ข้อมูลทั่วไปของการอบชุบด้วยความร้อนสำหรับการหล่อเหล็ก

การรักษาความร้อนของการหล่อเหล็กจะขึ้นอยู่กับแผนภาพเฟส Fe-Fe3C เพื่อควบคุมโครงสร้างจุลภาคของการหล่อเหล็กเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพตามที่ต้องการ การอบชุบด้วยความร้อนถือเป็นกระบวนการสำคัญอย่างหนึ่งในการผลิตเหล็กหล่อ คุณภาพและผลของการบำบัดความร้อนเกี่ยวข้องโดยตรงกับประสิทธิภาพขั้นสุดท้ายของการหล่อเหล็ก

โครงสร้างแบบหล่อของการหล่อเหล็กขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีและกระบวนการแข็งตัว โดยทั่วไปแล้ว มีการแยกเดนไดรต์ที่ค่อนข้างรุนแรง มีโครงสร้างที่ไม่สม่ำเสมอมาก และมีเกรนหยาบ ดังนั้นการหล่อเหล็กโดยทั่วไปจึงต้องได้รับการบำบัดด้วยความร้อนเพื่อขจัดหรือลดผลกระทบจากปัญหาข้างต้น เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติทางกลของการหล่อเหล็ก นอกจากนี้ เนื่องจากความแตกต่างในโครงสร้างและความหนาของการหล่อเหล็ก ชิ้นส่วนต่างๆ ของการหล่อแบบเดียวกันจึงมีรูปแบบการจัดองค์กรที่แตกต่างกันและก่อให้เกิดความเครียดภายในที่ตกค้างอย่างมาก ดังนั้นการหล่อเหล็ก (โดยเฉพาะการหล่อเหล็กโลหะผสม) โดยทั่วไปควรถูกส่งมอบในสภาวะที่ได้รับความร้อน

 

 

1. ลักษณะของการรักษาความร้อนของการหล่อเหล็ก

1) ในโครงสร้างแบบหล่อของการหล่อเหล็ก มักจะมีเดนไดรต์หยาบและการแยกส่วน ในระหว่างการอบชุบ เวลาในการทำความร้อนควรสูงกว่าชิ้นส่วนเหล็กหลอมที่มีองค์ประกอบเดียวกันเล็กน้อย ขณะเดียวกันก็จำเป็นต้องยืดเวลาการกักเก็บออสเทนไนซ์ออกไปอย่างเหมาะสม

2) เนื่องจากการแยกโครงสร้างแบบหล่อของการหล่อโลหะผสมเหล็กบางประเภทอย่างจริงจัง เพื่อลดผลกระทบต่อคุณสมบัติสุดท้ายของการหล่อ ควรใช้มาตรการเพื่อทำให้เป็นเนื้อเดียวกันในระหว่างการอบชุบด้วยความร้อน

3) สำหรับการหล่อเหล็กที่มีรูปร่างที่ซับซ้อนและความหนาของผนังที่แตกต่างกันมาก ต้องพิจารณาผลกระทบหน้าตัดและปัจจัยความเครียดในการหล่อในระหว่างการอบชุบด้วยความร้อน
4) เมื่อดำเนินการอบชุบด้วยความร้อนบนเหล็กหล่อ จะต้องมีความสมเหตุสมผลตามลักษณะโครงสร้าง และพยายามหลีกเลี่ยงการเสียรูปของการหล่อ

 

2. ปัจจัยกระบวนการหลักของการรักษาความร้อนของการหล่อเหล็ก

การรักษาความร้อนของการหล่อเหล็กประกอบด้วยสามขั้นตอน: การทำความร้อน การเก็บรักษาความร้อน และความเย็น การกำหนดพารามิเตอร์กระบวนการควรขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ในการรับรองคุณภาพของผลิตภัณฑ์และประหยัดต้นทุน

1) เครื่องทำความร้อน

การทำความร้อนเป็นกระบวนการที่ใช้พลังงานมากที่สุดในกระบวนการบำบัดความร้อน พารามิเตอร์ทางเทคนิคหลักของกระบวนการทำความร้อนคือการเลือกวิธีการทำความร้อน ความเร็วการทำความร้อน และวิธีการชาร์จที่เหมาะสม

(1) วิธีการทำความร้อน วิธีการให้ความร้อนของการหล่อเหล็กส่วนใหญ่ประกอบด้วยการให้ความร้อนแบบแผ่รังสี การให้ความร้อนด้วยอ่างเกลือ และการให้ความร้อนแบบเหนี่ยวนำ หลักการเลือกวิธีการทำความร้อนรวดเร็วและสม่ำเสมอ ควบคุมง่าย ประสิทธิภาพสูง และต้นทุนต่ำ เมื่อให้ความร้อน โดยทั่วไปโรงหล่อจะพิจารณาขนาดโครงสร้าง องค์ประกอบทางเคมี กระบวนการบำบัดความร้อน และข้อกำหนดด้านคุณภาพของการหล่อ

