Teräksen 4 erilaista lämpökäsittelyä

Viimeisimmässä blogikirjoituksessamme käsittelimme lämpökäsittelyn kolmea vaihetta, joihin kuuluu metallin lämmittäminen tiettyyn lämpötilaan (lämmitysvaihe), sen pitäminen kyseisessä lämpötilassa tietyn ajan (liotusvaihe) ja jäähdyttäminen huoneenlämpötilaan menetelmällä, joka määräytyy metallin tyypin ja haluttujen ominaisuuksien mukaan (jäähdytysvaihe). Tässä postauksessa käsittelemme neljää perustyyppistä lämpökäsittelyä, joita teräkselle nykyään tehdään: hehkutus, normalisointi, karkaisu ja karkaisu.

Luovuta meidät vastaamaan lämpökäsittelytarpeisiisi

Kloeckner työskentelee erilaisten lämpökäsittelyteräksen yhteistyökumppaneiden kanssa, jotta voimme tarjota asiakkaillemme laadukkaita osia, jotka täyttävät heidän vaatimuksensa. Tarjoamme avaimet käteen lämpökäsiteltyjä tuotteita valtakunnallisesta levy-, tanko- ja ohutlevyvarastostamme.

Pyydä tarjous

Lämpökäsitelty teräs: Hehkutus

Hehkutuksen tarkoituksena on tehdä karkaisun vastakohta. Metalleja hehkutetaan jännityksen poistamiseksi, metallin pehmentämiseksi, sitkeyden lisäämiseksi ja niiden raerakenteen parantamiseksi.

Ilman asianmukaista esilämmitysvaihetta hitsaus voi johtaa siihen, että metallin lämpötila on epätasainen, jopa sulatettuja alueita huoneenlämpöisten alueiden vieressä. Näissä olosuhteissa hitsaus voi heikentää metallia: hitsin jäähtyessä sisäiset jännitykset kehittyvät kovien ja hauraiden kohtien rinnalle. Hehkutus on yksi tapa korjata tällaiset yleiset ongelmat ja lievittää sisäisiä jännityksiä.

Teräksen hehkutus

Jotta terästen ja muiden rautametallien hehkutus tuottaisi mahdollisimman suuren sitkeyden, metallia on lämmitettävä hitaasti sopivaan lämpötilaan, liotettava sitä ja annettava sen sitten jäähtyä hitaasti joko hautaamalla se jonkinlaiseen eristävään materiaaliin tai yksinkertaisesti sammuttamalla uuni ja antamalla sekä uunin että kappaleen jäähtyä hitaasti yhdessä.

Aika, jonka annat metallin liotella, riippuu sekä metallin tyypistä että sen massasta. Jos kyseessä on vähähiilinen teräs, se vaatii mahdollisimman korkean hehkutuslämpötilan, ja hiilipitoisuuden kasvaessa sen hehkutuslämpötila laskee. Jos haluat lisätietoja hehkutuksesta, voit tutustua hehkutusoppaaseemme, jossa on pidempi selitys.

Lämpökäsittely Teräs: Normalisointi

Normalisoinnin tarkoituksena on poistaa lämpökäsittelyssä, koneistuksessa, taonnassa, muovauksessa, hitsauksessa tai valussa syntyneet sisäiset jännitykset. Metallin rikkoutuminen voi johtua hallitsemattomasta jännityksestä, joten teräksen normalisointi ennen karkaisua voi auttaa varmistamaan projektien onnistumisen.

Mitä eroa on hehkutuksella & normalisoinnilla?

Normalisointi koskee vain rautametalleja, kuten terästä. Lämpökäsittelyprosessissa on kuitenkin toinenkin keskeinen ero: normalisoinnissa metalli kuumennetaan korkeampaan lämpötilaan, minkä jälkeen se jäähdytetään ilmalla uunista poistamisen jälkeen.

Normalisoitu teräs on lujempaa kuin hehkutettu teräs. Koska sillä on sekä suuri lujuus että suuri sitkeys, se on sitkeämpää kuin hehkutettu teräs. Jos metalliosan on kestettävä iskuja tai sillä on oltava maksimaalinen sitkeys, jotta se kestää ulkoisia rasituksia, on yleensä suositeltavaa, että se normalisoidaan pikemminkin kuin hehkutetaan.

