Definitionen og formålet med slukning
Stålet opvarmes til en temperatur over det kritiske punkt Ac3 (hypoeutektoidt stål) eller Ac1 (hypereutektoidt stål), holdes i et stykke tid for at gøre det helt eller delvist austeniseret, og afkøles derefter med en hastighed, der er større end den kritiske bratkølingshastighed. Varmebehandlingsprocessen, der omdanner superkølet austenit til martensit eller lavere bainit, kaldes bratkøling.
Formålet med bratkøling er at omdanne den superkølede austenit til martensit eller bainit for at opnå en martensit- eller lavere bainitstruktur, som derefter kombineres med anløbning ved forskellige temperaturer for at forbedre stålets styrke, hårdhed og modstandsdygtighed betydeligt. Slidstyrke, udmattelsesstyrke og sejhed osv. kan opfylde de forskellige anvendelseskrav for forskellige mekaniske dele og værktøjer. Bratkøling kan også bruges til at opfylde de særlige fysiske og kemiske egenskaber ved visse specialstål, såsom ferromagnetisme og korrosionsbestandighed.
Når ståldele afkøles i et kølemedium med ændringer i fysisk tilstand, er køleprocessen generelt opdelt i følgende tre faser: dampfilmfase, kogefase og konvektionsfase.
Stålets hærdbarhed
Hærdbarhed og hærdbarhed er to præstationsindikatorer, der karakteriserer ståls evne til at gennemgå bratkøling. De er også et vigtigt grundlag for materialevalg og -anvendelse.
1. Begreberne hærdbarhed og hærdbarhed
Hærdbarhed er ståls evne til at opnå den højeste hårdhed, det kan opnå, når det afkøles og hærdes under ideelle forhold. Hovedfaktoren, der bestemmer ståls hærdbarhed, er stålets kulstofindhold. Mere præcist er det kulstofindholdet, der opløses i austenitten under afkøling og opvarmning. Jo højere kulstofindhold, desto højere er stålets hærdbarhed. Legeringselementerne i stål har ringe indflydelse på hærdbarheden, men de har en betydelig indflydelse på stålets hærdbarhed.
Hærdbarhed refererer til de egenskaber, der bestemmer hærdningsdybden og hårdhedsfordelingen af stål under specificerede forhold. Det vil sige evnen til at opnå dybden af det hærdede lag, når stålet hærdes. Det er en iboende egenskab ved stål. Hærdbarhed afspejler faktisk den lethed, hvormed austenit omdannes til martensit, når stålet hærdes. Det er primært relateret til stabiliteten af stålets underkølede austenit eller til stålets kritiske afkølingshastighed ved hærdning.
Det skal også påpeges, at stålets hærdbarhed skal skelnes fra den effektive hærdningsdybde af ståldele under specifikke bratkølingsforhold. Stålets hærdbarhed er en iboende egenskab ved selve stålet. Den afhænger kun af dets egne interne faktorer og har intet at gøre med eksterne faktorer. Stålets effektive hærdbarhedsdybde afhænger ikke kun af stålets hærdbarhed, men også af det anvendte materiale. Den er relateret til eksterne faktorer såsom kølemediet og emnets størrelse. For eksempel er hærdbarheden af det samme stål under de samme austenitiseringsforhold den samme, men den effektive hærdningsdybde ved vandblødkøling er større end ved olieblødkøling, og små dele er mindre end olieblødkøling. Den effektive hærdningsdybde for store dele er stor. Dette kan ikke siges at være, at vandblødkøling har højere hærdbarhed end olieblødkøling. Det kan ikke siges, at små dele har højere hærdbarhed end store dele. Det kan ses, at for at vurdere stålets hærdbarhed skal indflydelsen af eksterne faktorer såsom emnets form, størrelse, kølemedium osv. elimineres.
Derudover, da hærdbarhed og hærdelighed er to forskellige begreber, har stål med høj hårdhed efter bratkøling ikke nødvendigvis høj hærdbarhed; og stål med lav hårdhed kan også have høj hærdbarhed.