(2) ความเร็วความร้อน สำหรับการหล่อเหล็กทั่วไป อาจไม่จำกัดความเร็วในการทำความร้อน และใช้พลังงานสูงสุดของเตาเพื่อให้ความร้อน การใช้การชาร์จเตาร้อนสามารถลดระยะเวลาการทำความร้อนและวงจรการผลิตได้อย่างมาก ในความเป็นจริง ภายใต้สภาวะการให้ความร้อนอย่างรวดเร็ว ไม่มีฮิสเทรีซิสของอุณหภูมิที่ชัดเจนระหว่างพื้นผิวของการหล่อและแกน การให้ความร้อนช้าจะส่งผลให้ประสิทธิภาพการผลิตลดลง การใช้พลังงานเพิ่มขึ้น และการเกิดออกซิเดชันและการแยกคาร์บอนอย่างรุนแรงบนพื้นผิวของการหล่อ อย่างไรก็ตาม สำหรับการหล่อบางชนิดที่มีรูปร่างและโครงสร้างที่ซับซ้อน ผนังหนามาก และความเค้นจากความร้อนสูงในระหว่างกระบวนการทำความร้อน ควรควบคุมความเร็วของการทำความร้อน โดยทั่วไป สามารถใช้อุณหภูมิต่ำและให้ความร้อนช้า (ต่ำกว่า 600 °C) หรือการคงไว้ที่อุณหภูมิต่ำหรือปานกลางได้ จากนั้นจึงใช้การให้ความร้อนอย่างรวดเร็วในพื้นที่ที่มีอุณหภูมิสูงได้

(3) วิธีการโหลด หลักการที่ควรวางการหล่อเหล็กในเตาเผาคือการใช้พื้นที่อย่างมีประสิทธิภาพอย่างเต็มที่ ให้ความร้อนสม่ำเสมอ และวางการหล่อเพื่อทำให้เสียรูป

2) ฉนวนกันความร้อน

ควรเลือกอุณหภูมิการคงตัวสำหรับการออสเทนไนซ์ของการหล่อเหล็กตามองค์ประกอบทางเคมีของเหล็กหล่อและคุณสมบัติที่ต้องการ โดยทั่วไปอุณหภูมิในการจับยึดจะสูงกว่าเล็กน้อย (ประมาณ 20 °C) กว่าการตีชิ้นส่วนเหล็กที่มีองค์ประกอบเดียวกัน สำหรับการหล่อเหล็กกล้ายูเทคตอยด์ ควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าคาร์ไบด์สามารถรวมเข้ากับออสเทนไนต์ได้อย่างรวดเร็ว และออสเทนไนต์สามารถรักษาเม็ดละเอียดได้

ควรพิจารณาปัจจัยสองประการสำหรับเวลาเก็บรักษาความร้อนของการหล่อเหล็ก: ปัจจัยแรกคือการทำให้อุณหภูมิของพื้นผิวการหล่อและแกนสม่ำเสมอ และปัจจัยที่สองคือเพื่อให้แน่ใจว่าโครงสร้างมีความสม่ำเสมอ ดังนั้นเวลาในการจับยึดส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับค่าการนำความร้อนของการหล่อ ความหนาของผนังของส่วนตัด และองค์ประกอบของโลหะผสม โดยทั่วไปแล้ว การหล่อเหล็กกล้าโลหะผสมต้องใช้เวลาในการยึดนานกว่าการหล่อเหล็กกล้าคาร์บอน ความหนาของผนังของการหล่อมักเป็นพื้นฐานหลักในการคำนวณระยะเวลาในการจับยึด สำหรับระยะเวลาในการคงตัวของการบำบัดแบ่งเบาบรรเทาและการบำบัดอายุ ควรพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น วัตถุประสงค์ของการบำบัดความร้อน อุณหภูมิในการกักเก็บ และอัตราการแพร่กระจายขององค์ประกอบ

3) การระบายความร้อน

การหล่อเหล็กสามารถระบายความร้อนด้วยความเร็วที่แตกต่างกันหลังการเก็บรักษาความร้อน เพื่อให้การเปลี่ยนแปลงทางโลหะวิทยาสมบูรณ์ ได้รับโครงสร้างทางโลหะวิทยาที่ต้องการ และบรรลุตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพที่ระบุ โดยทั่วไปแล้ว การเพิ่มอัตราการทำความเย็นสามารถช่วยให้ได้โครงสร้างที่ดีและปรับแต่งเกรน ซึ่งจะช่วยปรับปรุงคุณสมบัติทางกลของการหล่อ อย่างไรก็ตาม หากอัตราการเย็นตัวเร็วเกินไป จะทำให้เกิดความเครียดในการหล่อมากขึ้นได้ง่าย สิ่งนี้อาจทำให้เกิดการเสียรูปหรือการแตกร้าวของการหล่อที่มีโครงสร้างที่ซับซ้อน

สารหล่อเย็นสำหรับการบำบัดความร้อนของการหล่อเหล็กโดยทั่วไปประกอบด้วยอากาศ น้ำมัน น้ำ น้ำเกลือ และเกลือหลอมเหลว

 

 

3. วิธีการอบชุบด้วยความร้อนของการหล่อเหล็ก

ตามวิธีการให้ความร้อนที่แตกต่างกัน เวลาการถือครอง และสภาวะความเย็น วิธีการบำบัดความร้อนของการหล่อเหล็กส่วนใหญ่รวมถึงการหลอม การทำให้เป็นมาตรฐาน การชุบ การแบ่งเบาบรรเทา การบำบัดด้วยสารละลาย การตกตะกอน การชุบแข็ง การบำบัดความเครียด และการบำบัดการกำจัดไฮโดรเจน

1) การหลอม

การหลอมคือการให้ความร้อนแก่เหล็กที่มีโครงสร้างเบี่ยงเบนไปจากสภาวะสมดุลจนถึงอุณหภูมิที่กำหนดโดยกระบวนการ แล้วจึงค่อย ๆ ทำให้เย็นลงหลังจากเก็บรักษาความร้อน (โดยปกติจะเย็นลงด้วยเตาเผาหรือฝังในปูนขาว) เพื่อให้ได้กระบวนการบำบัดความร้อนที่ใกล้เคียงกับอุณหภูมิ สภาวะสมดุลของโครงสร้าง ตามองค์ประกอบของเหล็กและวัตถุประสงค์และความต้องการของการหลอม การหลอมสามารถแบ่งออกเป็นการหลอมที่สมบูรณ์ การหลอมด้วยความร้อนแบบไอโซเทอร์มอล การหลอมแบบทรงกลม การหลอมแบบตกผลึกซ้ำ การหลอมแบบบรรเทาความเครียดและอื่น ๆ

