Сөндірудің анықтамасы және мақсаты
Болат Ac3 (гипоэвтектоидты болат) немесе Ac1 (гиперевтектоидты болат) сыни нүктесінен жоғары температураға дейін қызады, оны толық немесе ішінара аустениттеу үшін біраз уақыт ұстайды, содан кейін критикалық сөндіру жылдамдығынан жоғары жылдамдықпен салқындатылады. Аса салқындатылған аустенитті мартенситке немесе төменгі бейнитке айналдыратын термиялық өңдеу процесі сөндіру деп аталады.
Сөндірудің мақсаты - мартенситті немесе төменгі бейниттік құрылымды алу үшін өте салқындатылған аустенитті мартенситке немесе бейнитке айналдыру, содан кейін ол болаттың беріктігін, қаттылығын және төзімділігін айтарлықтай жақсарту үшін әртүрлі температураларда шынықтырумен біріктіріледі. Әртүрлі механикалық бөлшектер мен құралдарды пайдаланудың әртүрлі талаптарын қанағаттандыру үшін тозуға төзімділік, шаршауға төзімділік пен беріктік және т.б. Сөндіруді ферромагнетизм және коррозияға төзімділік сияқты белгілі бір арнайы болаттардың арнайы физикалық және химиялық қасиеттерін қанағаттандыру үшін де қолдануға болады.
Болат бөлшектер физикалық күйінің өзгеруімен сөндіргіш ортада салқындатылған кезде, салқындату процесі әдетте келесі үш кезеңге бөлінеді: бу қабықшасы, қайнау кезеңі және конвекция кезеңі.
Болаттың беріктігі
Шынықтыру және шынықтыру - болаттың сөндіруге қабілеттілігін сипаттайтын екі өнімділік көрсеткіші. Олар сонымен қатар материалды таңдау және пайдалану үшін маңызды негіз болып табылады.
1. Шыңдалу және шынықтыру туралы түсініктер
Шынықтыру - болаттың мінсіз жағдайларда сөндірген және шыңдалған кезде қол жеткізе алатын ең жоғары қаттылыққа жету қабілеті. Болаттың беріктігін анықтайтын негізгі фактор - болаттың құрамындағы көміртегі. Дәлірек айтсақ, бұл сөндіру және қыздыру кезінде аустенитте еріген көміртегінің мөлшері. Көміртегінің мөлшері неғұрлым жоғары болса, болаттың беріктігі соғұрлым жоғары болады. . Болаттағы легирленген элементтер шынықтыру қабілетіне аз әсер етеді, бірақ олар болаттың беріктігіне айтарлықтай әсер етеді.
Қаттылық деп белгіленген шарттарда болаттың қатаю тереңдігі мен қаттылығының таралуын анықтайтын сипаттамаларды айтады. Яғни, болатты сөндірген кезде шыңдалған қабаттың тереңдігін алу мүмкіндігі. Бұл болатқа тән қасиет. Қаттылық шын мәнінде болат сөнген кезде аустениттің мартенситке айналуының жеңілдігін көрсетеді. Ол негізінен болаттың өте салқындатылған аустенитінің тұрақтылығымен немесе болаттың критикалық сөндірудің салқындату жылдамдығымен байланысты.
Сондай-ақ, болаттың шынықтыру қабілетін белгілі бір сөндіру жағдайында болат бөлшектерінің тиімді қатаю тереңдігінен ажырату керек екенін атап өткен жөн. Болаттың шыңдалуы болаттың өзіне тән қасиеті. Ол тек өзінің ішкі факторларына байланысты және сыртқы факторларға ешқандай қатысы жоқ. Болаттың тиімді шынықтыру тереңдігі болаттың шынықтыру қабілетіне ғана емес, сонымен қатар қолданылатын материалға байланысты. Ол салқындатқыш орта және дайындаманың өлшемі сияқты сыртқы факторларға байланысты. Мысалы, аустенизациялаудың бірдей жағдайында бірдей болаттың шынықтыру қабілеті бірдей, бірақ сумен сөндірудің тиімді қатаю тереңдігі майды сөндіруге қарағанда үлкенірек, ал ұсақ бөлшектер маймен сөндіруге қарағанда кішірек. Үлкен бөлшектердің тиімді қатаю тереңдігі үлкен. Бұл суды сөндіру мұнайды сөндіруге қарағанда жоғары қатайтылады деп айтуға болмайды. Кішкентай бөлшектердің үлкен бөлшектерге қарағанда беріктігі жоғары деп айтуға болмайды. Болаттың беріктігін бағалау үшін дайындаманың пішіні, өлшемі, салқындату ортасы және т.б. сияқты сыртқы факторлардың әсерін жою қажет екенін көруге болады.