Koska normalisoidut metallit jäähdytetään ilmalla, metallin massa on keskeinen tekijä jäähdytysnopeuden ja tuloksena syntyvän osan kovuusasteen kannalta. Normalisoinnin aikana ohuemmat kappaleet jäähtyvät ilmassa nopeammin ja niistä tulee kovempia kuin paksummista kappaleista. Mutta hehkutuksessa ja sen uunijäähdytyksessä sekä paksujen että ohuiden kappaleiden kovuus on vertailukelpoinen.

Lämpökäsittely Teräksen lämpökäsittely: Karkaisu

Karkaisun tarkoituksena ei ole vain kovettaa terästä, vaan myös tehdä siitä vahvempi. Valitettavasti karkaisussa ei ole vain plussia. Vaikka karkaisu lisää lujuutta, se myös vähentää sitkeyttä ja tekee metallista hauraampaa. Karkaisun jälkeen metallia on ehkä karkaistava, jotta hauraus saadaan poistettua.

Karkaisuun käytetään useimmissa teräksissä lämpökäsittelyn kahta ensimmäistä vaihetta (hidas lämpötilalämpö, jota seuraa liotus tiettyyn aikaan tasaiseen lämpötilaan), kolmas vaihe on erilainen. Kun metalleja kovetetaan, ne jäähdytetään nopeasti upottamalla ne veteen, öljyyn tai suolaveteen. Useimmat teräkset vaativat kovettumiseen nopeaa jäähdytystä, jota kutsutaan sammutukseksi, mutta on muutamia, joita voidaan onnistuneesti jäähdyttää ilmalla.

Kun teräkseen lisätään seoksia, sen kovettumiseen tarvittava jäähdytysnopeus pienenee. Tässä on hopeareunus: hitaampi jäähdytysnopeus pienentää joko halkeilun tai vääntymisen riskiä. Hiiliteräksen kovuus riippuu sen hiilipitoisuudesta: 0,80 %:n hiilipitoisuuteen asti kovettumiskyky kasvaa hiilipitoisuuden myötä. Yli .80 %:n hiilipitoisuudella voidaan lisätä kulutuskestävyyttä kovan sementiitin muodostumisen vuoksi, mutta kovuutta ei voida lisätä.

Kun teräkseen lisätään seoksia sen kovuuden lisäämiseksi, lisätään myös hiilen kykyä kovettua ja lujittua. Tämä tarkoittaa, että korkeimman kovuuden tuottamiseen tarvittava hiilipitoisuus on seostetuissa teräksissä pienempi kuin tavallisissa hiiliteräksissä. Tämän seurauksena seostetut teräkset tarjoavat yleensä paremman suorituskyvyn kuin pelkät hiiliteräkset. .

Kun hiiliterästä karkaistaan, teräs on jäähdytettävä alle 1000°F:n lämpötilaan alle sekunnissa. Mutta kun teräkseen lisätään seosaineita ja hiilen tehoa lisätään, tuo aikaraja kasvaa yli sekunnin. Tämän ansiosta voit valita hitaamman sammutusaineen määritellyn kovuuden saavuttamiseksi.

Tyypillisesti hiiliteräkset sammutetaan suolavedessä tai vedessä, kun taas seosteräkset sammutetaan öljyssä. Valitettavasti sammutus on prosessi, joka tuottaa suuria sisäisiä jännityksiä, ja teräksen keventämiseksi yksi vaihtoehto on karkaisu. Juuri ennen kuin osa jäähtyy, se poistetaan sammutuskylvystä 200 °F:n lämpötilassa ja annetaan sen jäähtyä ilmassa. Lämpötila-aluetta huoneenlämpötilasta 200 °F:iin kutsutaan ”halkeamisalueeksi”, ja et halua teräksen kulkevan karkaisukylvyssä sen läpi. Lue lisää karkaisusta.