(1) การหลอมเสร็จสมบูรณ์ กระบวนการทั่วไปของการหลอมที่สมบูรณ์คือ: ให้ความร้อนแก่การหล่อเหล็กที่อุณหภูมิ 20 °C-30 °C เหนือ Ac3 โดยค้างไว้เป็นระยะเวลาหนึ่งเพื่อให้โครงสร้างในเหล็กเปลี่ยนเป็นออสเทนไนต์อย่างสมบูรณ์แล้วจึงเย็นลงอย่างช้าๆ (โดยปกติ ระบายความร้อนด้วยเตา) ที่อุณหภูมิ 500 ℃- 600 ℃ และเย็นลงในอากาศในที่สุด สิ่งที่เรียกว่าสมบูรณ์หมายความว่าจะได้โครงสร้างออสเทนไนต์ที่สมบูรณ์เมื่อถูกความร้อน

วัตถุประสงค์ของการหลอมที่สมบูรณ์ส่วนใหญ่รวมถึง: ประการแรกคือการปรับปรุงโครงสร้างหยาบและไม่สม่ำเสมอที่เกิดจากการทำงานที่ร้อน ประการที่สองคือการลดความแข็งของเหล็กกล้าคาร์บอนและการหล่อโลหะผสมเหล็กเหนือคาร์บอนปานกลางจึงทำให้ประสิทธิภาพการตัดดีขึ้น (โดยทั่วไป เมื่อความแข็งของชิ้นงานอยู่ระหว่าง 170 HBW-230 HBW ก็สามารถตัดได้ง่าย เมื่อความแข็งของชิ้นงานอยู่ระหว่าง 170 HBW-230 HBW ก็จะตัดได้ง่าย สูงหรือต่ำกว่าช่วงนี้จะทำให้ตัดยาก) ประการที่สามคือการขจัดความเครียดภายในของการหล่อเหล็ก

ช่วงการใช้งานของการหลอมที่สมบูรณ์ การหลอมแบบเต็มส่วนใหญ่เหมาะสำหรับการหล่อเหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสมที่มีส่วนประกอบไฮโปยูเทคตอยด์ซึ่งมีปริมาณคาร์บอนตั้งแต่ 0.25% ถึง 0.77% เหล็กไฮเปอร์ยูเทคตอยด์ไม่ควรอบอ่อนจนหมด เนื่องจากเมื่อเหล็กไฮเปอร์ยูเทคตอยด์ถูกให้ความร้อนเหนือ Accm และเย็นลงอย่างช้าๆ ซีเมนต์ไทต์ทุติยภูมิจะตกตะกอนตามแนวขอบเขตเกรนออสเทนไนต์ในรูปแบบโครงข่าย ซึ่งทำให้ความแข็งแรง ความเหนียว และความทนทานต่อแรงกระแทกของเหล็กมีนัยสำคัญ ปฏิเสธ.

(2) การหลอมแบบไอโซเทอร์มอล การอบอ่อนด้วยความร้อนใต้พิภพหมายถึงการให้ความร้อนแก่การหล่อเหล็กกล้าที่อุณหภูมิ 20 °C - 30 °C เหนือ Ac3 (หรือ Ac1) หลังจากตรึงไว้เป็นระยะเวลาหนึ่ง แล้วทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วจนถึงอุณหภูมิสูงสุดของเส้นโค้งการเปลี่ยนรูปไอโซเทอร์มอลออสเทนไนต์ที่แช่เย็นไว้ จากนั้นจึงคงไว้เป็นระยะเวลาหนึ่ง ของเวลา ( โซนการเปลี่ยนแปลงของ Pearlite) หลังจากที่ออสเทนไนต์ถูกเปลี่ยนเป็นเพิร์ลไลต์ มันจะเย็นตัวลงอย่างช้าๆ

(3) การหลอมแบบ Spheroidizing การอบอ่อนแบบทรงกลมคือการให้ความร้อนแก่การหล่อเหล็กให้มีอุณหภูมิสูงกว่า Ac1 เล็กน้อย จากนั้นหลังจากเก็บรักษาความร้อนเป็นเวลานาน ซีเมนต์ไทต์ทุติยภูมิในเหล็กจะเปลี่ยนเป็นซีเมนต์ไทต์แบบเม็ด (หรือทรงกลม) ตามธรรมชาติ จากนั้นจึงอบชุบด้วยความร้อนด้วยความเร็วต่ำ แปรรูปให้เย็นจนถึงอุณหภูมิห้อง
วัตถุประสงค์ของการหลอมแบบ spheroidizing รวมถึง: การลดความแข็ง; ทำให้โครงสร้างโลหะมีความสม่ำเสมอ ปรับปรุงประสิทธิภาพการตัดและเตรียมการดับ
การอบอ่อนแบบทรงกลมส่วนใหญ่จะใช้ได้กับเหล็กกล้ายูเทคตอยด์และเหล็กกล้าไฮเปอร์ยูเทคตอยด์ (ปริมาณคาร์บอนมากกว่า 0.77%) เช่น เหล็กกล้าเครื่องมือคาร์บอน เหล็กสปริงโลหะผสม เหล็กแบริ่งกลิ้ง และเหล็กกล้าเครื่องมือโลหะผสม

