Η διαδικασία απόσβεσης του κατώτερου μπαινίτη

I. Βασική Αρχή της Σκλήρυνσης Κάτω Bainite

II. Βήματα και Παράμετροι της Διαδικασίας Σκλήρυνσης Κάτω Bainite

1. Στάδιο Ωστενιτοποίησης (Θέρμανση και Διατήρηση)

• Σκοπός: Για να διαλυθούν πλήρως τα καρβίδια στον χάλυβα και να ληφθεί μια ομοιόμορφη, λεπτή ωστενιτική δομή, θέτοντας τα θεμέλια για την επακόλουθη μετατροπή.
• Παράμετροι Διαδικασίας:
  • Θερμοκρασία Ωστενιτοποίησης: Καθορίζεται από τη σύνθεση του χάλυβα, γενικά 30~50°C πάνω από το Ac3 (για υποευτηκτοειδείς χάλυβες) ή μεταξύ Ac1 και Ac3 (για υπερευτηκτοειδείς χάλυβες, για αποφυγή καρβιδίων δικτύου). Για παράδειγμα:
    • Χάλυβες μέσου άνθρακα (π.χ., χάλυβας 45): 820~860°C;
    • Χάλυβες μέσου άνθρακα χαμηλού κράματος (π.χ., 40Cr): 840~880°C;
    • Χάλυβες υψηλού άνθρακα (π.χ., χάλυβας T8): 780~820°C (για την αποφυγή χονδροειδών κόκκων από υπερθέρμανση).
  • Χρόνος Διατήρησης: Καθορίζεται από το πάχος του τεμαχίου και την ικανότητα φόρτωσης για να εξασφαλιστεί η ομογενοποίηση της ωστενίτη. Τυπικά 1~3 ώρες (συντομότερο για μικρά τεμάχια, έως 30 λεπτά, μεγαλύτερο για μεγάλα τεμάχια), αποφεύγοντας την υποθέρμανση (ατελής ωστενιτοποίηση) ή την υπερθέρμανση (χονδροειδείς κόκκοι, που οδηγούν σε μειωμένη απόδοση).

2. Στάδιο Ταχείας Ψύξης (Αποφυγή Ζωνών Μαργαρίτη/Άνω Bainite)

• Σκοπός: Για να ψυχθεί γρήγορα το ωστενιτοποιημένο τεμάχιο στο εύρος θερμοκρασίας μετατροπής του κάτω bainite (200~350°C), αποτρέποντας την πρόωρη μετατροπή στις ζώνες μαργαρίτη (500~600°C) ή άνω bainite (350~500°C), εξασφαλίζοντας "κατευθυνόμενη" μετατροπή της ωστενίτη σε κάτω bainite.
• Παράμετροι Διαδικασίας:
  • Ψυκτικό Μέσο: Πρέπει να παρέχει επαρκή ρυθμό ψύξης (υπερβαίνοντας τον κρίσιμο ρυθμό ψύξης του χάλυβα). Τα κοινά μέσα περιλαμβάνουν:
    • Τήγματα αλάτων (π.χ., λουτρά νιτρικού-νιτρώδους, με χαμηλά σημεία τήξης και εύκολο έλεγχο θερμοκρασίας);
    • Ορυκτέλαια (κατάλληλα για μικρά τεμάχια, με ελαφρώς πιο αργή ψύξη από τα τήγματα αλάτων);
    • Πολυμερικά διαλύματα (π.χ., διαλύματα πολυβινυλικής αλκοόλης, με ρυθμιζόμενη ικανότητα ψύξης).
  • Τελικό Σημείο Ψύξης: Ψύξτε γρήγορα το τεμάχιο στους 200~350°C (η συγκεκριμένη θερμοκρασία καθορίζεται από την καμπύλη TTT του χάλυβα, π.χ., 250~300°C για χάλυβες χαμηλού κράματος).

3. Στάδιο Ισοθερμικής Μετατροπής (Βασικό Βήμα)

• Σκοπός: Διατηρήστε τη χαμηλή θερμοκρασία που έχει οριστεί για να μετατρέψετε πλήρως την ωστενίτη σε κάτω bainite (ελαχιστοποιώντας την παραμένουσα ωστενίτη).
• Παράμετροι Διαδικασίας:
  • Ισοθερμική Θερμοκρασία: Συνήθως 200~350°C (χαρακτηριστικό εύρος για κάτω bainite). Οι χαμηλότερες θερμοκρασίες παράγουν λεπτότερες λωρίδες κάτω bainite, αυξάνοντας την αντοχή και τη σκληρότητα, αλλά επιβραδύνοντας τη μετατροπή (απαιτώντας μεγαλύτερη διατήρηση). Οι υψηλότερες θερμοκρασίες (κοντά στους 350°C) μπορεί να σχηματίσουν μερική άνω bainite, μειώνοντας τη σκληρότητα.
  • Ισοθερμικός Χρόνος: Καθορίζεται από την καμπύλη TTT του χάλυβα για να εξασφαλιστεί η πλήρης μετατροπή της ωστενίτη. Παραδείγματα:
    • Χάλυβας 40Cr στους 280°C: ~2~4 ώρες;
    • Ελατηριωτός χάλυβας 60Si2Mn στους 250°C: ~3~5 ώρες.
  • Κριτήρια Κρίσης: Μικροδομική επιθεώρηση (το κάτω bainite εμφανίζεται ως σκοτεινές βελόνες/ελασματοειδείς δομές χωρίς μαργαρίτη ή μαρτενσίτη) ή εμπειρικοί τύποι (π.χ., παρατείνετε το χρόνο κατά 0,5~1 ώρα ανά 10 mm πάχους).

