Die Wärmebehandlung von Stahlgussteilen basiert auf dem Fe-Fe3C-Phasendiagramm, um die Mikrostruktur der Stahlgussteile zu steuern und die erforderliche Leistung zu erzielen. Die Wärmebehandlung ist einer der wichtigen Prozesse bei der Herstellung von Stahlgussteilen. Qualität und Wirkung der Wärmebehandlung stehen in direktem Zusammenhang mit der Endleistung von Stahlgussteilen.
Die Struktur von Stahlgussteilen im Gusszustand hängt von der chemischen Zusammensetzung und dem Erstarrungsprozess ab. Im Allgemeinen kommt es zu einer relativ starken Dendritensegregation, einer sehr ungleichmäßigen Struktur und groben Körnern. Daher müssen Stahlgussteile im Allgemeinen wärmebehandelt werden, um die Auswirkungen der oben genannten Probleme zu beseitigen oder zu verringern und so die mechanischen Eigenschaften von Stahlgussteilen zu verbessern. Darüber hinaus weisen verschiedene Teile desselben Gussstücks aufgrund der unterschiedlichen Struktur und Wandstärke der Stahlgussteile unterschiedliche Organisationsformen auf und erzeugen erhebliche innere Eigenspannungen. Daher sollten Stahlgussteile (insbesondere Gussteile aus legiertem Stahl) grundsätzlich in wärmebehandeltem Zustand geliefert werden.
1. Die Eigenschaften der Wärmebehandlung von Stahlgussteilen
1) In der Gussstruktur von Stahlgussteilen kommt es häufig zu groben Dendriten und Entmischungen. Bei der Wärmebehandlung sollte die Aufheizzeit etwas höher sein als bei Schmiedestahlteilen gleicher Zusammensetzung. Gleichzeitig muss die Haltezeit der Austenitisierung entsprechend verlängert werden.
2) Aufgrund der starken Entmischung der Gussstruktur einiger Gussteile aus legiertem Stahl sollten Maßnahmen zur Homogenisierung während der Wärmebehandlung ergriffen werden, um deren Einfluss auf die endgültigen Eigenschaften der Gussteile zu beseitigen.
3) Bei Stahlgussteilen mit komplexen Formen und großen Wanddickenunterschieden müssen Querschnittseffekte und Gussspannungsfaktoren bei der Wärmebehandlung berücksichtigt werden.
4) Wenn eine Wärmebehandlung an Stahlgussteilen durchgeführt wird, muss diese auf der Grundlage ihrer strukturellen Eigenschaften angemessen sein und versuchen, eine Verformung der Gussteile zu vermeiden.
2. Die wichtigsten Prozessfaktoren der Wärmebehandlung von Stahlgussteilen
Die Wärmebehandlung von Stahlgussteilen besteht aus drei Schritten: Erhitzen, Wärmekonservierung und Abkühlen. Die Festlegung von Prozessparametern sollte sich an der Zielsetzung orientieren, die Produktqualität sicherzustellen und Kosten einzusparen.
1) Heizung
Das Erhitzen ist der energieintensivste Prozess im Wärmebehandlungsprozess. Die wichtigsten technischen Parameter des Heizprozesses sind die Auswahl einer geeigneten Heizmethode, Heizgeschwindigkeit und Lademethode.
(1) Heizmethode. Zu den Erwärmungsmethoden für Stahlgussteile gehören hauptsächlich Strahlungserwärmung, Salzbaderwärmung und Induktionserwärmung. Das Auswahlprinzip der Heizmethode ist schnell und gleichmäßig, einfach zu steuern, hocheffizient und kostengünstig. Beim Erhitzen berücksichtigt die Gießerei im Allgemeinen die Strukturgröße, die chemische Zusammensetzung, den Wärmebehandlungsprozess und die Qualitätsanforderungen des Gussstücks.