(4) การหลอมบรรเทาความเครียดและการหลอมการตกผลึกใหม่ การหลอมบรรเทาความเครียดเรียกอีกอย่างว่าการหลอมด้วยอุณหภูมิต่ำ เป็นกระบวนการที่ให้ความร้อนการหล่อเหล็กจนต่ำกว่าอุณหภูมิ Ac1 (400 °C - 500 °C) จากนั้นเก็บไว้เป็นระยะเวลาหนึ่ง แล้วค่อย ๆ เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง วัตถุประสงค์ของการหลอมบรรเทาความเครียดคือเพื่อขจัดความเครียดภายในของการหล่อ โครงสร้างทางโลหะวิทยาของเหล็กจะไม่เปลี่ยนแปลงในระหว่างกระบวนการอบอ่อนเพื่อบรรเทาความเครียด การหลอมการตกผลึกซ้ำส่วนใหญ่จะใช้เพื่อกำจัดโครงสร้างที่บิดเบี้ยวที่เกิดจากการประมวลผลการเปลี่ยนรูปเย็นและกำจัดการแข็งตัวของงาน อุณหภูมิความร้อนสำหรับการอบอ่อนด้วยการตกผลึกซ้ำคือ 150 °C - 250 °C เหนืออุณหภูมิการตกผลึกซ้ำ การหลอมด้วยการตกผลึกซ้ำสามารถสร้างเม็ดคริสตัลที่ยาวขึ้นใหม่ให้เป็นผลึกที่มีความสมดุลสม่ำเสมอหลังจากการเสียรูปแบบเย็น ซึ่งจะช่วยขจัดผลกระทบของการแข็งตัวของงาน

2) การทำให้เป็นมาตรฐาน

การทำให้เป็นมาตรฐานคือการบำบัดความร้อนโดยให้ความร้อนเหล็กที่อุณหภูมิ 30 °C - 50 °C เหนือ Ac3 (เหล็กไฮโปยูเทคตอยด์) และ Acm (เหล็กไฮเปอร์รีวเทคตอยด์) และหลังจากเก็บรักษาความร้อนเป็นระยะเวลาหนึ่ง เหล็กจะถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้องในอากาศหรือใน อากาศบังคับ วิธี. การทำให้เป็นมาตรฐานมีอัตราการเย็นตัวเร็วกว่าการหลอม ดังนั้นโครงสร้างที่ทำให้เป็นมาตรฐานจึงดีกว่าโครงสร้างการอบอ่อน และความแข็งแรงและความแข็งยังสูงกว่าโครงสร้างการอบอ่อนด้วย เนื่องจากวงจรการผลิตสั้นและการใช้อุปกรณ์ในการปรับมาตรฐานสูง ทำให้การทำให้เป็นมาตรฐานถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการหล่อเหล็กต่างๆ

วัตถุประสงค์ของการทำให้เป็นมาตรฐานแบ่งออกเป็นสามประเภทดังต่อไปนี้:

(1) การทำให้เป็นมาตรฐานเป็นการบำบัดความร้อนขั้นสุดท้าย
สำหรับการหล่อโลหะที่มีความต้องการความแข็งแรงต่ำ การทำให้เป็นมาตรฐานสามารถใช้เป็นการบำบัดความร้อนขั้นสุดท้ายได้ การทำให้เป็นมาตรฐานสามารถทำให้เกรนละเอียด ทำให้โครงสร้างเป็นเนื้อเดียวกัน ลดปริมาณเฟอร์ไรต์ในเหล็กไฮโปยูเทคตอยด์ เพิ่มและปรับแต่งปริมาณเพิร์ลไลต์ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความแข็งแรง ความแข็ง และความเหนียวของเหล็ก

(2) การทำให้เป็นมาตรฐานเป็นการอบร้อนก่อน
สำหรับการหล่อเหล็กที่มีส่วนขนาดใหญ่ การทำให้เป็นมาตรฐานก่อนที่จะดับหรือดับและแบ่งเบาบรรเทา (การชุบแข็งและการอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูง) สามารถกำจัดโครงสร้าง Widmanstatten และโครงสร้างแถบสี และทำให้ได้โครงสร้างที่ละเอียดและสม่ำเสมอ สำหรับซีเมนต์เครือข่ายที่มีอยู่ในเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าเครื่องมือโลหะผสมที่มีปริมาณคาร์บอนมากกว่า 0.77% การทำให้เป็นมาตรฐานสามารถลดเนื้อหาของซีเมนต์รองและป้องกันไม่ให้สร้างเครือข่ายต่อเนื่อง เพื่อเตรียมองค์กรสำหรับการหลอมแบบทรงกลม

(3) ปรับปรุงประสิทธิภาพการตัด
การทำให้เป็นมาตรฐานสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการตัดของเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำได้ ความแข็งของการหล่อเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำต่ำเกินไปหลังจากการหลอม และง่ายต่อการติดมีดระหว่างการตัด ส่งผลให้พื้นผิวมีความหยาบมากเกินไป ด้วยการอบชุบด้วยความร้อนให้เป็นมาตรฐาน ความแข็งของการหล่อเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำสามารถเพิ่มเป็น 140 HBW - 190 HBW ซึ่งใกล้เคียงกับความแข็งในการตัดที่เหมาะสมที่สุด จึงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการตัด

3) การดับ

การชุบแข็งเป็นกระบวนการบำบัดความร้อนโดยให้ความร้อนหล่อเหล็กจนถึงอุณหภูมิสูงกว่า Ac3 หรือ Ac1 จากนั้นจึงทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วหลังจากคงไว้เป็นระยะเวลาหนึ่งเพื่อให้ได้โครงสร้างมาร์เทนซิติกที่สมบูรณ์ การหล่อเหล็กควรได้รับการปรับอุณหภูมิให้ทันเวลาหลังจากที่ร้อนที่สุดเพื่อขจัดความเครียดในการดับและรับคุณสมบัติทางกลที่ครอบคลุมตามที่ต้องการ