2. Faktorer der påvirker hærdbarheden
Stålets hærdbarhed afhænger af austenittens stabilitet. Enhver faktor, der kan forbedre stabiliteten af superkølet austenit, forskyde C-kurven til højre og derved reducere den kritiske kølehastighed, kan forbedre hærdbarheden af højkvalitetsstål. Austenittens stabilitet afhænger hovedsageligt af dens kemiske sammensætning, kornstørrelse og sammensætningens ensartethed, som er relateret til stålets kemiske sammensætning og opvarmningsforholdene.
3. Målemetode for hærdbarhed
Der findes mange metoder til at måle ståls hærdbarhed, de mest almindeligt anvendte er målemetoden for kritisk diameter og metoden til test af sluthærdbarhed.
(1) Målemetode for kritisk diameter
Efter stålet er bratkølet i et bestemt medium, kaldes den maksimale diameter, hvor kernen udelukkende har martensit eller 50 % martensitstruktur, den kritiske diameter, repræsenteret af Dc. Målemetoden for kritisk diameter er at fremstille en række runde stænger med forskellige diametre, og efter bratkøling måles hårdhedens U-kurve fordelt langs diameteren på hver prøvesektion og find stangen med semimartensitstrukturen i midten. Diameteren af den runde stang. Det er den kritiske diameter. Jo større den kritiske diameter er, desto højere er stålets hærdbarhed.
(2) Slutdæmpningstestmetode
Endehærdningsmetoden anvender en standardstørrelse, endehærdet prøve (Ф25 mm × 100 mm). Efter austenisering sprøjtes vand på den ene ende af prøven på specielt udstyr for at afkøle den. Efter afkøling måles hårdheden langs akseretningen – fra den vandkølede ende. Testmetode for afstandsforholdskurve. Endehærdningsmetoden er en af metoderne til at bestemme ståls hærdbarhed. Dens fordele er enkel betjening og bredt anvendelsesområde.
4. Slukningsspænding, deformation og revner
(1) Emnets indre spænding under bratkøling
Når emnet afkøles hurtigt i kølemediet, da emnet har en vis størrelse og varmeledningsevnen også er en vis værdi, vil der opstå en vis temperaturgradient langs emnets indre del under afkølingsprocessen. Overfladetemperaturen er lav, kernetemperaturen er høj, og overflade- og kernetemperaturerne er høje. Der er en temperaturforskel. Under emnets afkølingsproces er der også to fysiske fænomener: det ene er termisk udvidelse, når temperaturen falder, vil emnets linjelængde krympe; det andet er omdannelsen af austenit til martensit, når temperaturen falder til martensits transformationspunkt, hvilket vil øge det specifikke volumen. På grund af temperaturforskellen under afkølingsprocessen vil mængden af termisk udvidelse være forskellig på forskellige dele langs emnets tværsnit, og der vil blive genereret indre spændinger i forskellige dele af emnet. På grund af temperaturforskelle i emnet kan der også være dele, hvor temperaturen falder hurtigere end det punkt, hvor martensit forekommer. Ved transformation udvides volumenet, og delene med høj temperatur er stadig højere end punktet og er stadig i austenittilstanden. Disse forskellige dele vil også generere indre spændinger på grund af forskelle i specifikke volumenændringer. Derfor kan der genereres to typer indre spændinger under bratkølings- og afkølingsprocessen: den ene er termisk spænding; den anden er vævsspænding.
I henhold til den indre spændings eksistenstidskarakteristika kan den også opdeles i øjeblikkelig spænding og restspænding. Den indre spænding, der genereres af emnet på et bestemt tidspunkt under afkølingsprocessen, kaldes øjeblikkelig spænding; efter at emnet er afkølet, kaldes den spænding, der er tilbage inde i emnet, restspænding.
Termisk spænding refererer til den spænding, der forårsages af inkonsekvent termisk udvidelse (eller kold sammentrækning) på grund af temperaturforskelle i forskellige dele af emnet, når det opvarmes (eller afkøles).