(2) Heizgeschwindigkeit. Bei allgemeinen Stahlgussstücken darf die Aufheizgeschwindigkeit nicht begrenzt werden und die maximale Leistung des Ofens wird zum Aufheizen genutzt. Durch die Verwendung einer Heißofenbeschickung können die Aufheizzeit und der Produktionszyklus erheblich verkürzt werden. Tatsächlich gibt es unter der Bedingung einer schnellen Erwärmung keine offensichtliche Temperaturhysterese zwischen der Oberfläche des Gussstücks und dem Kern. Langsames Erhitzen führt zu einer verringerten Produktionseffizienz, einem erhöhten Energieverbrauch und einer starken Oxidation und Entkohlung auf der Oberfläche des Gussstücks. Bei einigen Gussteilen mit komplexen Formen und Strukturen, großen Wandstärken und großen thermischen Spannungen während des Erhitzungsprozesses sollte die Erhitzungsgeschwindigkeit jedoch kontrolliert werden. Im Allgemeinen können niedrige Temperaturen und langsames Erhitzen (unter 600 °C) oder das Bleiben bei niedriger oder mittlerer Temperatur verwendet werden, und dann kann in Hochtemperaturbereichen schnelles Erhitzen verwendet werden.
(3) Lademethode. Der Grundsatz, dass Stahlgussteile in den Ofen gelegt werden sollten, besteht darin, den effektiven Raum voll auszunutzen, eine gleichmäßige Erwärmung sicherzustellen und die Gussteile so zu platzieren, dass sie sich verformen.
2) Isolierung
Die Haltetemperatur für die Austenitisierung von Stahlgussteilen sollte entsprechend der chemischen Zusammensetzung des Gussstahls und den erforderlichen Eigenschaften gewählt werden. Die Haltetemperatur ist im Allgemeinen etwas höher (ca. 20 °C) als beim Schmieden von Stahlteilen gleicher Zusammensetzung. Bei eutektoiden Stahlgussteilen ist darauf zu achten, dass Karbide schnell in den Austenit eingebaut werden können und der Austenit feine Körner behalten kann.
Für die Wärmekonservierungszeit von Stahlgussteilen sollten zwei Faktoren berücksichtigt werden: Der erste Faktor besteht darin, die Temperatur der Gussoberfläche und des Kerns gleichmäßig zu machen, und der zweite Faktor besteht darin, die Gleichmäßigkeit der Struktur sicherzustellen. Daher hängt die Haltezeit hauptsächlich von der Wärmeleitfähigkeit des Gussstücks, der Wandstärke des Abschnitts und den Legierungselementen ab. Im Allgemeinen erfordern Gussteile aus legiertem Stahl eine längere Haltezeit als Gussteile aus Kohlenstoffstahl. Die Wandstärke des Gussstücks ist in der Regel die Hauptgrundlage für die Berechnung der Haltezeit. Bei der Haltezeit der Anlass- und Alterungsbehandlung sollten Faktoren wie der Zweck der Wärmebehandlung, die Haltetemperatur und die Elementdiffusionsrate berücksichtigt werden.
3) Kühlung
Die Stahlgussteile können nach der Wärmekonservierung mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten abgekühlt werden, um die metallografische Umwandlung abzuschließen, die erforderliche metallografische Struktur zu erhalten und die angegebenen Leistungsindikatoren zu erreichen. Im Allgemeinen kann eine Erhöhung der Abkühlgeschwindigkeit dazu beitragen, eine gute Struktur zu erhalten und die Körner zu verfeinern, wodurch die mechanischen Eigenschaften des Gussstücks verbessert werden. Wenn die Abkühlgeschwindigkeit jedoch zu schnell ist, kann es leicht zu größeren Spannungen im Gussstück kommen. Dies kann zu Verformungen oder Rissen bei Gussteilen mit komplexer Struktur führen.
Das Kühlmedium für die Wärmebehandlung von Stahlgussteilen umfasst im Allgemeinen Luft, Öl, Wasser, Salzwasser und geschmolzenes Salz.
3. Wärmebehandlungsmethode für Stahlgussteile
Je nach Heizmethode, Haltezeit und Abkühlbedingungen umfassen die Wärmebehandlungsmethoden von Stahlgussteilen hauptsächlich Glühen, Normalisieren, Abschrecken, Anlassen, Lösungsbehandlung, Ausscheidungshärtung, Spannungsarmbehandlung und Wasserstoffentfernungsbehandlung.
1) Glühen.
