭게 증가하기 때문에 어느 정도 임의적입니다. 동시에 강철의 경도와 강도가 증가합니다. 따라서 공융 강철의 펄라이트 경도는 180 ... 22-HB (8 ... 19 HRC), 소르비톨 - 250 ... 350 HB (25 ... 38 HRC), 트로타이트 - 400 ... 450 HB입니다. (43 ...48HRC).

오스테나이트를 550 ... MN의 온도로 과냉각하면 분해되어 베이나이트가 형성됩니다. 이 변형은 펄라이트와 달리 소위 마르텐사이트 메커니즘에 따라 부분적으로 진행되어 탄소로 다소 과포화된 시멘타이트와 페라이트의 혼합물을 형성하기 때문에 중간체라고 합니다. 베이나이트 구조는 450...550 HB의 높은 경도를 특징으로 합니다.

그림 4 hypoeutectoid (a) 및 hypereutectoid (b) 강의 오스테나이트 붕괴 다이어그램.

저공석강 및 초공석강에 대한 오스테나이트 분해 다이어그램(그림 4)에는 과도한 페라이트 또는 시멘타이트 결정이 오스테나이트에서 석출되기 시작하는 시간을 보여주는 추가 선이 있습니다. 이러한 과잉 구조의 격리는 약간의 과냉각에서만 발생합니다. 상당한 과냉각으로 오스테나이트는 페라이트 또는 시멘타이트의 예비 분리 없이 변형되며, 이 경우 생성된 혼합물의 탄소 함량은 공석과 다릅니다.

다른 속도로 오스테나이트를 계속 냉각하는 경우 변태는 일정한 온도에서 발생하지 않고 특정 온도 범위에서 발생합니다. 연속 냉각으로 인한 구조를 결정하기 위해 오스테나이트 분해도에 탄소 공석 강철 샘플의 냉각 속도 곡선을 표시합니다(그림 5).

이 다이어그램에서 로와 함께 냉각에 의해 제공되는 매우 낮은 냉각 속도 V1에서(예를 들어, 어닐링 동안) 펄라이트 구조가 얻어짐을 알 수 있습니다. V2(공기 중)의 비율로 변환은 약간 더 낮은 온도에서 진행됩니다. 펄라이트 구조가 형성되지만 더 분산됩니다. 이 처리를 노멀라이제이션이라고 하며 연화로서의 어닐링 대신 저탄소강(가끔 중탄소강)에 널리 사용됩니다.

그림 5. 공석 강의 연속 냉각 중 오스테나이트 분해 곡선.

V3(오일 중 냉각)의 속도로 오스테나이트의 변태는 소르바이트 구조, 때로는 지팡이 구조를 제공하는 온도에서 진행됩니다.

오스테나이트가 매우 높은 비율(V4)로 냉각되면 다이어그램에 Mn으로 표시된 매우 낮은 온도로 과냉각됩니다. 이 온도 이하에서는 확산 없는 마르텐사이트 변태가 일어나 마르텐사이트 구조가 형성됩니다. 탄소강의 경우 이러한 냉각 속도는 예를 들어 물에 의해 제공됩니다.

일반적으로 모든 오스테나이트가 온도 Mn까지 과냉각되어 마르텐사이트로 변하는 최소 냉각 속도를 임계 담금질 속도라고 합니다. 그림 5에서 Vcr로 지정하고 C-커브에 접합니다. 임계경화율은 철강의 가장 중요한 기술적 특성입니다. 이것은 마르텐사이트 구조를 얻기 위한 냉각 매체의 선택을 결정합니다.

임계 경화 속도의 값은 강의 화학 성분 및 기타 요인에 따라 달라집니다. 예를 들어 일부 합금강에서는 공기 중에서 냉각해도 임계 속도보다 더 빠른 속도를 제공합니다.

마르텐사이트를 경화시킬 때, 이 구조는 비체적이 크고 그 형성은 경화된 제품의 부피가 눈에 띄게 증가하고 내부 응력이 급격히 증가하여 결국 변형을 초래한다는 점을 고려해야 합니다. 또는 균열이 생기기도 합니다. 이 모든 것이 마르텐사이트의 증가된 취성과 결합되어 경화된 부품의 추가 열처리(템퍼링 작업)가 필요합니다.

경화의 결과 강철은 매우 단단하고(6000HB 이상) 부서지기 쉬운 마르텐사이트 구조를 얻습니다. 마르텐사이트는 α-Fe에 있는 탄소의 과포화 고용체입니다. 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태하는 과정은 무확산 과정입니다. 급속 냉각(150 ℃/s 이상의 속도로)하면 오스테나이트의 면심 결정 격자가 α-Fe 격자로 변형됩니다. 이 경우 탄소 원자의 확산은 일어날 시간이 없으며 이전 위치를 유지합니다. 그 결과, 결정 격자의 응력 상태가 생성되어 경화된 강의 높은 경도 및 취성을 초래합니다.

