Σκληρυνσιμότητα και σκληρυνσιμότητα του χάλυβα
- Σκληρυνσιμότητα
Η σκληρυνσιμότητα αναφέρεται στην εγγενή ιδιότητα ενός βαθμού χάλυβα να επιτυγχάνει το βάθος του σκληρυμένου στρώματος (στρώμα μαρτενσίτη) κατά τη διάρκεια της σκλήρυνσης υπό καθορισμένες συνθήκες.
Το εάν ένα χαλύβδινο εξάρτημα μπορεί να σκληρυνθεί πλήρως σχετίζεται με τον κρίσιμο ρυθμό ψύξης (vk) του χάλυβα κατά τη διάρκεια της σκλήρυνσης.
Δείκτης Μέτρησης: Εκφράζεται από το αποτελεσματικό βάθος σκληρυμένου στρώματος που επιτυγχάνεται όταν ένα τυπικό τεμάχιο δοκιμής σκληρύνεται υπό ορισμένες συνθήκες.
Βάθος Σκληρυμένου Στρώματος: Αναφέρεται στην απόσταση από την επιφάνεια ενός χαλύβδινου εξαρτήματος έως τη θέση όπου η μαρτενσιτική δομή αντιπροσωπεύει το 50% εσωτερικά. Όσο μεγαλύτερο είναι το βάθος του σκληρυμένου στρώματος, τόσο υψηλότερη είναι η σκληρυνσιμότητα. Όταν το βάθος του σκληρυμένου στρώματος φτάσει στον πυρήνα, το τεμάχιο εργασίας είναι πλήρως σκληρυμένο.
2. Επίδραση της Σκληρυνσιμότητας στις Μηχανικές Ιδιότητες του Χάλυβα
Η σκληρυνσιμότητα έχει σημαντικό αντίκτυπο στις μηχανικές ιδιότητες του χάλυβα. Εάν ένα τεμάχιο εργασίας είναι πλήρως σκληρυμένο, οι ιδιότητες της επιφάνειάς του είναι ομοιόμορφες και συνεπείς, επιτρέποντας την πλήρη εκμετάλλευση των μηχανικών ιδιοτήτων του χάλυβα. Εάν δεν είναι πλήρως σκληρυμένο, θα υπάρχουν διαφορές στις ιδιότητες της επιφάνειας. ειδικά μετά από σκλήρυνση σε υψηλή θερμοκρασία, η σκληρότητα του πυρήνα θα είναι χαμηλότερη από αυτή του επιφανειακού στρώματος.
Υπό τις ίδιες συνθήκες αυτενσίτησης, η σκληρυνσιμότητα του ίδιου τύπου χάλυβα είναι ίδια.
Για το βάθος του σκληρυμένου στρώματος: σκλήρυνση με νερό > σκλήρυνση με λάδι; μικρά τεμάχια εργασίας > μεγάλα τεμάχια εργασίας.
3. Παράγοντες που επηρεάζουν τη σκληρυνσιμότητα
Η σκληρυνσιμότητα είναι μια εγγενής ιδιότητα του χάλυβα, ανεξάρτητη από τις εξωτερικές συνθήκες του χάλυβα (όπως σχήμα, μέγεθος, επιφάνεια και μέσο ψύξης), αλλά στενά συνδεδεμένη με τον κρίσιμο ρυθμό ψύξης του. Όσο μικρότερος είναι ο κρίσιμος ρυθμός ψύξης, τόσο υψηλότερη είναι η σκληρυνσιμότητα του χάλυβα.
Όλοι οι παράγοντες που επηρεάζουν τον κρίσιμο ρυθμό ψύξης (ή τη θέση της καμπύλης C) — όπως η χημική σύνθεση, η θερμοκρασία σκλήρυνσης και ο χρόνος διατήρησης — θα επηρεάσουν τη σκληρυνσιμότητα.
1）Χημική Σύνθεση
- Περιεκτικότητα σε άνθρακα: Μεταξύ του υποευτηκτοειδούς χάλυβα, του ευτηκτοειδούς χάλυβα και του υπερευτηκτοειδούς χάλυβα, ο ευτηκτοειδής χάλυβας έχει τον μικρότερο κρίσιμο ρυθμό ψύξης και τη μεγαλύτερη σκληρυνσιμότητα μεταξύ των χαλύβων άνθρακα. Η σκληρυνσιμότητα του υποευτηκτοειδούς χάλυβα αυξάνεται με την αύξηση της περιεκτικότητας σε άνθρακα. Εντός του κανονικού εύρους θερμοκρασίας θέρμανσης σκλήρυνσης, η σκληρυνσιμότητα του υπερευτηκτοειδούς χάλυβα μειώνεται καθώς αυξάνεται η περιεκτικότητα σε άνθρακα.