(1) อุณหภูมิการดับ
อุณหภูมิความร้อนดับของเหล็กไฮโปยูเทคตอยด์อยู่ที่ 30 ℃ -50 ℃เหนือ Ac3; อุณหภูมิความร้อนในการดับของเหล็กยูเทคตอยด์และเหล็กไฮเปอร์ยูเทคตอยด์อยู่ที่ 30 ℃ -50 ℃ เหนือ Ac1 เหล็กกล้าคาร์บอน Hypoeutectoid ถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิการดับดังกล่าวข้างต้นเพื่อให้ได้ออสเทนไนต์ที่มีเนื้อละเอียด และสามารถรับโครงสร้างมาร์เทนไซต์ที่ละเอียดได้หลังจากการดับ เหล็กยูเทคตอยด์และเหล็กไฮเปอร์ยูเทคตอยด์ได้รับการทำให้เป็นรูปทรงกลมและอบอ่อนก่อนการชุบแข็งและให้ความร้อน ดังนั้นหลังจากให้ความร้อนที่ 30°C-50°C เหนือ Ac1 และออสเทนไนซ์ที่ไม่สมบูรณ์ โครงสร้างจึงเป็นออสเทนไนต์และอนุภาคคาร์บอนแทรกซึมของเนื้อละเอียดที่ไม่ละลายบางส่วน หลังจากการดับแล้ว ออสเทนไนต์จะถูกเปลี่ยนเป็นมาร์เทนไซต์ และอนุภาคของซีเมนไทต์ที่ไม่ละลายจะยังคงอยู่ เนื่องจากซีเมนไทต์มีความแข็งสูง ไม่เพียงแต่ไม่ลดความแข็งของเหล็กเท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มความทนทานต่อการสึกหรออีกด้วย โครงสร้างการดับตามปกติของเหล็กไฮเปอร์ยูเทคตอยด์นั้นเป็นมาร์เทนไซต์ที่เป็นขุยละเอียด และซีเมนต์ไนต์ที่เป็นเม็ดละเอียดและออสเทนไนต์ที่คงเหลือจำนวนเล็กน้อยจะกระจายอย่างเท่าเทียมกันบนเมทริกซ์ โครงสร้างนี้มีความแข็งแรงและทนต่อการสึกหรอสูง แต่ก็มีความทนทานในระดับหนึ่งด้วย

(2) สารทำความเย็นสำหรับกระบวนการชุบความร้อน
วัตถุประสงค์ของการดับคือเพื่อให้ได้มาร์เทนไซต์ที่สมบูรณ์ ดังนั้นอัตราการเย็นตัวของเหล็กหล่อในระหว่างการชุบจะต้องมากกว่าอัตราการเย็นตัววิกฤตของเหล็กหล่อ มิฉะนั้นจะไม่สามารถรับโครงสร้างมาร์เทนไซต์และคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องได้ อย่างไรก็ตาม อัตราการเย็นตัวที่สูงเกินไปอาจทำให้การหล่อเสียรูปหรือแตกร้าวได้ง่าย เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดข้างต้นในเวลาเดียวกัน ควรเลือกสื่อการทำความเย็นที่เหมาะสมตามวัสดุของการหล่อ หรือควรใช้วิธีการทำความเย็นแบบเป็นขั้นตอน ในช่วงอุณหภูมิ 650°C-400°C อัตราการเปลี่ยนแปลงของไอโซเทอร์มอลของออสเทนไนต์ที่ระบายความร้อนด้วยความเย็นจัดจะสูงที่สุด ดังนั้นเมื่อหล่อเสร็จควรมั่นใจในการทำความเย็นอย่างรวดเร็วในช่วงอุณหภูมินี้ ต่ำกว่าจุด Ms อัตราการทำความเย็นควรช้าลงเพื่อป้องกันการเสียรูปหรือการแตกร้าว สารชุบแข็งมักจะใช้น้ำ สารละลายที่เป็นน้ำ หรือน้ำมัน ในการดับหรือออสเทมเปอร์ในระยะ สารที่ใช้กันทั่วไปได้แก่ น้ำมันร้อน โลหะหลอมเหลว เกลือหลอมเหลว หรือด่างหลอมเหลว

ความสามารถในการทำความเย็นของน้ำในโซนอุณหภูมิสูงที่ 650°C-550°C นั้นแข็งแกร่ง และความสามารถในการทำความเย็นของน้ำในโซนอุณหภูมิต่ำที่ 300°C-200°C นั้นแข็งแกร่งมาก น้ำเหมาะสำหรับการดับและหล่อเย็นการหล่อเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีรูปร่างเรียบง่ายและหน้าตัดขนาดใหญ่มากกว่า เมื่อใช้ในการดับและทำความเย็น อุณหภูมิของน้ำโดยทั่วไปจะต้องไม่สูงกว่า 30°C ดังนั้นจึงถูกนำมาใช้โดยทั่วไปเพื่อเพิ่มการไหลเวียนของน้ำเพื่อรักษาอุณหภูมิของน้ำให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสม นอกจากนี้ การให้ความร้อนเกลือ (NaCl) หรืออัลคาไล (NaOH) ในน้ำจะช่วยเพิ่มความสามารถในการทำความเย็นของสารละลายได้อย่างมาก