경화 후 취성을 줄이기 위해 항상 템퍼링이 수행되어 내부 응력이 감소하고 강철이 필요한 물리적 및 기계적 특성을 얻습니다.

경화된 강철의 템퍼링은 임계점 Ac 1 미만의 온도로 가열하고 이 온도를 유지한 후 천천히 또는 급속 냉각하여 수행됩니다. 템퍼 취성을 피하기 위해 합금강을 템퍼링할 때 물에서 급속 냉각하는 것이 좋습니다. 탄소강은 공기 중에서 냉각됩니다.

조건부로 낮음, 중간 및 높음 휴가를 구별하십시오. 200도까지 가열하면 낮은 템퍼링이 수행됩니다. __ 300 0 C. 결과 구조는 강화 마르텐사이트, 경도 5000 HB 이상입니다. 절삭 공구, 구경 등은 낮은 템퍼링을 받습니다.

중간 템퍼링은 300에서 500℃로 가열될 때 수행됩니다. 중간 템퍼링의 결과, 강철은 약 4,000HB의 경도를 특징으로 하는 템퍼링된 트로오타이트 구조를 얻습니다. Troostite 템퍼링은 스프링, 판 스프링, 다이, 임팩트 도구 등의 가공에 사용됩니다. 중간 가열 동안 troosto-martensite 또는 troosto-sorbite 구조가 얻어진다.

높은 템퍼링은 550-650 ℃를 가열하여 생성됩니다. 결과 구조는 소르비톨을 템퍼링하고 경도는 약 3,000 HB입니다. 크랭크 샤프트, 액슬 샤프트, 커넥팅 로드, 커넥팅 로드 볼트 및 기타 많은 기계 부품은 높은 템퍼링을 받습니다.

따라서 템퍼링 온도가 증가함에 따라 강도 특성이 감소하고 연성 특성 및 충격 강도가 증가합니다. 다른 등급의 강철의 경우 이러한 특성의 값은 다르지만 일반적인 변경 추세는 동일하게 유지됩니다. 강도와 연성 특성의 가장 좋은 조합은 경화 후 강철과 고템퍼링(소르비톨 구조)입니다.

작업 순서

작업은 10-12명의 그룹이 수행합니다. 2명의 학생마다 강철 샘플의 정규화, 경화, 낮음 및 높음 템퍼링을 수행합니다.

철-시멘타이트 도표의 하단을 사용하여 강의 경화 온도를 결정합니다. 중간 탄소, 저공석 강(40, 45, 50 등급)의 경우 정상적인 경화 온도는 GS 라인보다 30-50 °C 높습니다. Ac 3 + (30-50) 0 С.

표에 주어진 데이터를 사용하여 샘플의 가열 및 유지 시간을 결정합니다. 5.2.

다양한 환경에서 냉각 속도를 결정합니다. 이렇게 하려면 물(냉각 속도 6000C/s)과 오일(냉각 속도 1500C/s)과 같이 다른 속도로 냉각되는 가장 일반적인 담금질 매체를 사용합니다.

샘플을 이 등급의 강철에 대한 경화 온도로 가열된 용광로에 넣고 필요한 시간 동안 용광로에 보관합니다. 강철 40으로 만든 샘플의 담금질 온도로 가열하면 원래의 페라이트-펄라이트 구조가 오스테나이트 구조로 바뀝니다.

샘플을 물 급랭합니다. 이렇게 하려면 다음이 필요합니다. a) Ac 3 온도 이하로 샘플을 냉각시키고 불완전한 담금질을 얻는 것을 피하기 위해 집게로 샘플을 물이 있는 담금질 수조로 신속하게 옮깁니다. b) 냉각 과정을 느리게 하는 형성된 증기 재킷을 제거하기 위해 수조에서 샘플을 세게 움직입니다.

오일에 식힌 샘플을 헝겊으로 닦고 샌딩 페이퍼로 양쪽 끝을 닦습니다. HRC에 따라 경화된 시편의 경도를 결정합니다.

강철의 템퍼링 온도를 결정합니다. 강재의 구조와 성질은 템퍼링 동안 변하기 때문에 템퍼링 온도가 높을수록 낮은 온도(200℃)에서 높은 온도(600℃)까지 다양한 템퍼링 온도를 적용해야 합니다.

샘플 두께 1mm당 2-3분의 속도로 템퍼링 온도에서 노출 시간을 결정하고 프로토콜의 해당 열에 기록합니다.

냉각 조건을 결정합니다. 일반적으로 템퍼링 후 냉각은 공기 중에서 수행되지만 냉각 속도가 강의 경도 및 구조에 영향을 미치지 않기 때문에 물과 오일 모두에서 냉각될 수 있습니다. 작업 속도를 높이려면 템퍼링 후 샘플을 물에서 냉각해야 합니다.