Сонымен қатар, шынықтыру және шынықтыру екі түрлі ұғым болғандықтан, сөндіргеннен кейін қаттылығы жоғары болат міндетті түрде жоғары беріктікке ие болмайды; және қаттылығы төмен болаттың беріктігі жоғары болуы мүмкін.
2. Қаттылыққа әсер ететін факторлар
Болаттың беріктігі аустениттің тұрақтылығына байланысты. Асқын салқындатылған аустениттің тұрақтылығын жақсартатын, C қисығын оңға жылжытатын және сол арқылы критикалық салқындату жылдамдығын төмендететін кез келген фактор жоғары болаттың беріктігін жақсарта алады. Аустениттің тұрақтылығы негізінен болаттың химиялық құрамына және қыздыру жағдайларына байланысты оның химиялық құрамына, түйір өлшеміне және құрамның біркелкілігіне байланысты.
3. Шыңдауды өлшеу әдісі
Болаттың шынықтыру қабілетін өлшеудің көптеген әдістері бар, ең жиі қолданылатындары - критикалық диаметрді өлшеу әдісі және соңғы шынықтыруды сынау әдісі.
(1) Критикалық диаметрді өлшеу әдісі
Белгілі бір ортада болатты сөндіргеннен кейін, өзек барлық мартенситті немесе 50% мартенситті құрылымды алған кездегі максималды диаметрді тұрақты түрде көрсетілген критикалық диаметр деп атайды. Критикалық диаметрді өлшеу әдісі әртүрлі диаметрлі дөңгелек шыбықтар сериясын жасау болып табылады және сөндіргеннен кейін әрбір үлгі кесіндісінде диаметрі бойымен бөлінген қаттылық U қисығын өлшеп, ортасында жартылай мартенсит құрылымы бар стерженьді табыңыз. Дөңгелек шыбықтың диаметрі Бұл сыни диаметр. Критикалық диаметр неғұрлым үлкен болса, болаттың шыңдалуы соғұрлым жоғары болады.
(2) Сөндіруді аяқтау сынақ әдісі
Соңында сөндіру сынақ әдісі стандартты өлшемдегі соңғы сөндірілетін үлгіні (Ф25мм×100мм) пайдаланады. Аустенитизациядан кейін үлгінің бір ұшына оны салқындату үшін арнайы жабдыққа су бүркіледі. Салқындағаннан кейін қаттылық ось бағыты бойынша өлшенеді – сумен салқындатылған ұшынан. Қашықтық қатынас қисығын тексеру әдісі. Соңында шыңдауды сынау әдісі болаттың шынықтылығын анықтау әдістерінің бірі болып табылады. Оның артықшылықтары қарапайым жұмыс және кең қолдану ауқымы.
4. Шығу кернеуі, деформация және крекинг
(1) Сөндіру кезінде дайындаманың ішкі кернеуі
Дайындаманы сөндіргіш ортада тез салқындатқанда, дайындама белгілі бір өлшемге ие болғандықтан және жылу өткізгіштік коэффициенті де белгілі бір мән болғандықтан, салқындату процесінде дайындаманың ішкі бөлігінде белгілі бір температура градиенті пайда болады. Бетінің температурасы төмен, өзек температурасы жоғары, ал беткі және өзек температурасы жоғары. Температура айырмашылығы бар. Дайындаманы салқындату процесінде сонымен қатар екі физикалық құбылыс болады: бірі - термиялық кеңею, температура төмендеген сайын дайындаманың сызық ұзындығы қысқарады; екіншісі - температура мартенситтің өзгеру нүктесіне дейін төмендеген кезде аустениттің мартенситке айналуы. , бұл нақты көлемді арттырады. Салқындату процесі кезінде температура айырмашылығына байланысты дайындаманың көлденең қимасы бойынша әртүрлі бөліктерде термиялық кеңею мөлшері әртүрлі болады, ал дайындаманың әртүрлі бөліктерінде ішкі кернеу пайда болады. Дайындамада температура айырмашылығының болуына байланысты, температура мартенсит пайда болатын нүктеден тезірек төмендейтін бөліктер де болуы мүмкін. Трансформация, көлемі кеңейеді және температурасы жоғары бөліктер әлі де нүктеден жоғары және әлі де аустениттік күйде болады. Бұл әртүрлі бөліктер нақты көлем өзгерістеріндегі айырмашылықтарға байланысты ішкі кернеуді тудырады. Демек, сөндіру және салқындату процесінде ішкі кернеудің екі түрі пайда болуы мүмкін: бірі - термиялық кернеу; екіншісі - тіндік стресс.