ข้อได้เปรียบหลักของน้ำมันในฐานะตัวกลางในการทำความเย็นคืออัตราการทำความเย็นในโซนอุณหภูมิต่ำที่ 300°C-200°C นั้นต่ำกว่าน้ำมาก ซึ่งสามารถลดความเครียดภายในของชิ้นงานที่ดับแล้วได้อย่างมาก และลดความเป็นไปได้ของการเสียรูป และการแตกร้าวของการหล่อ ในขณะเดียวกัน ความสามารถในการทำความเย็นของน้ำมันในช่วงอุณหภูมิสูงที่ 650°C-550°C นั้นค่อนข้างต่ำ ซึ่งเป็นข้อเสียเปรียบหลักของน้ำมันในฐานะตัวกลางในการดับ โดยทั่วไปอุณหภูมิของน้ำมันดับจะอยู่ที่ 60°C-80°C น้ำมันส่วนใหญ่ใช้สำหรับการชุบแข็งการหล่อโลหะผสมเหล็กที่มีรูปร่างที่ซับซ้อนและการชุบแข็งของการหล่อเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีหน้าตัดขนาดเล็กและรูปร่างที่ซับซ้อน

นอกจากนี้เกลือหลอมเหลวยังนิยมใช้เป็นสื่อในการดับซึ่งในเวลานี้จะกลายเป็นอ่างเกลือ อ่างเกลือมีจุดเดือดสูงและความสามารถในการทำความเย็นอยู่ระหว่างน้ำกับน้ำมัน อ่างเกลือมักใช้สำหรับการชุบออสเทมเปอร์และการชุบแข็งบนเวที เช่นเดียวกับการบำบัดการหล่อที่มีรูปร่างซับซ้อน ขนาดเล็ก และข้อกำหนดการเปลี่ยนรูปที่เข้มงวด

 

 

4) การแบ่งเบาบรรเทา

การแบ่งเบาบรรเทาหมายถึงกระบวนการบำบัดความร้อนซึ่งการหล่อเหล็กที่ผ่านการชุบแข็งหรือแบบปกติจะถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่เลือกไว้ต่ำกว่าจุดวิกฤต Ac1 และหลังจากคงไว้เป็นระยะเวลาหนึ่ง ก็จะถูกทำให้เย็นลงในอัตราที่เหมาะสม การอบชุบด้วยความร้อนสามารถเปลี่ยนโครงสร้างที่ไม่เสถียรที่ได้รับหลังจากการชุบแข็งหรือการทำให้เป็นมาตรฐานให้เป็นโครงสร้างที่มั่นคงเพื่อขจัดความเครียดและปรับปรุงความเป็นพลาสติกและความเหนียวของการหล่อเหล็ก โดยทั่วไปกระบวนการบำบัดความร้อนของการชุบและการแบ่งเบาบรรเทาที่อุณหภูมิสูงเรียกว่าการชุบแข็งและการแบ่งเบาบรรเทา การหล่อเหล็กที่ดับแล้วจะต้องได้รับการปรับอุณหภูมิให้ตรงเวลา และการหล่อเหล็กที่ได้มาตรฐานควรได้รับการปรับอุณหภูมิเมื่อจำเป็น ประสิทธิภาพของการหล่อเหล็กหลังจากการอบคืนตัวขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ เวลา และจำนวนครั้งในการอบคืนตัว การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิการอบคืนตัวและการขยายเวลาการถือครอง ณ เวลาใดๆ ไม่เพียงแต่สามารถบรรเทาความเครียดในการดับของการหล่อเหล็กเท่านั้น แต่ยังเปลี่ยนมาร์เทนไซต์ดับที่ไม่เสถียรให้เป็นมาร์เทนไซต์ troostite หรือซอร์ไบต์อีกด้วย ความแข็งแรงและความแข็งของการหล่อเหล็กลดลง และความเป็นพลาสติกก็ดีขึ้นอย่างมาก สำหรับเหล็กกล้าโลหะผสมขนาดกลางบางชนิดที่มีองค์ประกอบโลหะผสมซึ่งก่อให้เกิดคาร์ไบด์อย่างรุนแรง (เช่น โครเมียม โมลิบดีนัม วานาเดียม และทังสเตน เป็นต้น) ความแข็งจะเพิ่มขึ้นและความเหนียวจะลดลงเมื่ออบคืนสภาพที่ 400°C-500°C ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการชุบแข็งทุติยภูมินั่นคือความแข็งของเหล็กหล่อในสภาวะอารมณ์ถึงค่าสูงสุด ในการผลิตจริง เหล็กกล้าหล่อโลหะผสมขนาดกลางที่มีลักษณะการแข็งตัวขั้นทุติยภูมิจำเป็นต้องผ่านการอบคืนตัวหลายครั้ง

(1) การแบ่งเบาบรรเทาอุณหภูมิต่ำ
ช่วงอุณหภูมิของการแบ่งเบาบรรเทาอุณหภูมิต่ำคือ 150 ℃ -250 ℃ การแบ่งเบาบรรเทาที่อุณหภูมิต่ำสามารถรับโครงสร้างมาร์เทนไซต์ที่มีอุณหภูมิซึ่งส่วนใหญ่ใช้สำหรับการชุบเหล็กกล้าคาร์บอนสูงและการชุบเหล็กกล้าโลหะผสมสูง มาร์เทนไซต์นิรภัยหมายถึงโครงสร้างของมาร์เทนไซต์ที่เข้ารหัสลับบวกกับคาร์ไบด์เม็ดละเอียด โครงสร้างของเหล็กไฮโปยูเทคตอยด์หลังจากการอบคืนตัวที่อุณหภูมิต่ำคือมาร์เทนไซต์ที่มีอุณหภูมิต่ำ โครงสร้างของเหล็กไฮเปอร์ยูเทคตอยด์หลังจากการอบคืนตัวที่อุณหภูมิต่ำคือ มาร์เทนไซต์ + คาร์ไบด์ + ออสเทนไนต์ที่คงสภาพไว้ วัตถุประสงค์ของการอบคืนตัวที่อุณหภูมิต่ำคือการปรับปรุงความเหนียวของเหล็กชุบแข็งอย่างเหมาะสม ในขณะที่ยังคงรักษาความแข็งสูง (58HRC-64HRC) ความแข็งแรงสูง และความต้านทานต่อการสึกหรอ ในขณะที่ลดความเครียดในการชุบและความเปราะของการหล่อเหล็กลงอย่างมาก