Beim Glühen wird der Stahl, dessen Struktur vom Gleichgewichtszustand abweicht, auf eine bestimmte, durch den Prozess vorgegebene Temperatur erhitzt und dann nach der Wärmekonservierung (normalerweise Abkühlung mit dem Ofen oder Einbetten in Kalk) langsam abgekühlt, um einen Wärmebehandlungsprozess zu erhalten, der dem nahe kommt Gleichgewichtszustand der Struktur. Abhängig von der Zusammensetzung des Stahls sowie dem Zweck und den Anforderungen des Glühens kann das Glühen in vollständiges Glühen, isothermes Glühen, sphäroidisierendes Glühen, Rekristallisationsglühen, Spannungsarmglühen usw. unterteilt werden.
(1) Vollständiges Glühen. Der allgemeine Prozess des vollständigen Glühens besteht darin, den Stahlguss auf 20 °C bis 30 °C über Ac3 zu erhitzen, ihn eine Zeit lang zu halten, sodass sich die Struktur im Stahl vollständig in Austenit umwandelt, und dann langsam abzukühlen (normalerweise). Abkühlung mit dem Ofen) bei 500 ℃ - 600 ℃ und schließlich an der Luft abgekühlt. Das sogenannte Vollständigkeitsgefüge bedeutet, dass beim Erhitzen ein vollständiges Austenitgefüge entsteht.
Der Zweck des vollständigen Glühens besteht hauptsächlich darin, die grobe und unebene Struktur zu verbessern, die durch die Warmumformung verursacht wird. Die zweite besteht darin, die Härte von Gussteilen aus Kohlenstoffstahl und legiertem Stahl über mittlerem Kohlenstoffgehalt zu verringern und dadurch deren Schneidleistung zu verbessern (im Allgemeinen ist das Werkstück leicht zu schneiden, wenn die Härte zwischen 170 HBW und 230 HBW liegt. Wenn die Härte liegt höher oder niedriger als dieser Bereich, wird das Schneiden erschwert); Die dritte besteht darin, die inneren Spannungen des Stahlgusses zu beseitigen.
Der Einsatzbereich des Vollglühens. Das Vollglühen eignet sich hauptsächlich für Gussteile aus Kohlenstoffstahl und legiertem Stahl mit untereutektoider Zusammensetzung und einem Kohlenstoffgehalt zwischen 0,25 % und 0,77 %. Übereutektoider Stahl sollte nicht vollständig geglüht werden, denn wenn der übereutektoide Stahl auf über Accm erhitzt und langsam abgekühlt wird, fällt der sekundäre Zementit netzwerkförmig entlang der Austenitkorngrenze aus, was die Festigkeit, Plastizität und Schlagzähigkeit des Stahls erheblich macht Abfall.
(2) Isothermes Glühen. Unter isothermischem Glühen versteht man das Erhitzen von Stahlgussstücken auf 20 °C bis 30 °C über Ac3 (oder Ac1), nach dem Halten über einen bestimmten Zeitraum, dem schnellen Abkühlen auf die Spitzentemperatur der isothermen Umwandlungskurve des unterkühlten Austenits und dem anschließenden Halten über einen bestimmten Zeitraum der Zeit (Perlit-Transformationszone). Nachdem sich der Austenit in Perlit umgewandelt hat, kühlt er langsam ab.
(3) Sphäroidisierendes Glühen. Beim sphäroidisierenden Glühen werden die Stahlgussteile auf eine Temperatur erhitzt, die etwas höher als Ac1 ist. Nach einer langen Zeit der Wärmekonservierung wandelt sich der sekundäre Zementit im Stahl spontan in körnigen (oder kugelförmigen) Zementit um und führt dann eine langsame Wärmebehandlung durch Auf Raumtemperatur abkühlen lassen.
Der Zweck des sphäroidisierenden Glühens besteht darin, die Härte zu verringern; Vereinheitlichen der metallografischen Struktur; Verbesserung der Schneidleistung und Vorbereitung zum Abschrecken.
Sphäroidisierendes Glühen ist hauptsächlich auf eutektoide Stähle und übereutektoide Stähle (Kohlenstoffgehalt über 0,77 %) anwendbar, wie z. B. Kohlenstoff-Werkzeugstahl, legierter Federstahl, Wälzlagerstahl und legierter Werkzeugstahl.