Ішкі кернеудің болу уақыттық сипаттамалары бойынша оны лездік кернеу және қалдық кернеу деп бөлуге болады. Дайындаманың салқындату процесінде белгілі бір сәтте тудыратын ішкі кернеуі лездік кернеу деп аталады; дайындама салқындағаннан кейін дайындаманың ішінде қалған кернеу қалдық кернеу деп аталады.
Жылу кернеуі деп дайындаманың әр түрлі бөліктеріндегі температура айырмашылығына байланысты оны қыздырған (немесе салқындатқанда) сәйкес келмейтін термиялық кеңеюден (немесе суық жиырылудан) туындайтын кернеуді айтады.
Енді салқындату процесінде ішкі кернеудің қалыптасуы мен өзгеру ережелерін көрсету үшін мысал ретінде тұтас цилиндрді алыңыз. Мұнда тек осьтік кернеу талқыланады. Салқындату басында, өйткені беті тез салқындайды, температурасы төмен, және көп жиырылады, ал өзегі салқындаған кезде, температура жоғары, ал жиырылу аз болады. Нәтижесінде беті мен ішкі жағы өзара тежеледі, нәтижесінде өзек қысымда болса, бетінде созылу кернеуі пайда болады. стресс. Салқындату кезінде ішкі және сыртқы температура айырмашылығы артады, ал ішкі кернеу де сәйкесінше артады. Бұл температурада кернеу аққыштық шегінен асып кетсе, пластикалық деформация пайда болады. Жүрек қалыңдығы бетінен жоғары болғандықтан, жүрек әрқашан алдымен осьтік жиырылады. Пластикалық деформация нәтижесінде ішкі кернеу бұдан былай өспейді. Белгілі бір уақытқа дейін салқындағаннан кейін бет температурасының төмендеуі бірте-бірте баяулайды, ал оның шөгуі де бірте-бірте азаяды. Бұл кезде өзек әлі де кішірейеді, сондықтан беттегі созылу кернеуі және өзектегі қысу кернеуі олар жойылғанша бірте-бірте азаяды. Дегенмен, салқындату жалғасуда, беттің ылғалдылығы азаяды және азаяды, ал шөгу мөлшері азаяды немесе тіпті жиырылуын тоқтатады. Өзектегі температура әлі де жоғары болғандықтан, ол кішірейе береді, ақырында дайындаманың бетінде қысу кернеуі пайда болады, ал өзекте созылу кернеуі болады. Дегенмен, температура төмен болғандықтан, пластикалық деформацияның пайда болуы оңай емес, сондықтан салқындату кезінде бұл кернеу артады. Ол өсуді жалғастырады және ақырында қалдық кернеу ретінде дайындаманың ішінде қалады.
Салқындату процесі кезіндегі термиялық кернеу бастапқыда беткі қабаттың созылуына және өзекшенің қысылуына әкелетінін көруге болады, ал қалған қалдық кернеу беткі қабаттың қысылуына және керненің созылуына әкеледі.
Қорытындылай келе, сөндіргіш салқындату кезінде пайда болатын термиялық кернеу салқындату процесіндегі көлденең қиманың температура айырмашылығынан туындайды. Салқындату жылдамдығы және көлденең қиманың температура айырмашылығы неғұрлым көп болса, соғұрлым термиялық кернеу пайда болады. Бірдей салқындату ортасының жағдайында дайындаманың қыздыру температурасы неғұрлым жоғары болса, соғұрлым өлшемі үлкен болады, болаттың жылу өткізгіштігі соғұрлым аз болады, дайындаманың ішіндегі температура айырмашылығы және жылу кернеуі соғұрлым жоғары болады. Егер дайындама жоғары температурада біркелкі емес салқындатылса, ол бұрмаланады және деформацияланады. Дайындаманы салқындату процесінде пайда болатын лездік созылу кернеуі материалдың созылу беріктігінен жоғары болса, сөндіргіш жарықтар пайда болады.
Фазалық түрлендіру кернеуі термиялық өңдеу процесі кезінде дайындаманың әртүрлі бөліктеріндегі фазалық түрленудің әртүрлі уақытынан туындаған кернеуді білдіреді, сонымен қатар тіндік кернеу деп аталады.