(2) การแบ่งเบาบรรเทาอุณหภูมิปานกลาง
อุณหภูมิการแบ่งเบาบรรเทาของอุณหภูมิปานกลางโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 350 ℃ -500 ℃ โครงสร้างหลังการอบคืนตัวที่อุณหภูมิปานกลางจะมีซีเมนต์เนื้อละเอียดจำนวนมากกระจายตัวและกระจายอยู่บนเมทริกซ์เฟอร์ไรต์ นั่นคือโครงสร้างโทรสไทต์ที่อารมณ์ เฟอร์ไรต์ในโครงสร้างเทมเปอร์โทรสต์ไทต์ยังคงรูปร่างของมาร์เทนไซต์ไว้ โดยทั่วไปแล้วความเครียดภายในของการหล่อเหล็กหลังจากการอบคืนตัวจะถูกกำจัดออกไป และมีขีดจำกัดความยืดหยุ่นและขีดจำกัดผลผลิตที่สูงขึ้น ความแข็งแรงและความแข็งที่สูงขึ้น ตลอดจนความเป็นพลาสติกและความเหนียวที่ดี

(3) การแบ่งเบาบรรเทาที่อุณหภูมิสูง
โดยทั่วไปอุณหภูมิการอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูงอยู่ที่ 500 ° C-650 ° C และกระบวนการบำบัดความร้อนที่รวมการดับและการอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูงตามมามักจะเรียกว่าการชุบแข็งและการอบคืนตัว โครงสร้างหลังจากการอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูงคือซอร์ไบต์ที่มีอุณหภูมิ นั่นคือ ซีเมนต์และเฟอร์ไรต์เนื้อละเอียด เฟอร์ไรต์ในซอร์ไบต์เทมเปอร์นั้นเป็นเฟอร์ไรต์เหลี่ยมที่ผ่านการตกผลึกซ้ำ การหล่อเหล็กหลังจากการอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูงจะมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีในแง่ของความแข็งแรง ความเหนียว และความเหนียว การอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง เหล็กกล้าโลหะผสมต่ำ และชิ้นส่วนโครงสร้างที่สำคัญต่างๆ ที่มีแรงที่ซับซ้อน

 

 

5) การบำบัดด้วยโซลูชั่นที่เป็นของแข็ง

วัตถุประสงค์หลักของการบำบัดสารละลายคือการละลายคาร์ไบด์หรือเฟสตกตะกอนอื่นๆ ในสารละลายของแข็งเพื่อให้ได้โครงสร้างเฟสเดียวที่มีความอิ่มตัวสูง การหล่อเหล็กสเตนเลสออสเทนนิติก เหล็กแมงกานีสออสเทนนิติก และเหล็กสเตนเลสชุบแข็งด้วยการตกตะกอน โดยทั่วไปควรได้รับการบำบัดด้วยสารละลายของแข็ง การเลือกอุณหภูมิของสารละลายขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีและแผนภาพเฟสของเหล็กหล่อ อุณหภูมิของการหล่อเหล็กแมงกานีสออสเทนนิติกโดยทั่วไปคือ 1,000 ℃ - 1100 ℃; อุณหภูมิของการหล่อเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกโครเมียม - นิกเกิลโดยทั่วไปอยู่ที่ 1,000 ℃ -1250 ℃

ยิ่งปริมาณคาร์บอนในเหล็กหล่อสูงขึ้นและมีองค์ประกอบอัลลอยด์ที่ไม่ละลายน้ำมากขึ้น อุณหภูมิของสารละลายของแข็งก็ควรสูงขึ้นตามไปด้วย สำหรับการหล่อเหล็กชุบแข็งด้วยการตกตะกอนที่มีทองแดง ความแข็งของการหล่อเหล็กจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากการตกตะกอนของเฟสที่อุดมด้วยทองแดงแข็งในสถานะหล่อในระหว่างการทำความเย็น เพื่อทำให้โครงสร้างอ่อนลงและปรับปรุงประสิทธิภาพการประมวลผล การหล่อเหล็กจำเป็นต้องผ่านการบำบัดด้วยสารละลายที่เป็นของแข็ง อุณหภูมิของสารละลายที่เป็นของแข็งคือ 900 ℃-950 ℃

6) การบำบัดด้วยการตกตะกอน

การบำบัดด้วยการตกตะกอนให้แข็งตัวคือการบำบัดเพื่อเสริมการกระจายตัวที่ดำเนินการภายในช่วงอุณหภูมิการแบ่งเบาบรรเทา หรือที่เรียกว่าการแก่ชราเทียม สาระสำคัญของการบำบัดด้วยการตกตะกอนคือการที่ที่อุณหภูมิสูงขึ้น คาร์ไบด์ ไนไตรด์ สารประกอบระหว่างโลหะ และเฟสกลางอื่นๆ ที่ไม่เสถียรจะถูกตกตะกอนจากสารละลายของแข็งอิ่มตัวยวดยิ่งและกระจายตัวอยู่ในเมทริกซ์ ส่งผลให้เหล็กหล่อมีคุณสมบัติทางกลและความแข็งที่ดีขึ้น

