Är värmebehandlingsprocessen densamma för olika metallmaterial?

一, Grunden för att differentiera processkoncept
Huvudtanken bakom metallvärmebehandling är att använda temperaturfält för att reglera atomernas rörelse och fasbytet. Men olika metaller har ganska olika sätt att ordna sina atomer och ändra faser.
Järn-baserade legeringar (stål): Enligt järn-kolfasdiagrammet gör processer som austenitisering och martensitisk omvandling materialet starkare. Till exempel, för att helt austenitisera strukturen av 45 # stål, måste den värmas till 840–{5}} grader och sedan kylas snabbt för att göra martensit, som har en hårdhet på HRC50–55.
Aluminiumlegering: beror på solid lösningsförstärkande och åldringsförstärkande mekanismer. Till exempel, när man arbetar med 6061 aluminiumlegering, innebär lösningsbehandling att man håller den vid 530–540 grader i 4–6 timmar för att helt lösa Mg ₂ Si-fasen. Sedan släcks den i vatten för att göra en övermättad fast lösning, och slutligen åldras den vid 175 grader för att göra förstärkningsfaser i nanoskala. Det är möjligt att höja draghållfastheten från 180MPa till 310MPa.
För titanlegeringar styr värmebehandling i betafasområdet mikrostrukturen. Genom att luftkyla TC4 titanlegering efter fast lösningsbehandling i fasområdet vid 980–1020 grader kan den få en skiktad + struktur med en draghållfasthet på 1100 MPa. Om isotermisk behandling görs vid 850 grader kan en likaxlig alfafas bildas och förlängningshastigheten kan höjas till 15 %.
2, Olika sätt att göra typiska processer
Olika typer av metall har utvecklat sina egna värmebehandlingsmetoder eftersom de har olika prestandabehov.
1. Olika sätt att arbeta med stålmaterial
Härdning och härdning: För att få hög hårdhet (HRC62-65) och slitstyrka måste verktygsstål med hög kolhalt (som T10A) härdas vid 1000–1050 grader och härdas vid 200 grader. För att få en härdad martensitstruktur måste 42CrMo härdat och härdat stål härdas vid 850 grader och härdas vid 550 grader. Denna struktur kombinerar styrka (σ b Större än eller lika med 1080MPa) och seghet (ak Större än eller lika med 39J).
Unik process: Kryogenbehandling (-196 graders kylning av flytande kväve) kan förvandla överbliven austenit till martensit, vilket gör 9Cr18Mo-lagerstål 1-2HRC hårdare; Induktionsvärmande ytsläckning kan göra ett 5 mm tjockt härdat lager på redskapets yta samtidigt som kärnan hålls seg.
2. Processer som endast är avsedda för icke-järnmetaller
T6-behandling (fast lösning + artificiell åldring) är det typiska sättet att göra 6000-seriens aluminiumlegeringar starkare. För att balansera styrka och spänningskorrosionsbeständighet behöver 7075 aluminiumlegering T74 två-åldring (120 grader /24h → 160 grader /8h).
Kopparlegering: Berylliumbrons (QBe2) bildar fasen när den åldras vid 320–340 grader, och den har en hårdhet på HRC38–42. Mässing (H62) avlastas-vid 300–350 grader för att bli av med kallt arbete.
Magnesiumlegering: Efter att ha behandlats i en lösning vid 415 grader bildar magnesiumlegeringen AZ91D - Mg ₁₇ Al ₁₂-fasen genom att åldras vid 175 grader . Detta gör sträckgränsen 30 % starkare.
3. Unika behov av eldfasta metaller
Volframlegering: behöver omkristallisationsglödgning vid 1400–1600 grader för att bli av med kallbearbetningshärdning, och kornstorleken måste hållas vid Mindre än eller lika med 50 μm för att hålla styrkan vid höga temperaturer.
Molybdenlegering: För att fixa strålningsskador och återställa prestandan hos dess kärnreaktorstrukturmaterial glödgas den vid en hög temperatur på 1800–2000 grader.
3, Lagar som är gemensamma för processdesign
Även om processparametrarna är mycket olika, följer värmebehandlingsdesignen för olika typer av metallmaterial dessa grundläggande regler:
Fasdiagrammet är huvudtanken bakom alla processdesigner. Den kritiska temperaturen (Ac ₁, Ac ∝, Ms, etc.) används för att välja uppvärmningstemperatur. Till exempel, för att helt lösa upp karbiderna i 304 rostfritt stål, måste det värmas till 1050–1100 grader.
Kontroll av kylhastigheten: Välj rätt medium (vatten, olja, polymer, etc.) för att styra kylningstakten och få vävnaden att förändras på ett visst sätt. Vattensläckning kan förvandla hög-kolstål till martensit, medan oljesläckning kan förhindra att låg-legerat stål går sönder.
Avspänningsglödgning (till exempel stål vid 300–400 grader och aluminiumlegering vid 150–200 grader) används för att bli av med bearbetningsspänningar och förhindra att saker böjs eller spricker. Istället för värmebehandling används vibrationsåldring (VSR) i stor utsträckning för att minska stress i flygplans aluminiumlegeringar.
Samverkande ytmodifiering: Användning av kemisk värmebehandling (förkolning, nitrering) och ythärdning tillsammans för att få olika prestandanivåer. Till exempel är växlar uppkolade med 20CrMnTi (930 grader × 8h), kylda och härdade vid låga temperaturer. Detta ger dem en ythårdhet på HRC58-62 och håller dem hårda i kärnan.
4, den ledande riktningen för processförbättring
Allt eftersom materialvetenskapen har gått framåt har värmebehandlingstekniker uppvisat följande innovativa trender:
Lokal värmebehandling med laser/elektronstråle är ett exakt sätt att kontrollera temperaturen på små vävnadsområden. Den används för att göra gasfilmhålen som omger flygplansmotorbladen starkare.
Smart processsystem: Det kan förutsäga hur vävnad kommer att förändras och förbättra parametrar baserat på en digital dubbel värmebehandlingsprocessimulering. Till exempel använder GE programvaran ProCAST för att förhindra att turbinskivan deformeras mer än 0,1 mm under härdning.
Teknik för att göra saker på ett grönt sätt: Lågtrycksförkolning (LPC) ersätter traditionell gasförkolning för att minska CO₂-utsläppen. Teknik för ersättning av släckolja (sådan PAG-polymer) minskar utsläppen av VOC.