Сөндіру және жылдам салқындату кезінде беткі қабат Ms нүктесіне дейін салқындаған кезде мартенситтік трансформация жүреді және көлемнің кеңеюін тудырады. Бірақ әлі трансформацияға ұшырамаған өзектің бітелуіне байланысты беткі қабат қысу кернеуін тудырады, ал өзекте созылу кернеуі болады. Кернеу жеткілікті үлкен болғанда, ол деформацияны тудырады. Өзек Ms нүктесіне дейін салқындаған кезде, ол мартенситтік түрленуге ұшырайды және көлемі бойынша кеңейеді. Дегенмен, төмен пластикалық және жоғары беріктігі бар трансформацияланған беткі қабаттың шектеулеріне байланысты оның соңғы қалдық кернеуі беттік керілу түрінде болады, ал өзек қысым астында болады. Фазалық түрлендіру кернеуінің өзгеруі және соңғы күйі жылулық кернеуге дәл қарама-қарсы екенін көруге болады. Сонымен қатар, фазалық ауысу кернеуі төмен пластикалық төмен температурада болатындықтан, бұл уақытта деформация қиын, сондықтан фазалық ауысу кернеуі дайындаманың жарылуын тудыруы мүмкін.
Фазалық түрлендіру кернеуінің мөлшеріне әсер ететін көптеген факторлар бар. Мартенситті түрлендіру температурасының диапазонында болаттың салқындату жылдамдығы неғұрлым жоғары болса, болат кесіндісінің өлшемі неғұрлым үлкен болса, соғұрлым болаттың жылу өткізгіштігі нашар, мартенситтің меншікті көлемі соғұрлым үлкен болса, фазалық түрлену кернеуі соғұрлым жоғары болады. Ол соғұрлым үлкен болады. Сонымен қатар, фазалық түрлену кернеуі болаттың құрамына және болаттың шыңдалуына да қатысты. Мысалы, жоғары көміртекті жоғары легирленген болат құрамындағы көміртектің жоғары болуына байланысты мартенситтің меншікті көлемін арттырады, бұл болаттың фазалық түрлену кернеуін арттыруы керек. Бірақ көміртегі мөлшері артқан сайын Ms нүктесі төмендейді, сөндірілгеннен кейін ұсталған аустениттің көп мөлшері болады. Оның көлемінің кеңеюі азаяды және қалдық кернеу төмен.
(2) Сөндіру кезінде дайындаманың деформациясы
Сөндіру кезінде дайындамада деформацияның екі негізгі түрі болады: бірі – дайындаманың геометриялық пішінінің өзгеруі, ол өлшемдер мен пішіндердің өзгеруі ретінде көрінеді, көбінесе тоқырау деформациясы деп аталады, ол сөндіру кернеуінен туындайды; екіншісі – көлемдік деформация. , ол дайындаманың көлемінің пропорционалды кеңеюі немесе қысқаруы ретінде көрінеді, бұл фазаның өзгеруі кезінде меншікті көлемнің өзгеруінен туындайды.
Бұрылу деформациясына пішін деформациясы мен бұралу деформациясы да жатады. Бұрау деформациясы негізінен қыздыру кезінде дайындаманың пешке дұрыс орналаспауынан немесе сөндірер алдында деформацияны түзетуден кейін пішіндеу өңдеуінің болмауынан немесе дайындаманы салқындату кезінде дайындаманың әртүрлі бөліктерінің біркелкі салқындамауынан болады. Бұл деформацияны талдауға және нақты жағдайлар үшін шешуге болады. Төменде негізінен көлем деформациясы мен пішін деформациясы талқыланады.
1) Деформацияның сөну себептері және оның өзгеру ережелері
Құрылымдық түрлендіру нәтижесінде пайда болатын көлемдік деформация Дайындаманың сөндіру алдындағы құрылымдық күйі негізінен перлит, яғни феррит пен цементиттің аралас құрылымы, ал сөндіргеннен кейін ол мартенситтік құрылым болып табылады. Бұл тіндердің әртүрлі спецификалық көлемдері сөндіруге дейін және одан кейін көлемнің өзгеруіне әкеледі, нәтижесінде деформация пайда болады. Бірақ бұл деформация дайындаманың пропорционалды түрде кеңеюіне және қысқаруына ғана әкеледі, сондықтан ол дайындаманың пішінін өзгертпейді.