อุณหภูมิของการบําบัดความชราส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพขั้นสุดท้ายของการหล่อเหล็ก หากอุณหภูมิการชราภาพต่ำเกินไป ขั้นตอนการตกตะกอนแข็งตัวจะตกตะกอนช้าๆ หากอุณหภูมิการชราสูงเกินไป การสะสมของเฟสที่ตกตะกอนจะทำให้เกิดอายุมากเกินไป และจะไม่ได้รับประสิทธิภาพที่ดีที่สุด ดังนั้นโรงหล่อควรเลือกอุณหภูมิการบ่มที่เหมาะสมตามเกรดเหล็กหล่อและประสิทธิภาพการหล่อเหล็กที่ระบุ อุณหภูมิการเสื่อมสภาพของเหล็กหล่อทนความร้อนออสเทนนิติกโดยทั่วไปคือ 550 ℃ -850 ℃; อุณหภูมิการเสื่อมสภาพของเหล็กหล่อแข็งแบบตกตะกอนที่มีความแข็งแรงสูงโดยทั่วไปคือ 500 ℃

7) การรักษาบรรเทาความเครียด

วัตถุประสงค์ของการบำบัดความร้อนเพื่อบรรเทาความเครียดคือเพื่อขจัดความเครียดในการหล่อ ความเครียดในการดับ และความเครียดที่เกิดจากการตัดเฉือน เพื่อรักษาขนาดของการหล่อให้คงที่ โดยทั่วไปการอบชุบเพื่อคลายความเครียดจะถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิ 100°C-200°C ต่ำกว่า Ac1 จากนั้นเก็บไว้เป็นระยะเวลาหนึ่ง และสุดท้ายจะเย็นลงด้วยเตาเผา โครงสร้างของการหล่อเหล็กไม่เปลี่ยนแปลงในระหว่างกระบวนการบรรเทาความเครียด การหล่อเหล็กกล้าคาร์บอน การหล่อเหล็กกล้าโลหะผสมต่ำ และการหล่อเหล็กกล้าโลหะผสมสูง ล้วนสามารถผ่านการบำบัดเพื่อบรรเทาความเครียดได้

 

 

4. ผลของการบำบัดความร้อนต่อคุณสมบัติของการหล่อเหล็ก

นอกจากประสิทธิภาพของการหล่อเหล็กแล้ว ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีและกระบวนการหล่อแล้ว วิธีการอบชุบด้วยความร้อนแบบต่างๆ ยังสามารถนำมาใช้เพื่อให้มีคุณสมบัติทางกลที่ครอบคลุมดีเยี่ยมอีกด้วย วัตถุประสงค์ทั่วไปของกระบวนการบำบัดความร้อนคือการปรับปรุงคุณภาพของการหล่อ ลดน้ำหนักของการหล่อ ยืดอายุการใช้งาน และลดต้นทุน การอบชุบด้วยความร้อนเป็นวิธีสำคัญในการปรับปรุงคุณสมบัติทางกลของการหล่อ สมบัติทางกลของการหล่อเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญในการตัดสินผลของการบำบัดความร้อน นอกเหนือจากคุณสมบัติต่อไปนี้แล้ว โรงหล่อยังต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น ขั้นตอนการประมวลผล ประสิทธิภาพการตัด และข้อกำหนดการใช้งานของการหล่อเมื่อหล่อเหล็กที่ผ่านการอบชุบด้วยความร้อน

1) อิทธิพลของการบำบัดความร้อนต่อความแข็งแรงของการหล่อ
ภายใต้เงื่อนไขขององค์ประกอบเหล็กหล่อเดียวกัน ความแข็งแรงของการหล่อเหล็กหลังจากกระบวนการบำบัดความร้อนที่แตกต่างกันมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้น โดยทั่วไปแล้ว ความต้านทานแรงดึงของการหล่อเหล็กกล้าคาร์บอนและการหล่อเหล็กกล้าโลหะผสมต่ำสามารถสูงถึง 414 Mpa-1724 MPa หลังจากการอบชุบด้วยความร้อน

2) ผลของการบำบัดความร้อนต่อความเป็นพลาสติกของการหล่อเหล็ก
โครงสร้างแบบหล่อของการหล่อเหล็กกล้านั้นหยาบและมีความเป็นพลาสติกต่ำ หลังจากการอบชุบด้วยความร้อน โครงสร้างจุลภาคและความเป็นพลาสติกจะได้รับการปรับปรุงตามไปด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งความเป็นพลาสติกของการหล่อเหล็กหลังการชุบแข็งและการอบคืนตัว (การชุบแข็ง + การอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูง) จะได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ

3) ความเหนียวของการหล่อเหล็ก
ดัชนีความเหนียวของการหล่อเหล็กมักได้รับการประเมินโดยการทดสอบแรงกระแทก เนื่องจากความแข็งแรงและความเหนียวของการหล่อเหล็กเป็นตัวบ่งชี้ที่ขัดแย้งกัน โรงหล่อจึงต้องพิจารณาอย่างครอบคลุมเพื่อเลือกกระบวนการบำบัดความร้อนที่เหมาะสม เพื่อให้ได้คุณสมบัติทางกลที่ครอบคลุมตามที่ลูกค้าต้องการ

4) ผลของการบำบัดความร้อนต่อความแข็งของการหล่อ
เมื่อความสามารถในการชุบแข็งของเหล็กหล่อเท่ากัน ความแข็งของเหล็กหล่อหลังการอบชุบสามารถสะท้อนถึงความแข็งแรงของเหล็กหล่อได้โดยประมาณ ดังนั้นความแข็งจึงสามารถใช้เป็นดัชนีที่เข้าใจง่ายเพื่อประเมินประสิทธิภาพของเหล็กหล่อหลังการอบชุบด้วยความร้อน โดยทั่วไปแล้ว ความแข็งของการหล่อเหล็กกล้าคาร์บอนสามารถสูงถึง 120 HBW - 280 HBW หลังจากการอบชุบด้วยความร้อน