(4) Spannungsarmglühen und Rekristallisationsglühen. Spannungsarmglühen wird auch Tieftemperaturglühen genannt. Dabei handelt es sich um einen Prozess, bei dem Stahlgussteile auf eine Temperatur unterhalb der Ac1-Temperatur (400 °C – 500 °C) erhitzt, dann eine Zeit lang gehalten und dann langsam auf Raumtemperatur abgekühlt werden. Der Zweck des Spannungsarmglühens besteht darin, die inneren Spannungen des Gussstücks zu beseitigen. Die metallografische Struktur des Stahls ändert sich während des Spannungsarmglühens nicht. Rekristallisationsglühen wird hauptsächlich verwendet, um die durch die Kaltverformung verursachte Strukturverzerrung zu beseitigen und die Kaltverfestigung zu beseitigen. Die Heiztemperatur beim Rekristallisationsglühen liegt 150 °C – 250 °C über der Rekristallisationstemperatur. Durch das Rekristallisationsglühen können die länglichen Kristallkörner nach der Kaltverformung wieder in gleichmäßige gleichachsige Kristalle umgewandelt werden, wodurch der Effekt der Kaltverfestigung eliminiert wird.
2) Normalisieren
Beim Normalisieren handelt es sich um eine Wärmebehandlung, bei der der Stahl auf 30 °C bis 50 °C über Ac3 (untereutektoider Stahl) und Acm (übereutektoider Stahl) erhitzt und nach einer Wärmekonservierungsphase an der Luft oder in der Luft auf Raumtemperatur abgekühlt wird Zwangsluft. Verfahren. Das Normalisieren hat eine schnellere Abkühlgeschwindigkeit als das Glühen, daher ist die normalisierte Struktur feiner als die geglühte Struktur und ihre Festigkeit und Härte sind auch höher als die der geglühten Struktur. Aufgrund des kurzen Produktionszyklus und der hohen Geräteauslastung beim Normalisieren wird das Normalisieren häufig bei verschiedenen Stahlgussteilen eingesetzt.
Der Zweck der Normalisierung ist in die folgenden drei Kategorien unterteilt:
(1) Normalisieren als abschließende Wärmebehandlung
Bei Metallgussteilen mit geringen Festigkeitsanforderungen kann das Normalglühen als abschließende Wärmebehandlung eingesetzt werden. Durch Normalisieren können die Körner verfeinert, das Gefüge homogenisiert, der Ferritgehalt im untereutektoiden Stahl verringert, der Perlitgehalt erhöht und verfeinert werden, wodurch die Festigkeit, Härte und Zähigkeit des Stahls verbessert werden.
(2) Normalisieren als Vorwärmebehandlung
Bei Stahlgussteilen mit größeren Querschnitten kann das Normalisieren vor dem Abschrecken oder Abschrecken und Anlassen (Abschrecken und Hochtemperaturanlassen) die Widmanstätten-Struktur und die Bandstruktur beseitigen und eine feine und gleichmäßige Struktur erhalten. Bei dem Netzwerkzementit, der in Kohlenstoffstählen und legierten Werkzeugstählen mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,77 % vorhanden ist, kann das Normalisieren den Gehalt an sekundärem Zementit reduzieren und die Bildung eines kontinuierlichen Netzwerks verhindern, wodurch die Organisation auf das Sphäroidglühen vorbereitet wird.
(3) Verbessern Sie die Schneidleistung
Durch Normalisieren kann die Schneidleistung von kohlenstoffarmem Stahl verbessert werden. Die Härte von Gussteilen aus kohlenstoffarmem Stahl ist nach dem Glühen zu gering und es besteht die Gefahr, dass sie beim Schneiden am Messer haften bleiben, was zu einer übermäßigen Oberflächenrauheit führt. Durch die normalisierende Wärmebehandlung kann die Härte von Gussteilen aus kohlenstoffarmem Stahl auf 140 HBW – 190 HBW erhöht werden, was nahe an der optimalen Schneidhärte liegt, wodurch die Schneidleistung verbessert wird.
3) Abschrecken
Das Abschrecken ist ein Wärmebehandlungsprozess, bei dem Stahlgussteile auf eine Temperatur über Ac3 oder Ac1 erhitzt und dann nach längerem Halten schnell abgekühlt werden, um eine vollständige martensitische Struktur zu erhalten. Die Stahlgussteile sollten rechtzeitig nach dem heißesten Zeitpunkt angelassen werden, um die Abschreckspannung zu beseitigen und die erforderlichen umfassenden mechanischen Eigenschaften zu erhalten.