Сонымен қатар, термиялық өңдеуден кейін құрылымда неғұрлым көп мартенсит немесе мартенситтегі көміртегі мөлшері неғұрлым жоғары болса, соғұрлым оның көлемінің кеңеюі, ал ұсталған аустенит мөлшері неғұрлым көп болса, соғұрлым көлемнің кеңеюі азаяды. Сондықтан көлемнің өзгеруін термиялық өңдеу кезінде мартенсит пен қалдық мартенситтің салыстырмалы құрамын бақылау арқылы бақылауға болады. Егер дұрыс басқарылса, дыбыс көлемі кеңеймейді де, кішіреймейді де.
Термиялық кернеуден пайда болатын пішін деформациясы Термиялық кернеуден пайда болатын деформация болат бөлшектерінің аққыштық шегі төмен, пластикалық қасиеті жоғары, беті тез салқындатылатын, дайындаманың ішкі және сыртқы температурасы арасындағы айырмашылық ең үлкен болатын жоғары температуралы аймақтарда болады. Бұл кезде лездік термиялық кернеу беттік созылу кернеуі және өзектегі қысу кернеуі болып табылады. Бұл кезде негізгі температура жоғары болғандықтан, аққыштық шегі бетінен әлдеқайда төмен, сондықтан ол көп бағытты қысу кернеуінің әсерінен деформация ретінде көрінеді, яғни текше бағыты бойынша сфералық болады. Әртүрлілік. Нәтижесінде үлкені кішірейеді, ал кішісі кеңейеді. Мысалы, ұзын цилиндр ұзындық бағытында қысқарады және диаметрі бойынша кеңейеді.
Тіндердің кернеуінен пайда болатын пішін деформациясы Ұлпа кернеуінен туындаған деформация тіндердің кернеуі максималды болған алғашқы сәтте де болады. Бұл кезде көлденең қиманың температура айырмашылығы үлкен, өзек температурасы жоғары, ол әлі де аустенит күйінде, пластикасы жақсы, аққыштығы төмен. Лездік тіндік кернеу - бұл беттік қысу кернеуі және ядроның созылу кернеуі. Сондықтан деформация көп бағытты созылу кернеуінің әсерінен өзекшенің ұзаруы ретінде көрінеді. Нәтиже - ұлпа кернеуінің әсерінен дайындаманың үлкен жағы ұзарады, ал кіші жағы қысқарады. Мысалы, ұзын цилиндрдегі тіндік кернеуден туындаған деформация - ұзындығының ұзаруы және диаметрінің кішіреюі.
5.3-кестеде әртүрлі типтік болат бөлшектердің сөндіру деформациясының ережелері көрсетілген.
2) Сөндіргіш деформацияға әсер ететін факторлар
Сөндіру деформациясына әсер ететін факторларға негізінен болаттың химиялық құрамы, бастапқы құрылымы, бөлшектердің геометриясы және термиялық өңдеу процесі жатады.
3) Жарықтарды сөндіру
Бөлшектердегі жарықтар негізінен сөндірудің және салқындаудың кеш сатысында пайда болады, яғни мартенситтік трансформация негізінен аяқталғаннан кейін немесе толық салқындағаннан кейін сынғыш бұзылу бөлшектерде созылу кернеуі болаттың сыну беріктігінен асып түсетіндіктен пайда болады. Жарықтар әдетте максималды созылу деформациясының бағытына перпендикуляр болады, сондықтан бөліктердегі жарықтардың әртүрлі формалары негізінен кернеудің таралу күйіне байланысты.
Сөндіргіш жарықшақтардың кең тараған түрлері: бойлық (осьтік) жарықтар негізінен тангенциалды созылу кернеуі материалдың үзілу беріктігінен асып кеткенде пайда болады; көлденең жарықтар бөліктің ішкі бетінде пайда болған үлкен осьтік созылу кернеуі материалдың үзілу беріктігінен асып кеткенде пайда болады. Жарықтар; желілік жарықтар бетіндегі екі өлшемді созылу кернеуінің әсерінен пайда болады; пиллингтік жарықтар өте жұқа шыңдалған қабатта пайда болады, олар кернеу күрт өзгергенде және шамадан тыс созылу кернеуі радиалды бағытта әрекет еткенде пайда болуы мүмкін. Жарық түрі.
Бойлық жарықтар осьтік жарықтар деп те аталады. Жарықтар бөлшектің бетіне жақын ең жоғары созылу кернеуінде пайда болады және орталыққа қарай белгілі бір тереңдікке ие болады. Жарықшақтардың бағыты негізінен оське параллель, бірақ бөлікте кернеу концентрациясы немесе ішкі құрылымдық ақаулар болған кезде де бағыт өзгеруі мүмкін.
