Закалка и отпуск стальных труб

Нагрейте сталь до раскаленного-состояния (при этом ее внутренняя структура превратится в «аустенит»), затем быстро охладите ее (в воду/масло/другую среду), предотвращая «медленное возвращение» внутренней структуры и превращая ее в твердый и хрупкий «мартенсит».

1. Нагрев (аустенитизация)- Нагрейте сталь примерно до 800-950 градусов, в результате чего внутренние атомы перестроятся в высокотемпературную структуру "аустенита". Это необходимое условие; недостаточная температура означает, что это пустая трата времени.
2. Холдинг - Дайте теплу проникнуть в сердцевину, чтобы обеспечить тщательный нагрев всей детали и однородность структуры.
3. Rбыстрое охлаждение- В этом суть слова «закалка». Ключом является скорость: охладите его в течение нескольких секунд или десятков секунд. Недостаточно времени для того, чтобы атомы углерода пере-перераспределились и расположились в мягких тканях (пластинчатый перлит/феррит), поэтому атомы «замораживаются» в перенасыщенной, искаженной решетке, которая представляет собой мартенсит -, чрезвычайно твердый, но и чрезвычайно хрупкий.

Например: Так же, как кипячение воды в кастрюле (аустенитизация), если ей дать остыть естественным путем, образуется обычный лед (мягкие ткани); если ее сразу заморозить, вылив в жидкий азот, молекулы воды не смогут выстроиться в очередь и образовать неупорядоченный твердый лед (мартенсит). Закалка подобна «мгновенной заморозке».
Ключевые свойства:

• После закалки сталь становится тверже, прочнее и более износостойкой-(благодаря мартенситу).
• Но он также становится хрупким и испытывает высокие внутренние напряжения, что делает его склонным к растрескиванию при непосредственном использовании.
• Поэтому закалка почти никогда не применяется сама по себе; за ним должен немедленно следовать процесс отпуска (повторный нагрев при низкой температуре и выдержка в течение некоторого времени), чтобы уменьшить хрупкость и внутренние напряжения и восстановить ударную вязкость. Закалка + отпуск=отпуск, который собственно и используется в технике.

Итак, запомните мнемонику:

Закалка — «закалка», отпуск — «спасение хрупкости», они пара, оба незаменимы.

Процесс отпуска гораздо «мягче», чем закалка - нет необходимости в быстром охлаждении. Ключевых параметров три: температура отпуска, время выдержки и метод охлаждения после закалки. Среди них температура определяет все.

Что касается стальных труб, то обычными закаленными трубами, которые вы часто видите, являются те, которые подвергаются высокотемпературному-отпуску: после закалки отпускайте при температуре 550–650 градусов, чтобы получить сорбитовую структуру «высокая прочность + хорошая ударная вязкость».

1. Отпуск сразу после закалки -. Принцип «немедленно закалить и отпустить», лучше всего перенести в печь отпуска, как только заготовка не полностью остынет, чтобы избежать растрескивания из-за длительной закалки.

2. Загрузка в печь для нагрева - заготовка загружается в печь и нагревается или помещается в печь при заданной температуре. Температура выбирается в соответствии с целевой структурой, указанной в таблице, например, 550–620 градусов для высоко-отпуска при высокой температуре.

3. Удержание (ключевой параметр) - позволяет обеспечить достаточную трансформацию конструкции и равномерное устранение внутренних напряжений.

Эмпирическая формула:

Для углеродистой и легированной стали обычно рассчитывайте на 1,5–2,5 минуты/мм эффективной толщины;
Также обычно для изоляции используют «более или равно 2 часам» в качестве нижнего предела;
Легированная сталь требует более тщательной изоляции, чем углеродистая сталь, поскольку элементы сплава диффундируют медленно.

4. Разгрузка и охлаждение - Метод охлаждения после отпуска оказывает относительно небольшое влияние. Обычная практика:
Углеродистая сталь: достаточно воздушного охлаждения;
Легированные стали (особенно содержащие Cr, Mn, Ni) необходимо медленно охлаждать (в печи или песочном охлаждении), чтобы предотвратить второй тип отпускной хрупкости.

5. Проверка - с помощью твердомера проверьте, находится ли твердость в заданном диапазоне, чтобы определить, подходит ли температура отпуска (если твердость слишком высокая, в следующий раз увеличьте температуру отпуска; если она слишком низкая, уменьшите ее).

Объяснение ямы
Избегайте зоны отпускной хрупкости. Ударная вязкость части легированной стали резко упадет при температуре 250-400 градусов (первый тип) и медленном охлаждении (второй тип). Выберите мягкое охлаждение или избегайте этой зоны.
Недостаточное время выдержки Сердечник не полностью закаляется, внешняя часть мягкая, внутренняя твердая, неравномерная работа.
Отклонение температуры на 20-Разница в 30 градусов при высокотемпературном отпуске может привести к падению твердости на несколько HRC, однородность температуры в печи очень важна.

Нагрев (аустенитизация 800~950 градусов) → Выдержка → Быстрое охлаждение (вода/масло/ПАГ) → [Закалка завершена, получен мартенсит]
→ Немедленно перенести в закалочную печь → Поддерживать заданную температуру (например, 580 градусов × 2 часа) → Охлаждение на воздухе/Медленное охлаждение → [Закалка и отпуск завершены, получен сорбит]
→ Проверка твердости/производительности
Мнемоника: закалка определяет «твердость», отпуск определяет «прочность», выбор температуры точный, время достаточное, охлаждение зависит от типа стали.