(1) Abschrecktemperatur
Die Abschrecktemperatur von untereutektoidem Stahl liegt 30℃-50℃ über Ac3; Die Abschreckerwärmungstemperatur von eutektoidem Stahl und übereutektoidem Stahl liegt 30℃-50℃ über Ac1. Untereutektoider Kohlenstoffstahl wird auf die oben genannte Abschrecktemperatur erhitzt, um feinkörnigen Austenit zu erhalten, und nach dem Abschrecken kann eine feine Martensitstruktur erhalten werden. Der eutektoide Stahl und der übereutektoide Stahl wurden vor dem Abschrecken und Erhitzen sphäroidisiert und geglüht. Nach dem Erhitzen auf 30 bis 50 °C über Ac1 und unvollständiger Austenitisierung besteht die Struktur aus Austenit und teilweise ungelösten feinkörnigen Infiltrationskohlenstoffkörperpartikeln. Nach dem Abschrecken wandelt sich Austenit in Martensit um und ungelöste Zementitpartikel bleiben erhalten. Aufgrund der hohen Härte von Zementit verringert es nicht nur nicht die Härte von Stahl, sondern verbessert auch seine Verschleißfestigkeit. Die normale abgeschreckte Struktur von übereutektoidem Stahl besteht aus feinem, flockigem Martensit, und feinkörniger Zementit und eine kleine Menge Restaustenit sind gleichmäßig auf der Matrix verteilt. Diese Struktur weist eine hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit auf, weist aber auch eine gewisse Zähigkeit auf.
(2) Kühlmedium für den Abschreckwärmebehandlungsprozess
Der Zweck des Abschreckens besteht darin, vollständigen Martensit zu erhalten. Daher muss die Abkühlgeschwindigkeit des Gussstahls beim Abschrecken größer sein als die kritische Abkühlgeschwindigkeit des Gussstahls, andernfalls können die Martensitstruktur und die entsprechenden Eigenschaften nicht erhalten werden. Eine zu hohe Abkühlgeschwindigkeit kann jedoch leicht zu Verformungen oder Rissen im Gussstück führen. Um die oben genannten Anforderungen gleichzeitig zu erfüllen, sollte das geeignete Kühlmedium entsprechend dem Material des Gussstücks ausgewählt oder die Methode der stufenweisen Kühlung übernommen werden. Im Temperaturbereich von 650℃-400℃ ist die isotherme Umwandlungsrate von unterkühltem Austenit aus Stahl am größten. Daher sollte beim Abschrecken des Gussstücks in diesem Temperaturbereich auf eine schnelle Abkühlung geachtet werden. Unterhalb des Ms-Punktes sollte die Abkühlgeschwindigkeit langsamer sein, um Verformungen oder Risse zu verhindern. Als Abschreckmedium werden üblicherweise Wasser, wässrige Lösungen oder Öl verwendet. Zu den üblicherweise verwendeten Medien beim Abschrecken oder Austempern gehören heißes Öl, geschmolzenes Metall, geschmolzenes Salz oder geschmolzenes Alkali.
Die Kühlkapazität von Wasser in der Hochtemperaturzone von 650℃-550℃ ist hoch, und die Kühlkapazität von Wasser in der Niedertemperaturzone von 300℃-200℃ ist sehr hoch. Wasser eignet sich besser zum Abschrecken und Kühlen von Kohlenstoffstahlgussteilen mit einfachen Formen und großen Querschnitten. Beim Einsatz zum Abschrecken und Kühlen beträgt die Wassertemperatur im Allgemeinen nicht mehr als 30 °C. Daher wird im Allgemeinen die Wasserzirkulation verstärkt, um die Wassertemperatur in einem angemessenen Bereich zu halten. Darüber hinaus erhöht das Erhitzen von Salz (NaCl) oder Alkali (NaOH) in Wasser die Kühlkapazität der Lösung erheblich.
Der Hauptvorteil von Öl als Kühlmedium besteht darin, dass die Abkühlgeschwindigkeit in der Tieftemperaturzone von 300℃-200℃ viel geringer ist als die von Wasser, was die innere Spannung des abgeschreckten Werkstücks erheblich reduzieren und die Möglichkeit einer Verformung verringern kann und Risse im Gussteil. Gleichzeitig ist die Kühlleistung von Öl im Hochtemperaturbereich von 650℃-550℃ relativ gering, was auch den Hauptnachteil von Öl als Abschreckmedium darstellt. Die Temperatur des Abschrecköls wird im Allgemeinen auf 60℃-80℃ geregelt. Öl wird hauptsächlich zum Abschrecken von Gussteilen aus legiertem Stahl mit komplexen Formen und zum Abschrecken von Gussteilen aus Kohlenstoffstahl mit kleinen Querschnitten und komplexen Formen verwendet.