Tag nu en massiv cylinder som et eksempel for at illustrere dannelsen og ændringen af reglerne for indre spænding under dens afkølingsproces. Kun den aksiale spænding diskuteres her. I begyndelsen af afkølingen, fordi overfladen afkøles hurtigt, er temperaturen lav og krymper meget, mens kernen afkøles, er temperaturen høj, og krympningen er lille. Som et resultat er overfladen og indersiden gensidigt begrænset, hvilket resulterer i trækspænding på overfladen, mens kernen er under trykspænding. Efterhånden som afkølingen fortsætter, øges temperaturforskellen mellem indersiden og ydersiden, og den indre spænding stiger også tilsvarende. Når spændingen stiger til overstiger flydespændingen ved denne temperatur, opstår plastisk deformation. Da hjertets tykkelse er højere end overfladens, trækker hjertet sig altid aksialt sammen først. Som følge af plastisk deformation stiger den indre spænding ikke længere. Efter afkøling i en vis periode vil faldet i overfladetemperatur gradvist aftage, og dens krympning vil også gradvist falde. På dette tidspunkt krymper kernen stadig, så trækspændingen på overfladen og trykspændingen på kernen vil gradvist falde, indtil de forsvinder. Men efterhånden som afkølingen fortsætter, bliver overfladefugtigheden lavere og lavere, og krympningen bliver mindre og mindre, eller den stopper endda med at krympe. Da temperaturen i kernen stadig er høj, vil den fortsætte med at krympe, og til sidst vil der dannes trykspænding på emnets overflade, mens kernen vil have trækspænding. Da temperaturen er lav, er det dog ikke let at opstå plastisk deformation, så denne spænding vil stige, efterhånden som afkølingen fortsætter. Den fortsætter med at stige og forbliver til sidst inde i emnet som restspænding.
Det kan ses, at den termiske spænding under afkølingsprocessen i første omgang forårsager, at overfladelaget strækkes, og at kernen komprimeres, og den resterende restspænding er det overfladelag, der skal komprimeres, og kernen, der strækkes.
Kort sagt, den termiske spænding, der genereres under afkøling ved bratkøling, skyldes tværsnitstemperaturforskellen under afkølingsprocessen. Jo større afkølingshastigheden og tværsnitstemperaturforskellen er, desto større genereres den termiske spænding. Under de samme kølemedieforhold, jo højere emnets opvarmningstemperatur er, jo større størrelsen er, jo mindre er stålets termiske ledningsevne, desto større er temperaturforskellen i emnet og desto større er den termiske spænding. Hvis emnet afkøles ujævnt ved høj temperatur, vil det blive forvrænget og deformeret. Hvis den øjeblikkelige trækspænding, der genereres under emnets afkøling, er større end materialets trækstyrke, vil der opstå bratkølingsrevner.
Fasetransformationsspænding refererer til den spænding, der forårsages af forskellige timinger af fasetransformationen i forskellige dele af emnet under varmebehandlingsprocessen, også kendt som vævsspænding.
Under bratkøling og hurtig afkøling, når overfladelaget afkøles til Ms-punktet, forekommer en martensitisk transformation, hvilket forårsager volumenudvidelse. På grund af obstruktionen af kernen, der endnu ikke har gennemgået transformation, genererer overfladelaget dog trykspænding, mens kernen har trækspænding. Når spændingen er stor nok, vil den forårsage deformation. Når kernen afkøles til Ms-punktet, vil den også gennemgå martensitisk transformation og udvide sig i volumen. På grund af begrænsningerne i det transformerede overfladelag med lav plasticitet og høj styrke vil dens endelige restspænding imidlertid være i form af overfladespænding, og kernen vil være under tryk. Det kan ses, at ændringen og den endelige tilstand af fasetransformationsspændingen er præcis modsat termisk spænding. Da faseændringsspænding desuden forekommer ved lave temperaturer med lav plasticitet, er deformation vanskelig på dette tidspunkt, så faseændringsspænding er mere tilbøjelig til at forårsage revner i emnet.
Der er mange faktorer, der påvirker størrelsen af fasetransformationsspændingen. Jo hurtigere stålet afkøles i martensittransformationstemperaturområdet, jo større stålstykket er, jo dårligere er stålets varmeledningsevne, jo større det specifikke volumen af martensit er, desto større er fasetransformationsspændingen. Jo større den bliver. Derudover er fasetransformationsspændingen også relateret til stålets sammensætning og stålets hærdbarhed. For eksempel øger højt kulstofholdigt højlegeret stål det specifikke volumen af martensit på grund af dets høje kulstofindhold, hvilket burde øge stålets fasetransformationsspænding. Men når kulstofindholdet stiger, falder Ms-punktet, og der er en stor mængde austenit tilbage efter bratkøling. Dens volumenudvidelse falder, og restspændingen er lav.