4. Ψύξη μετά την Ισοθερμική Διατήρηση

• Μετά την ισοθερμική διατήρηση, το τεμάχιο μπορεί να ψυχθεί στον αέρα σε θερμοκρασία δωματίου (δεν χρειάζεται συνεχής ταχεία ψύξη). Η ωστενίτη έχει ήδη μετατραπεί πλήρως σε κάτω bainite, επομένως η ψύξη στον αέρα αποφεύγει τον σχηματισμό μαρτενσίτη ή άλλων δυσμενών δομών και αποτρέπει το ράγισμα λόγω τάσης από υπερβολικούς ρυθμούς ψύξης.

III. Κατάλληλοι Βαθμοί Χάλυβα

• Χάλυβες μέσου άνθρακα: 45, 50 κ.λπ.;
• Χάλυβες μέσου άνθρακα χαμηλού κράματος: 40Cr, 42CrMo, 35CrMo κ.λπ.;
• Ελατηριωτοί χάλυβες: 60Si2Mn, 50CrVA κ.λπ.;
• Χάλυβες ρουλεμάν: GCr15 (ελέγξτε τη θερμοκρασία ωστενιτοποίησης για να αποφύγετε χονδροειδείς κόκκους).

IV. Χαρακτηριστικά Απόδοσης και Εφαρμογές

• Πλεονεκτήματα Απόδοσης: Το κάτω bainite έχει σκληρότητα HRC45~55 (κοντά στη μαρτενσίτη), αλλά 2~3 φορές υψηλότερη αντοχή σε κρούση (αk) από τη μαρτενσίτη (π.χ., 40Cr μετά από σκλήρυνση κάτω bainite έχει αk≥80J/cm² έναντι 30~50J/cm² για σκλήρυνση μαρτενσίτη), με εξαιρετική αντοχή σε κόπωση και αντοχή στη φθορά.
• Εφαρμογές: Εξαρτήματα που απαιτούν "ισορροπία αντοχής-σκληρότητας", όπως γρανάζια, άξονες κίνησης, ράβδοι σύνδεσης, ελατήρια και δακτύλιοι ρουλεμάν.

V. Βασικά Σημεία Διαδικασίας και Προφυλάξεις

1. Έλεγχος Ωστενιτοποίησης: Οι υπερβολικά υψηλές θερμοκρασίες προκαλούν χονδροειδείς κόκκους ωστενίτη και τραχύ κάτω bainite, μειώνοντας τη σκληρότητα. Οι χαμηλές θερμοκρασίες οδηγούν σε ατελή ωστενιτοποίηση, με υπολειπόμενα καρβίδια να επηρεάζουν την ομοιομορφία της μετατροπής.
2. Ρυθμός Ψύξης: Πρέπει να περάσει γρήγορα από τη ζώνη μαργαρίτη (500~600°C). Διαφορετικά, σχηματίζεται μαργαρίτης, μειώνοντας δραστικά την αντοχή (επιλέξτε μέσα με κατάλληλη ικανότητα ψύξης, π.χ., λουτρά τήγματος αλάτων, για να εξασφαλίσετε ότι οι ρυθμοί υπερβαίνουν τις κρίσιμες τιμές).
3. Ισοθερμικές Παράμετροι: Ακολουθήστε αυστηρά τις καμπύλες TTT για τη θερμοκρασία και το χρόνο—οι αποκλίσεις προκαλούν υπερβολική παραμένουσα ωστενίτη (μειωμένη σκληρότητα) ή μερική άνω bainite (μειωμένη σκληρότητα).
4. Γεωμετρία Τεμαχίου: Για μεγάλα ή σύνθετα μέρη, ελέγξτε τους ρυθμούς θέρμανσης/ψύξης για να αποφύγετε το ράγισμα λόγω τάσης (χρησιμοποιήστε βαθμιδωτή θέρμανση ή προ-ψύξη σε υψηλότερες θερμοκρασίες πριν από την ισοθερμική διατήρηση).