Darüber hinaus wird häufig auch geschmolzenes Salz als Abschreckmedium verwendet, das zu diesem Zeitpunkt zu einem Salzbad wird. Das Salzbad zeichnet sich durch einen hohen Siedepunkt aus und seine Kühlleistung liegt zwischen Wasser und Öl. Salzbäder werden häufig zum Austemperieren und Stufenhärten sowie zur Behandlung von Gussteilen mit komplexen Formen, kleinen Abmessungen und strengen Verformungsanforderungen verwendet.
4) Temperieren
Unter Tempern versteht man einen Wärmebehandlungsprozess, bei dem die abgeschreckten oder normalgeglühten Stahlgussteile auf eine ausgewählte Temperatur unterhalb des kritischen Punktes Ac1 erhitzt und nach einer bestimmten Zeitspanne mit einer angemessenen Geschwindigkeit abgekühlt werden. Durch die Anlasswärmebehandlung kann die nach dem Abschrecken oder Normalisieren erhaltene instabile Struktur in eine stabile Struktur umgewandelt werden, um Spannungen zu beseitigen und die Plastizität und Zähigkeit von Stahlgussteilen zu verbessern. Im Allgemeinen wird der Wärmebehandlungsprozess des Abschreckens und der Hochtemperatur-Anlassbehandlung als Abschreck- und Anlassbehandlung bezeichnet. Die Gussteile aus vergütetem Stahl müssen rechtzeitig angelassen werden, und die Gussteile aus normalisiertem Stahl sollten bei Bedarf angelassen werden. Die Leistung von Stahlgussteilen nach dem Anlassen hängt von der Anlasstemperatur, der Dauer und der Häufigkeit des Anlassens ab. Die jederzeitige Erhöhung der Anlasstemperatur und die Verlängerung der Haltezeit können nicht nur die Abschreckspannung von Stahlgussteilen abbauen, sondern auch instabilen abgeschreckten Martensit in angelassenen Martensit, Troostit oder Sorbit umwandeln. Die Festigkeit und Härte von Stahlgussteilen wird reduziert und die Plastizität deutlich verbessert. Bei einigen mittellegierten Stählen mit Legierungselementen, die stark Karbide bilden (wie Chrom, Molybdän, Vanadium und Wolfram usw.), nimmt die Härte zu und die Zähigkeit ab, wenn bei 400℃-500℃ getempert wird. Dieses Phänomen wird als Sekundärhärtung bezeichnet, d. h. die Härte des Gussstahls im angelassenen Zustand erreicht ihr Maximum. In der tatsächlichen Produktion muss mittellegierter Gussstahl mit sekundären Härtungseigenschaften viele Male angelassen werden.
(1) Anlassen bei niedriger Temperatur
Der Temperaturbereich des Niedertemperaturanlassens beträgt 150℃-250℃. Durch das Anlassen bei niedriger Temperatur kann eine getemperte Martensitstruktur erhalten werden, die hauptsächlich zum Abschrecken von Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt und zum Abschrecken von hochlegiertem Stahl verwendet wird. Unter gehärtetem Martensit versteht man die Struktur von kryptokristallinem Martensit plus feinkörnigen Karbiden. Die Struktur von untereutektoidem Stahl ist nach dem Anlassen bei niedriger Temperatur angelassener Martensit; Die Struktur von übereutektoidem Stahl besteht nach dem Anlassen bei niedriger Temperatur aus angelassenem Martensit + Karbiden + Restaustenit. Der Zweck des Niedertemperaturanlassens besteht darin, die Zähigkeit von vergütetem Stahl angemessen zu verbessern und gleichzeitig eine hohe Härte (58 HRC-64 HRC), hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit beizubehalten und gleichzeitig die Abschreckspannung und Sprödigkeit von Stahlgussteilen deutlich zu reduzieren.