Lämpökäsitelty teräs: Karkaisu

Kun metallia karkaistaan, joko koteloimalla tai liekillä, ja lisätään sisäisiä jännityksiä prosessille ominaisen nopean jäähtymisen jälkeen, teräs on usein sekä tarvittavaa kovempaa että liian haurasta. Vastaus voi olla teräksen karkaisu tuon haurauden vähentämiseksi ja sisäisten jännitysten poistamiseksi tai lieventämiseksi.

Karkaisun aikana:

• Lämmitetään terästä tiettyyn lämpötilaan, joka on alle sen kovettumislämpötilan
• Pidetään terästä kyseisessä lämpötilassa tietyn ajan
• Jäähdytetään terästä, tyypillisesti tyynessä ilmassa

Jos tämä kuulostaa tutulta, olet oikeassa! Karkaisu koostuu samoista kolmesta vaiheesta kuin lämpökäsittely. Suurin ero on karkaisulämpötila ja sen vaikutus kovuuteen, lujuuteen ja tietysti sitkeyteen.

Karkaisemalla teräsosaa vähennetään karkaisun aiheuttamaa kovuutta ja kehitetään tiettyjä fysikaalisia ominaisuuksia. Karkaisu seuraa aina karkaisua, ja vaikka se vähentää haurautta, se myös pehmentää terästä. Valitettavasti teräksen pehmeneminen karkaisun yhteydessä on väistämätöntä. Kovuuden menetyksen määrää voidaan kuitenkin hallita karkaisun aikana vallitsevan lämpötilan perusteella.

Vaikka muissa lämpökäsittelyprosesseissa, kuten hehkutuksessa, normalisoinnissa ja karkaisussa, käytetään aina metallin ylemmän kriittisen pisteen yläpuolella olevia lämpötiloja, karkaisu tehdään aina sen alapuolella olevissa lämpötiloissa.

Karkaistun teräksen uudelleenlämmityksessä karkaisu aloitetaan 212°F:n lämpötilassa ja sitä jatketaan, kunnes lähestytään alempaa kriittistä pistettä. Voit valita haluamasi kovuuden ja lujuuden esiasettamalla karkaisulämpötilan. Karkaisun tulisi kestää vähintään yksi tunti, jos kappale on alle tuuman paksuinen; jos kappale on yli tuuman paksuinen, voit lisätä vielä yhden tunnin jokaista ylimääräistä tuumaa kohti.

Karkaisun jälkeisellä jäähdytysnopeudella ei ole vaikutusta useimpiin teräksiin. Kun teräskappale poistetaan karkaisu-uunista, se jäähdytetään tavallisesti tyynessä ilmassa aivan kuten normalisointiprosessissa. Mutta kuten kaikissa eri lämpökäsittelyprosesseissa, niissä on joitakin eroja, jotka eivät kuulu tämän blogikirjoituksen piiriin.

Jos olet kiinnostunut karkaisusta, tiedä vain, että karkaisu lievittää karkaisun aiheuttamia sisäisiä jännityksiä, vähentää haurautta ja kovuutta ja voi itse asiassa lisätä karkaistun teräksen vetolujuutta, kun sitä karkaistaan 450 °F:n lämpötilaan asti; yli 450 °F:n lämpötilassa vetolujuus vähenee.

Kloeckner tekee yhteistyötä useiden lämpökäsittelyterästen yhteistyökumppaneiden kanssa, jotta voimme toimittaa asiakkaillemme laadukkaita osia, jotka täyttävät heidän vaatimuksensa. Tarjoamme avaimet käteen -periaatteella lämpökäsiteltyjä tuotteita valtakunnallisesta levy-, tanko- ja ohutlevyvarastostamme. Ota yhteyttä Kloeckner Louisvilleen tai soita (678) 259-8800 lämpökäsittelytarpeisiisi.

Luovuta meidät täyttämään lämpökäsittelytarpeesi

Kloeckner tekee yhteistyötä useiden lämpökäsittelyteräskumppaneiden kanssa, jotta voimme tarjota asiakkaillemme laadukkaita osia, jotka täyttävät heidän vaatimuksensa. Tarjoamme avaimet käteen -periaatteella lämpökäsiteltyjä tuotteita valtakunnallisesta levy-, tanko- ja ohutlevyvarastostamme.

Pyydä tarjous