각 유형의 템퍼링 후 샘플의 경도를 측정하고 측정 결과를 작업 로그에 기록하고 의존성에 따라 인장 강도의 대략적인 값을 설정합니다.

12. 보고서에서 열처리 모드의 그래프와 필요한 모든 데이터를 제공하고 얻은 미세 구조의 이름을 제공하고 열처리가 강의 기계적 특성에 미치는 영향을 설명하십시오.

연구실 #5

물과 달리 오일의 냉각 능력은 온도에 거의 의존하지 않으며 오일의 냉각 속도는 물보다 몇 배나 적습니다. 따라서 응력을 줄이고 경화 균열의 형성을 피하기 위해 광유는 탄소강보다 열전도율이 낮은 합금강을 경화시키는 데 사용됩니다. 기름이 없을 때는 뜨거운 물(80ºC)을 사용합니다.

표 2.3 강철 냉각 속도.

강철 경화의 주요 방법은 하나의 냉각기, 두 가지 환경(제트, 자체 템퍼링, 계단식 및 등온)에서 경화하는 것입니다.

하나의 쿨러에서 경화. 경화 온도로 가열된 부품을 경화 액체에 담그고 완전히 냉각될 때까지 그대로 유지합니다. 이 방법은 탄소강 및 합금강으로 만들어진 단순 부품을 경화시키는 데 사용됩니다.

탄소강으로 만든 부품은 물에서 냉각되고 합금강으로 만든 부품은 오일에서 냉각되며, 이 방법은 부품이 장치에서 자동으로 담금질 액체로 들어갈 때 기계화 경화에도 사용됩니다.

고탄소강은 냉각으로 경화됩니다. 가열된 부분은 냉각되기 전에 잠시 동안 공기 중에 보관됩니다. 이것은 부품의 내부 응력을 줄이고 균열 형성을 제거합니다.

두 가지 환경에서의 경화(또는 간헐적 경화).

부품은 먼저 급속 냉각 매체(물)에서 냉각된 다음 천천히 냉각 매체(오일)로 옮겨집니다. 고탄소강으로 만든 경화 도구에 사용됩니다.

제트 경화. 경화 온도로 가열된 부품은 물 분사로 냉각됩니다. 이 방법은 작업 표면이 마르텐사이트 구조를 가져야 하는 내부 표면, 헤딩 다이, 다이 및 기타 도구를 경화하는 데 사용됩니다. 스프레이 퀜칭의 경우 스팀자켓이 형성되지 않아 단순 수중 퀜칭보다 더 깊은 경화성을 제공합니다.

자기 템퍼링으로 경화. 부품은 완전히 냉각될 때까지가 아니라 템퍼링에 필요한 부품의 코어에서 열을 유지하기 위해 특정 단계까지 냉각 매체에 보관됩니다.

단계 경화. 이 경화 방법으로 가열된 부품은 먼저 M n 지점보다 약간 높은 온도(뜨거운 기름 또는 용융염)로 냉각된 다음 이 온도에서 짧은 노출 후(중간 변형이 시작되기 전) 공기 중에서 냉각됩니다. . 냉각의 두 번째 단계에서는 강철이 경화됩니다.

등온 경화. 부품은 미리 정해진 온도로 가열되고 등온 환경에서 마르텐사이트 변태 시작 온도보다 다소 높은 220º-350ºC로 냉각됩니다. 담금질 매체의 부품 노출은 오스테나이트가 침상 트로스트타이트로 완전히 변형되기에 충분해야 합니다. 그 다음은 공랭식입니다. 등온 경화의 경우 유지 시간이 단계적 경화보다 훨씬 깁니다.

등온 경화는 열응력 및 경화 균열 형성의 주요 원인인 부품의 표면과 코어의 냉각 속도의 큰 차이를 제거합니다. 등온 경화 후 부품은 높거나 중간 정도의 경도, 높은 인성 및 우수한 내충격성을 얻습니다. 경우에 따라 등온 경화는 템퍼링 작업을 제거하여 열처리 사이클을 35-40% 단축합니다.

등온 경화는 합금강 등급(6XC, 9XC, 65G, KhVG 등)으로 만든 부품 및 도구에 적용됩니다.

가벼운 경화. 이 경화 방법을 사용하면 부품이 중성, 비산화성 분위기 또는 용융 중성 염에서 가열됩니다. 가벼운 경화로 부품이나 도구는 금속 산화를 일으키지 않는 액체 염에서 가열된 다음 용융 가성 알칼리에서 냉각됩니다. 가열 중 가열로 가스와 강철의 상호 작용을 조절할 수 있는 제어된 보호 가스 분위기를 사용하는 가열로에서; 진공(10 -1 -10 -4 mm Hg) 경화로에서. 이러한 모든 공정은 깨끗하고 밝은 회색 표면을 가진 부품을 생산할 수 있습니다.