(2) Anlassen bei mittlerer Temperatur
Die Anlasstemperatur der mittleren Temperatur liegt im Allgemeinen zwischen 350℃ und 500℃. Nach dem Anlassen bei mittlerer Temperatur besteht die Struktur aus einer großen Menge feinkörnigem Zementit, der auf der Ferritmatrix dispergiert und verteilt ist, d. h. der getemperten Troostitstruktur. Der Ferrit in der getemperten Troostitstruktur behält immer noch die Form von Martensit. Die inneren Spannungen von Stahlgussteilen nach dem Anlassen werden im Wesentlichen beseitigt und sie weisen eine höhere Elastizitätsgrenze und Streckgrenze, eine höhere Festigkeit und Härte sowie eine gute Plastizität und Zähigkeit auf.
(3) Anlassen bei hoher Temperatur
Die Hochtemperatur-Anlasstemperatur beträgt im Allgemeinen 500 °C bis 650 °C, und der Wärmebehandlungsprozess, der Abschrecken und anschließendes Hochtemperatur-Anlassen kombiniert, wird üblicherweise als Abschreck- und Anlassbehandlung bezeichnet. Die Struktur nach dem Anlassen bei hoher Temperatur besteht aus getempertem Sorbit, also feinkörnigem Zementit und Ferrit. Der Ferrit im getemperten Sorbit ist ein polygonaler Ferrit, der einer Rekristallisation unterliegt. Stahlgussteile weisen nach dem Hochtemperatur-Tempern gute umfassende mechanische Eigenschaften in Bezug auf Festigkeit, Plastizität und Zähigkeit auf. Das Hochtemperaturanlassen wird häufig bei Stählen mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, niedrig legierten Stählen und verschiedenen wichtigen Strukturteilen mit komplexen Kräften eingesetzt.
5) Behandlung mit fester Lösung
Der Hauptzweck der Lösungsbehandlung besteht darin, Karbide oder andere ausgefällte Phasen in fester Lösung aufzulösen, um eine übersättigte einphasige Struktur zu erhalten. Gussteile aus austenitischem Edelstahl, austenitischem Manganstahl und ausscheidungshärtendem Edelstahl sollten im Allgemeinen einer Mischkristallbehandlung unterzogen werden. Die Wahl der Lösungstemperatur hängt von der chemischen Zusammensetzung und dem Phasendiagramm des Gussstahls ab. Die Temperatur von Gussteilen aus austenitischem Manganstahl beträgt im Allgemeinen 1000 ℃ - 1100 ℃; Die Temperatur von Gussteilen aus austenitischem Chrom-Nickel-Edelstahl beträgt im Allgemeinen 1000℃-1250℃.
Je höher der Kohlenstoffgehalt im Gussstahl und je mehr unlösliche Legierungselemente vorhanden sind, desto höher sollte seine Mischkristalltemperatur sein. Bei ausscheidungshärtenden kupferhaltigen Stahlgussteilen erhöht sich die Härte der Stahlgussteile durch die Ausscheidung harter kupferreicher Phasen im Gusszustand beim Abkühlen. Um die Struktur aufzuweichen und die Verarbeitungsleistung zu verbessern, müssen die Stahlgussteile einer Mischkristallbehandlung unterzogen werden. Seine Temperatur der festen Lösung beträgt 900℃-950℃.
6) Ausscheidungshärtungsbehandlung
Die Ausscheidungshärtungsbehandlung ist eine Dispersionsverfestigungsbehandlung, die im Anlasstemperaturbereich durchgeführt wird und auch als künstliche Alterung bezeichnet wird. Das Wesen der Ausscheidungshärtungsbehandlung besteht darin, dass bei höheren Temperaturen Karbide, Nitride, intermetallische Verbindungen und andere instabile Zwischenphasen aus übersättigten festen Lösungen ausgefällt und in der Matrix dispergiert werden, wodurch der Gussstahl umfassend verbesserte mechanische Eigenschaften und Härte erhält.
Die Temperatur der Alterungsbehandlung wirkt sich direkt auf die Endleistung von Stahlgussteilen aus. Ist die Alterungstemperatur zu niedrig, fällt die Ausscheidungshärtungsphase langsam aus; Wenn die Alterungstemperatur zu hoch ist, führt die Ansammlung der ausgefällten Phase zu einer Überalterung und es wird nicht die beste Leistung erzielt. Daher sollte die Gießerei die geeignete Alterungstemperatur entsprechend der Stahlgusssorte und der spezifizierten Leistung des Stahlgusses wählen. Die Alterungstemperatur von austenitischem hitzebeständigem Stahlguss beträgt im Allgemeinen 550℃-850℃; Die Alterungstemperatur von hochfestem ausscheidungshärtendem Stahlguss beträgt im Allgemeinen 500 °C.