(2) Deformation af emnet under bratkøling
Under bratkøling er der to hovedtyper af deformation i emnet: den ene er ændringen i emnets geometriske form, som manifesterer sig som ændringer i størrelse og form, ofte kaldet vridningsdeformation, som er forårsaget af bratkølingsspænding; den anden er volumendeformation, som manifesterer sig som en proportional udvidelse eller sammentrækning af emnets volumen, som er forårsaget af ændringen i specifikt volumen under faseændring.
Vridningsdeformation omfatter også formdeformation og vridningsdeformation. Vridningsdeformation skyldes hovedsageligt forkert placering af emnet i ovnen under opvarmning, manglende formbehandling efter deformationskorrektion før bratkøling, eller ujævn afkøling af forskellige dele af emnet, når emnet afkøles. Denne deformation kan analyseres og løses for specifikke situationer. Det følgende omhandler hovedsageligt volumendeformation og formdeformation.
1) Årsager til dæmpningsdeformation og dens skiftende regler
Volumendeformation forårsaget af strukturel transformation Emnets strukturelle tilstand før bratkøling er generelt perlit, det vil sige en blandet struktur af ferrit og cementit, og efter bratkøling er det en martensitisk struktur. De forskellige specifikke volumener af disse væv vil forårsage volumenændringer før og efter bratkøling, hvilket resulterer i deformation. Denne deformation forårsager dog kun, at emnet udvider sig og trækker sig sammen proportionalt, så det ændrer ikke emnets form.
Derudover gælder det, at jo mere martensit der er i strukturen efter varmebehandling, eller jo højere kulstofindholdet i martensitten er, desto større er dens volumenudvidelse, og jo større mængden af tilbageholdt austenit er, desto mindre er volumenudvidelsen. Derfor kan volumenændringen kontrolleres ved at kontrollere det relative indhold af martensit og restmartensit under varmebehandlingen. Hvis den kontrolleres korrekt, vil volumenet hverken udvide sig eller skrumpe.
Formdeformation forårsaget af termisk belastning Deformation forårsaget af termisk belastning forekommer i områder med høj temperatur, hvor flydespændingen for ståldele er lav, plasticiteten er høj, overfladen afkøles hurtigt, og temperaturforskellen mellem emnets inderside og yderside er størst. På dette tidspunkt er den øjeblikkelige termiske belastning overfladetrækspænding og kernetrykspænding. Da kernetemperaturen er høj på dette tidspunkt, er flydespændingen meget lavere end overfladen, så det manifesterer sig som deformation under påvirkning af multidirektionel trykspænding, det vil sige, at kuben er sfærisk i retning. Resultatet er, at den større cylinder krymper, mens den mindre udvider sig. For eksempel forkortes en lang cylinder i længderetningen og udvider sig i diameterretningen.
Formdeformation forårsaget af vævsspænding Deformation forårsaget af vævsspænding forekommer også tidligt, hvor vævsspændingen er maksimal. På dette tidspunkt er temperaturforskellen i tværsnittet stor, kernetemperaturen er højere, den er stadig i austenittilstanden, plasticiteten er god, og flydespændingen er lav. Den øjeblikkelige vævsspænding er overfladetrykspænding og kernetrækspænding. Derfor manifesterer deformationen sig som forlængelse af kernen under påvirkning af multidirektionel trækspænding. Resultatet er, at under påvirkning af vævsspænding forlænges den større side af emnet, mens den mindre side forkortes. For eksempel er deformationen forårsaget af vævsspænding i en lang cylinder forlængelse i længden og reduktion i diameter.
Tabel 5.3 viser reglerne for bratkølingsdeformation for forskellige typiske ståldele.
2) Faktorer der påvirker deformation ved dæmpning
De faktorer, der påvirker bratkølingsdeformationen, er primært stålets kemiske sammensætning, den oprindelige struktur, delenes geometri og varmebehandlingsprocessen.
3) Slukkende revner
Revner i dele opstår hovedsageligt i den sene fase af bratkøling og afkøling, dvs. efter at den martensitiske transformation stort set er afsluttet eller efter fuldstændig afkøling, opstår sprødhedsbrud, fordi trækspændingen i delene overstiger stålets brudstyrke. Revner er normalt vinkelrette på retningen af maksimal trækdeformation, så forskellige former for revner i dele afhænger hovedsageligt af spændingsfordelingstilstanden.
