Hardbaarheid en hardbaarheid van staal
- Hardbaarheid
Hardbaarheid verwijst naar de inherente eigenschap van een staalsoort om de diepte van de geharde laag (martensietlaag) te verkrijgen tijdens afschrikken onder gespecificeerde omstandigheden.
Of een stalen onderdeel volledig kan worden gehard, hangt samen met de kritische afkoelsnelheid (vk) van het staal tijdens het afschrikken.
Meetindicator: Uitgedrukt door de effectieve geharde laagdikte die kan worden bereikt wanneer een standaard teststuk onder bepaalde omstandigheden wordt afgeschrikt.
Diepte van de Geharde Laag: Verwijst naar de afstand van het oppervlak van een stalen onderdeel tot de locatie waar de martensietstructuur intern 50% vertegenwoordigt. Hoe groter de diepte van de geharde laag, hoe hoger de hardbaarheid; wanneer de diepte van de geharde laag de kern bereikt, is het werkstuk volledig gehard.
2. Invloed van Hardbaarheid op de Mechanische Eigenschappen van Staal
Hardbaarheid heeft een significante impact op de mechanische eigenschappen van staal. Als een werkstuk volledig is gehard, zijn de oppervlakte-eigenschappen uniform en consistent, waardoor het volledige potentieel van de mechanische eigenschappen van het staal kan worden benut. Indien niet volledig gehard, zullen er verschillen zijn in oppervlakte-eigenschappen; vooral na hoge-temperatuur tempering zal de taaiheid van de kern lager zijn dan die van de oppervlaktelaag.
Onder dezelfde austenitische omstandigheden is de hardbaarheid van hetzelfde type staal identiek.
Voor de diepte van de geharde laag: waterafschrikken > olieafschrikken; kleine werkstukken > grote werkstukken.
3. Factoren die de Hardbaarheid Beïnvloeden
Hardbaarheid is een inherente eigenschap van staal, onafhankelijk van externe omstandigheden van het staal (zoals vorm, grootte, oppervlakte en afkoelingsmedium), maar nauw verwant aan de kritische afkoelsnelheid. Hoe kleiner de kritische afkoelsnelheid, hoe hoger de hardbaarheid van het staal.
Alle factoren die de kritische afkoelsnelheid (of de positie van de C-curve) beïnvloeden — zoals chemische samenstelling, afschriktemperatuur en houdertijd — zullen de hardbaarheid beïnvloeden.
1）Chemische Samenstelling
- Koolstofgehalte: Van hypoeutectoïde staal, eutectoïde staal en hypereutectoïde staal heeft eutectoïde staal de kleinste kritische afkoelsnelheid en de hoogste hardbaarheid van koolstofstaalsoorten. De hardbaarheid van hypoeutectoïde staal neemt toe met de toename van het koolstofgehalte. Binnen het normale afschrikverwarmings temperatuurbereik neemt de hardbaarheid van hypereutectoïde staal af naarmate het koolstofgehalte toeneemt.
- Legeringselementen: Alle legeringselementen behalve kobalt verschuiven de C-curve naar rechts, verminderen de kritische afkoelsnelheid en verbeteren de hardbaarheid.
2）Afschriktemperatuur en Houdertijd
Het verhogen van de verwarmingstemperatuur en het verlengen van de houdertijd kan de hardbaarheid van staal op passende wijze verbeteren. Deze methode veroorzaakt echter korrelvergroting, dus wordt deze over het algemeen niet toegepast.
4. Bepaling van Hardbaarheid: Eindafschrikproef (Jominy Eindafschrikproef)
5. Toepassingen van Hardbaarheid
1）Schatting van de Diepte van de Geharde Laag
Tijdens het ontwerp van onderdelen kan de bekende hardbaarheidscurve worden gebruikt om de effectieve geharde laagdikte van het onderdeel te schatten.
2）Materiaalselectie op Basis van de Diepte van de Geharde Laag
De effectieve geharde laagdikte heeft een significante impact op de mechanische eigenschappen van het werkstuk.
Wanneer het werkstuk volledig is gehard, kan een uniform verdeelde structuur over de gehele doorsnede worden verkregen na temperen, en zijn de mechanische eigenschappen ook consistent.
Indien niet volledig gehard, zijn de mechanische eigenschappen van de kern van het werkstuk lager dan die van de oppervlaktegeharde laag.
Wanneer de spanning van het werkstuk uniform verdeeld is over de doorsnede en de mechanische eigenschappen op de doorsnede consistent zijn, moet staal met een hoge hardbaarheid worden geselecteerd.
Voor onderdelen die worden blootgesteld aan buig- of torsiebelastingen (zoals assen) is de oppervlaktespanning het hoogst, terwijl de kernspanning zeer laag is, dus moet staal met een slechte hardbaarheid worden geselecteerd.
Onder dezelfde austenitische omstandigheden is de hardbaarheid van hetzelfde type staal identiek.
*Hardheid na Afschrikken (Hardbaarheid voor Maximale Hardheid)
Onder normale afschrikcondities verwijst dit naar de maximale hardheid die kan worden bereikt door een martensietstructuur te verkrijgen. De belangrijkste beïnvloedende factor hangt af van het koolstofgehalte in martensiet en heeft weinig te maken met legeringselementen. Hoe hoger het koolstofgehalte, hoe hoger de hardheid na afschrikken.
Bijvoorbeeld, laaggelegeerd staal heeft een vrij goede hardbaarheid maar lage hardheid na afschrikken. Een ander voorbeeld is hoogkoolstofgereedschapsstaal, dat een slechte hardbaarheid heeft maar een hoge hardheid na afschrikken.
Typisch worden medium-koolstof gelegeerd staal 40Cr en koolstofstaal 45 gebruikt ter vergelijking. De eerste bevat het legeringselement chroom, dus de hardbaarheid is hoger dan die van de laatste; het koolstofgehalte is echter lager dan dat van de laatste, wat resulteert in een iets lagere hardheid na afschrikken.
Opmerking: Staal met een hoge hardbaarheid heeft niet per se een hoge hardheid na afschrikken, en vice versa.
Uw bericht moet tussen de 20-3.000 tekens bevatten!