7) Stressabbaubehandlung
Der Zweck der spannungsarmen Wärmebehandlung besteht darin, Gussspannungen, Abschreckspannungen und Spannungen, die durch die Bearbeitung entstehen, zu beseitigen, um so die Größe des Gussstücks zu stabilisieren. Bei der Spannungsabbau-Wärmebehandlung wird im Allgemeinen eine Temperatur von 100 bis 200 °C unter Ac1 erreicht, dann eine Zeit lang gehalten und schließlich mit dem Ofen abgekühlt. Das Gefüge des Stahlgusses veränderte sich während des Entspannungsprozesses nicht. Gussteile aus Kohlenstoffstahl, Gussteile aus niedriglegiertem Stahl und Gussteile aus hochlegiertem Stahl können einer Spannungsarmbehandlung unterzogen werden.
4. Der Einfluss der Wärmebehandlung auf die Eigenschaften von Stahlgussteilen
Neben der Leistungsfähigkeit von Stahlgussteilen in Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung und dem Gießverfahren können auch unterschiedliche Wärmebehandlungsmethoden eingesetzt werden, um ihm hervorragende umfassende mechanische Eigenschaften zu verleihen. Der allgemeine Zweck des Wärmebehandlungsprozesses besteht darin, die Qualität der Gussteile zu verbessern, das Gewicht der Gussteile zu reduzieren, die Lebensdauer zu verlängern und die Kosten zu senken. Die Wärmebehandlung ist ein wichtiges Mittel zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Gussteilen. Die mechanischen Eigenschaften von Gussteilen sind ein wichtiger Indikator für die Beurteilung der Wirkung einer Wärmebehandlung. Neben den folgenden Eigenschaften muss die Gießerei bei der Wärmebehandlung von Stahlgussteilen auch Faktoren wie Verarbeitungsverfahren, Schneidleistung und die Einsatzanforderungen der Gussteile berücksichtigen.
1) Der Einfluss der Wärmebehandlung auf die Festigkeit von Gussteilen
Bei gleicher Stahlgusszusammensetzung nimmt die Festigkeit von Stahlgussteilen nach unterschiedlichen Wärmebehandlungsprozessen tendenziell zu. Im Allgemeinen kann die Zugfestigkeit von Gussteilen aus Kohlenstoffstahl und Gussteilen aus niedriglegiertem Stahl nach der Wärmebehandlung 414 MPa bis 1724 MPa erreichen.
2) Die Auswirkung der Wärmebehandlung auf die Plastizität von Stahlgussteilen
Die Gussstruktur der Stahlgussteile ist grob und die Plastizität gering. Nach der Wärmebehandlung werden seine Mikrostruktur und Plastizität entsprechend verbessert. Insbesondere die Plastizität von Stahlgussteilen nach der Abschreck- und Anlassbehandlung (Abschrecken + Hochtemperaturanlassen) wird deutlich verbessert.
3) Zähigkeit von Stahlgussteilen
Der Zähigkeitsindex von Stahlgussteilen wird häufig durch Schlagversuche bewertet. Da Festigkeit und Zähigkeit von Stahlgussteilen zwei widersprüchliche Indikatoren sind, muss die Gießerei umfassende Überlegungen anstellen, um ein geeignetes Wärmebehandlungsverfahren auszuwählen, um die von den Kunden geforderten umfassenden mechanischen Eigenschaften zu erreichen.
4) Die Auswirkung der Wärmebehandlung auf die Härte von Gussteilen
Bei gleicher Härtbarkeit des Gussstahls kann die Härte des Gussstahls nach der Wärmebehandlung in etwa die Festigkeit des Gussstahls widerspiegeln. Daher kann die Härte als intuitiver Index zur Abschätzung der Leistung von Gussstahl nach der Wärmebehandlung verwendet werden. Im Allgemeinen kann die Härte von Gussteilen aus Kohlenstoffstahl nach der Wärmebehandlung 120 HBW bis 280 HBW erreichen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 12. Juli 2021