Almindelige typer af hærdningsrevner: Longitudinale (aksiale) revner dannes hovedsageligt, når den tangentielle trækspænding overstiger materialets brudstyrke; tværgående revner dannes, når den store aksiale trækspænding, der dannes på delens indre overflade, overstiger materialets brudstyrke. Revner; netværksrevner dannes under påvirkning af todimensionel trækspænding på overfladen; afskalningsrevner opstår i et meget tyndt, hærdet lag, hvilket kan opstå, når spændingen ændrer sig kraftigt, og for stor trækspænding virker i radial retning. Type revne.
Longitudinale revner kaldes også aksiale revner. Revner opstår ved den maksimale trækspænding nær emnets overflade og har en vis dybde mod midten. Revnernes retning er generelt parallel med aksen, men retningen kan også ændre sig, når der er spændingskoncentration i emnet, eller når der er interne strukturelle defekter.
Efter at emnet er fuldstændig afkølet, er der en tendens til at opstå langsgående revner. Dette er relateret til den store tangentielle trækspænding på overfladen af det afkølede emne. Når stålets kulstofindhold stiger, øges tendensen til at danne langsgående revner. Lavkulstofstål har et lille specifikt volumen af martensit og stærk termisk spænding. Der er en stor resttrykspænding på overfladen, så det er ikke let at afkøle. Når kulstofindholdet stiger, falder overfladetrykspændingen, og den strukturelle spænding øges. Samtidig bevæger den maksimale trækspænding sig mod overfladelaget. Derfor er højkulstofstål tilbøjeligt til langsgående afkølende revner, når det overophedes.
Delenes størrelse påvirker direkte størrelsen og fordelingen af restspændingen, og deres tendens til revner ved hærdning er også forskellig. Længderevner dannes også let ved hærdning inden for det farlige tværsnitsstørrelsesområde. Derudover forårsager blokering af stålråmaterialer ofte langsgående revner. Da de fleste ståldele fremstilles ved valsning, er ikke-guldindeslutninger, karbider osv. i stålet fordelt langs deformationsretningen, hvilket får stålet til at være anisotropisk. Hvis værktøjsstålet for eksempel har en båndlignende struktur, er dets tværgående brudstyrke efter hærdning 30% til 50% mindre end den langsgående brudstyrke. Hvis der er faktorer som ikke-guldindeslutninger i stålet, der forårsager spændingskoncentration, er det let at dannes langsgående revner under lave spændingsforhold, selvom den tangentielle spænding er større end den aksiale spænding. Af denne grund er streng kontrol af niveauet af ikke-metalliske indeslutninger og sukker i stål en vigtig faktor for at forhindre hærdningsrevner.
De indre spændingsfordelingskarakteristika for tværgående revner og buerevner er: overfladen udsættes for trykspænding. Efter at have forladt overfladen over en vis afstand, ændres trykspændingen til en stor trækspænding. Revnen opstår i trækspændingsområdet, og når den indre spænding spredes til delens overflade, spredes den kun, hvis den omfordeles, eller stålets sprødhed øges yderligere.
Tværgående revner opstår ofte i store akseldele, såsom ruller, turbinerotorer eller andre akseldele. Revnerne er kendetegnet ved, at de er vinkelrette på akseretningen og brækker indefra og ud. De dannes ofte før hærdning og er forårsaget af termisk belastning. Store smedegods har ofte metallurgiske defekter såsom porer, indeslutninger, smedeskader og hvide pletter. Disse defekter tjener som udgangspunkt for brud og brud under påvirkning af aksial trækspænding. Buerevner er forårsaget af termisk belastning og er normalt fordelt i en bueform på de dele, hvor delens form ændrer sig. Det forekommer hovedsageligt inde i emnet eller nær skarpe kanter, riller og huller og er fordelt i en bueform. Når dele af højkulstofstål med en diameter eller tykkelse på 80 til 100 mm eller mere ikke afkøles, vil overfladen vise trykspænding, og midten vil vise trækspænding. Spændingen, den maksimale trækspænding, opstår i overgangszonen fra det hærdede lag til det ikke-hærdede lag, og buerevner opstår i disse områder. Derudover er afkølingshastigheden ved skarpe kanter og hjørner hurtig, og alle er bratkølede. Ved overgang til skånsomme dele, dvs. til det uhærdede område, opstår den maksimale trækspændingszone her, så der er tilbøjelighed til at opstå buerevner. Afkølingshastigheden nær emnets stifthul, rille eller midterhul er langsom, det tilsvarende hærdede lag er tyndt, og trækspændingen nær den hærdede overgangszone kan let forårsage buerevner.