- Στοιχεία κράματος: Όλα τα στοιχεία κράματος εκτός από το κοβάλτιο μετατοπίζουν την καμπύλη C προς τα δεξιά, μειώνουν τον κρίσιμο ρυθμό ψύξης και βελτιώνουν τη σκληρυνσιμότητα.
2）Θερμοκρασία σκλήρυνσης και χρόνος διατήρησης
Η αύξηση της θερμοκρασίας θέρμανσης και η παράταση του χρόνου διατήρησης μπορεί να βελτιώσει κατάλληλα τη σκληρυνσιμότητα του χάλυβα. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος θα προκαλέσει τραχύτητα κόκκων, επομένως γενικά δεν υιοθετείται.
4. Προσδιορισμός της σκληρυνσιμότητας: Δοκιμή σκλήρυνσης άκρου (Δοκιμή σκλήρυνσης άκρου Jominy)
5. Εφαρμογές της σκληρυνσιμότητας
1）Εκτίμηση του βάθους του σκληρυμένου στρώματος
Κατά το σχεδιασμό εξαρτημάτων, η γνωστή καμπύλη σκληρυνσιμότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκτίμηση του αποτελεσματικού βάθους σκληρυμένου στρώματος του εξαρτήματος.
2）Επιλογή υλικού με βάση το βάθος του σκληρυμένου στρώματος
Το αποτελεσματικό βάθος σκληρυμένου στρώματος έχει σημαντικό αντίκτυπο στις μηχανικές ιδιότητες του τεμαχίου εργασίας.
Όταν το τεμάχιο εργασίας είναι πλήρως σκληρυμένο, μια ομοιόμορφα κατανεμημένη δομή μπορεί να ληφθεί κατά μήκος ολόκληρης της διατομής μετά από σκλήρυνση και οι μηχανικές του ιδιότητες είναι επίσης συνεπείς.
Όταν δεν είναι πλήρως σκληρυμένο, οι μηχανικές ιδιότητες του πυρήνα του τεμαχίου εργασίας είναι χαμηλότερες από αυτές του επιφανειακού σκληρυμένου στρώματος.
Όταν η τάση του τεμαχίου εργασίας κατανέμεται ομοιόμορφα κατά μήκος της διατομής και οι μηχανικές ιδιότητες στη διατομή είναι συνεπείς, θα πρέπει να επιλεγεί χάλυβας με υψηλή σκληρυνσιμότητα.
Για εξαρτήματα που υποβάλλονται σε φορτία κάμψης ή στρέψης (όπως άξονες), η επιφανειακή τάση είναι η υψηλότερη ενώ η τάση του πυρήνα είναι πολύ χαμηλή, επομένως θα πρέπει να επιλεγεί χάλυβας με κακή σκληρυνσιμότητα.
Υπό τις ίδιες συνθήκες αυτενσίτησης, η σκληρυνσιμότητα του ίδιου τύπου χάλυβα είναι ίδια.
*Σκληρότητα μετά τη σκλήρυνση (Σκληρυνσιμότητα για μέγιστη σκληρότητα)
Υπό κανονικές συνθήκες σκλήρυνσης, αναφέρεται στη μέγιστη σκληρότητα που μπορεί να επιτευχθεί με την απόκτηση μιας μαρτενσιτικής δομής. Ο κύριος παράγοντας που την επηρεάζει εξαρτάται από την περιεκτικότητα σε άνθρακα στη μαρτενσίτη και έχει μικρή σχέση με τα στοιχεία κράματος. Όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε άνθρακα, τόσο υψηλότερη είναι η σκληρότητα μετά τη σκλήρυνση.
Για παράδειγμα, ο χάλυβας κράματος χαμηλού άνθρακα έχει πολύ καλή σκληρυνσιμότητα αλλά χαμηλή σκληρότητα μετά τη σκλήρυνση. Ένα άλλο παράδειγμα είναι ο χάλυβας εργαλείων υψηλού άνθρακα, ο οποίος έχει κακή σκληρυνσιμότητα αλλά υψηλή σκληρότητα μετά τη σκλήρυνση.
Συνήθως, ο χάλυβας κράματος μέσου άνθρακα 40Cr και ο χάλυβας άνθρακα 45 χρησιμοποιούνται για σύγκριση. Ο πρώτος περιέχει το στοιχείο κράματος χρώμιο, επομένως η σκληρυνσιμότητά του είναι υψηλότερη από αυτή του τελευταίου. Ωστόσο, η περιεκτικότητά του σε άνθρακα είναι χαμηλότερη από αυτή του τελευταίου, με αποτέλεσμα ελαφρώς χαμηλότερη σκληρότητα μετά τη σκλήρυνση.
Σημείωση: Ο χάλυβας με υψηλή σκληρυνσιμότητα δεν έχει απαραίτητα υψηλή σκληρότητα μετά τη σκλήρυνση και το αντίστροφο.
Το μήνυμά σας πρέπει να αποτελείται από 20-3.000 χαρακτήρες!