Retikulære revner, også kendt som overfladerevner, er overfladerevner. Revnens dybde er lav, generelt omkring 0,01~1,5 mm. Hovedkarakteristikken ved denne type revne er, at den vilkårlige retning af revnen ikke har noget at gøre med delens form. Mange revner er forbundet med hinanden for at danne et netværk og er bredt fordelt. Når revnedybden er større, såsom mere end 1 mm, forsvinder netværkskarakteristikaene og bliver til tilfældigt orienterede eller langsgående fordelte revner. Netværksrevner er relateret til tilstanden af todimensionel trækspænding på overfladen.
Dele af stål med højt kulstofindhold eller karbureret stål med et afkarbureret lag på overfladen er tilbøjelige til at danne netværksrevner under bratkøling. Dette skyldes, at overfladelaget har et lavere kulstofindhold og et mindre specifikt volumen end det indre lag af martensit. Under bratkøling udsættes overfladelaget af hårdmetal for trækspænding. Dele, hvis affosforiseringslag ikke er blevet fuldstændigt fjernet under mekanisk bearbejdning, vil også danne netværksrevner under højfrekvent eller flammeoverfladebratkøling. For at undgå sådanne revner bør delenes overfladekvalitet kontrolleres nøje, og oxidationssvejsning bør forhindres under varmebehandling. Derudover hører termiske udmattelsesrevner, der opstår i strimler eller netværk i hulrummet, og revner i slibeprocessen af de bratkølede dele alle til denne form, efter at smedeformen har været brugt i en vis periode.
Afskalningsrevner opstår i et meget smalt område af overfladelaget. Trykspænding virker i aksial og tangentiel retning, og trækspænding opstår i radial retning. Revnerne er parallelle med delens overflade. Afskalning af det hærdede lag efter overfladeafkøling og karburering af dele hører til sådanne revner. Dens forekomst er relateret til den ujævne struktur i det hærdede lag. For eksempel, efter at legeret karburiseret stål er afkølet med en bestemt hastighed, er strukturen i det karburerede lag: ydre lag af ekstremt fin perlit + hårdmetal, og underlaget er martensit + restaustenit, det indre lag er fin perlit eller ekstremt fin perlitstruktur. Da det specifikke volumen af underlagets martensit er størst, er resultatet af volumenudvidelsen, at trykspænding virker på overfladelaget i aksial og tangentiel retning, og trækspænding opstår i radial retning, og en spændingsmutation opstår indad, der overgår til en trykspændingstilstand, og afskalningsrevner opstår i ekstremt tynde områder, hvor spændingsovergangene er skarpe. Generelt lurer revner parallelt med overfladen indeni, og i alvorlige tilfælde kan de forårsage afskalning af overfladen. Hvis afkølingshastigheden for de karburerede dele accelereres eller reduceres, kan der opnås en ensartet martensitstruktur eller ultrafin perlitstruktur i det karburerede lag, hvilket kan forhindre forekomsten af sådanne revner. Derudover overophedes overfladen ofte under højfrekvent eller flammeoverfladeslukning, og den strukturelle inhomogenitet langs det hærdede lag kan let danne sådanne overfladerevner.
Mikrorevner adskiller sig fra de fire førnævnte revner, idet de er forårsaget af mikrospænding. Intergranulære revner, der opstår efter bratkøling, overophedning og slibning af værktøjsstål med højt kulstofindhold eller karburerede emner, såvel som revner forårsaget af utilstrækkelig anløbning af bratkølede dele, er alle relateret til eksistensen og den efterfølgende udvidelse af mikrorevner i stålet.
Mikrorevner skal undersøges under et mikroskop. De opstår normalt ved de oprindelige austenitkorngrænser eller ved overgangen mellem martensitplader. Nogle revner trænger ind i martensitpladerne. Forskning viser, at mikrorevner er mere almindelige i flaget, tvundet martensit. Årsagen er, at den flaget, tvundede martensit kolliderer med hinanden, når den vokser med høj hastighed, og genererer høj spænding. Imidlertid er den tvundede martensit i sig selv sprød og kan ikke producere plastisk deformation, der afslapper spændingen, hvilket let forårsager mikrorevner. Austenitkornene er grove, og modtageligheden for mikrorevner øges. Tilstedeværelsen af mikrorevner i stålet vil reducere styrken og plasticiteten af de hærdede dele betydeligt, hvilket fører til tidlig beskadigelse (brud) af delene.
For at undgå mikrorevner i dele af stål med højt kulstofindhold kan der anvendes foranstaltninger som lavere bratkølingstemperatur, opnåelse af en fin martensitstruktur og reduktion af kulstofindholdet i martensitten. Derudover er rettidig anløbning efter bratkøling en effektiv metode til at reducere indre spændinger. Test har vist, at efter tilstrækkelig anløbning over 200 °C har de karbider, der udfældes ved revnerne, den effekt, at revnerne "svejses" sammen, hvilket kan reducere risikoen for mikrorevner betydeligt.
Ovenstående er en diskussion af årsager og forebyggelsesmetoder for revner baseret på revnefordelingsmønsteret. I den faktiske produktion varierer fordelingen af revner på grund af faktorer som stålkvalitet, delform og varm- og koldbehandlingsteknologi. Nogle gange eksisterer revner allerede før varmebehandling og udvider sig yderligere under bratkølingsprocessen; nogle gange kan flere former for revner opstå i den samme del på samme tid. I dette tilfælde bør der, baseret på revnens morfologiske egenskaber, anvendes makroskopisk analyse af brudoverfladen, metallografisk undersøgelse og om nødvendigt kemisk analyse og andre metoder til at udføre en omfattende analyse fra materialekvalitet, organisationsstruktur til årsagerne til varmebehandlingsbelastning for at finde revnens hovedårsager og derefter bestemme effektive forebyggende foranstaltninger.
Brudanalyse af revner er en vigtig metode til at analysere årsagerne til revner. Enhver brud har et udgangspunkt for revner. Hærdningsrevner starter normalt fra konvergenspunktet for radiale revner.
Hvis revnens oprindelse findes på delens overflade, betyder det, at revnen er forårsaget af for høj trækspænding på overfladen. Hvis der ikke er strukturelle defekter såsom indeslutninger på overfladen, men der er spændingskoncentrationsfaktorer såsom alvorlige knivmærker, oxidglød, skarpe hjørner på ståldele eller strukturelle mutationsdele, kan der opstå revner.
Hvis revnens oprindelse er inde i delen, er det relateret til materialefejl eller for stor intern resttrækspænding. Brudfladen ved normal bratkøling er grå og fin porcelæn. Hvis brudfladen er mørkegrå og ru, skyldes det overophedning, eller det oprindelige væv er tykt.
Generelt set bør der ikke være nogen oxidationsfarve på glassektionen af den hærdende revne, og der bør ikke være nogen afkulning omkring revnen. Hvis der er afkulning omkring revnen eller en oxideret farve på revnesektionen, indikerer det, at delen allerede havde revner før hærdningen, og de oprindelige revner vil udvide sig under påvirkning af varmebehandlingsbelastning. Hvis der ses adskilte karbider og indeslutninger nær delens revner, betyder det, at revnerne er relateret til den kraftige adskillelse af karbider i råmaterialet eller tilstedeværelsen af indeslutninger. Hvis revner kun optræder i de skarpe hjørner eller formmutationsdele af delen uden ovenstående fænomen, betyder det, at revnen er forårsaget af urimeligt strukturelt design af delen eller ukorrekte foranstaltninger til at forhindre revner eller overdreven varmebehandlingsbelastning.
Derudover opstår revner i dele, der er under kemisk varmebehandling og hærdet på overfladen, oftest nær det hærdede lag. Forbedring af det hærdede lags struktur og reduktion af varmebehandlingsbelastning er vigtige måder at undgå overfladerevner på.
Udsendelsestidspunkt: 22. maj 2024