Дайындама толығымен сөнгеннен кейін бойлық жарықтар пайда болады. Бұл сөндірілетін дайындаманың бетіндегі үлкен тангенциалды созылу кернеуімен байланысты. Болат құрамындағы көміртегінің мөлшері артқан сайын бойлық сызаттардың пайда болу тенденциясы артады. Төмен көміртекті болат мартенситтің шағын меншікті көлеміне және күшті термиялық кернеуге ие. Бетінде үлкен қалдық қысу кернеуі бар, сондықтан оны сөндіру оңай емес. Көміртегі мөлшері артқан сайын беттік қысу кернеуі төмендейді және құрылымдық кернеу артады. Бұл кезде ең жоғары созылу кернеуі беткі қабатқа қарай жылжиды. Сондықтан жоғары көміртекті болат қызып кеткен кезде бойлық сөндіргіш жарықтарға бейім.
Бөлшектердің өлшемі қалдық кернеудің мөлшері мен таралуына тікелей әсер етеді және оның сөну крекинг үрдісі де әртүрлі. Бойлық жарықтар сонымен қатар қауіпті көлденең қималар ауқымында сөндіру арқылы оңай түзіледі. Сонымен қатар, болат шикізатының бітелуі жиі бойлық жарықтарды тудырады. Болат бөлшектерінің көпшілігі илектеу арқылы жасалғандықтан, болаттағы алтын емес қосындылар, карбидтер және т.б. деформация бағыты бойынша таралады, бұл болаттың анизотропты болуына әкеледі. Мысалы, аспаптық болат жолақ тәрізді құрылымға ие болса, оның сөндіргіштен кейінгі көлденең сыну беріктігі бойлық сыну беріктігінен 30%-дан 50%-ға дейін аз болады. Болатта кернеу концентрациясын тудыратын алтын емес қосындылар сияқты факторлар болса, тіпті тангенциалды кернеу осьтік кернеуден үлкен болса да, төмен кернеу жағдайында бойлық жарықтар оңай пайда болады. Осы себепті болаттағы металл емес қосындылар мен қант деңгейін қатаң бақылау жарықшақтарды сөндірудің маңызды факторы болып табылады.
Көлденең жарықтар мен доғалық жарықтардың ішкі кернеуінің таралу сипаттамалары мыналар: бет сығымдау кернеуіне ұшырайды. Беткейден белгілі бір қашықтыққа кеткеннен кейін сығымдау кернеуі үлкен созылу кернеуіне ауысады. Жарық созылу кернеуі аймағында пайда болады, содан кейін ішкі кернеу кезінде ол бөлшектің бетіне таралады, егер ол қайта бөлінсе немесе болаттың сынғыштығы одан әрі артады.
Көлденең жарықтар көбінесе біліктердің үлкен бөліктерінде, мысалы, роликтерде, турбиналық роторларда немесе біліктердің басқа бөліктерінде пайда болады. Жарықшалардың сипаттамасы олар ось бағытына перпендикуляр және ішкі жағынан сыртқа қарай үзіледі. Олар көбінесе қатайғанға дейін қалыптасады және термиялық кернеуден туындайды. Ірі соғылмаларда кеуектер, қосындылар, соғу жарықтары және ақ дақтар сияқты металлургиялық ақаулар жиі кездеседі. Бұл ақаулар осьтік созылу кернеуінің әсерінен сынудың және үзілудің бастапқы нүктесі ретінде қызмет етеді. Доғалық жарықтар термиялық кернеуден туындайды және әдетте бөліктің пішіні өзгеретін бөліктерде доға түрінде таралады. Ол негізінен дайындаманың ішінде немесе өткір жиектерде, ойықтар мен саңылаулардың жанында пайда болады және доға түрінде таралады. Диаметрі немесе қалыңдығы 80-ден 100 мм-ге дейін немесе одан жоғары көміртекті болаттан жасалған бөлшектер сөндірілмегенде, бетінде қысу кернеуі, ал орталықта созылу кернеуі пайда болады. Кернеу, максималды созылу кернеуі шыңдалған қабаттан шыңдалмаған қабатқа өту аймағында пайда болады және бұл жерлерде доғалық жарықтар пайда болады. Сонымен қатар, өткір жиектер мен бұрыштардағы салқындату жылдамдығы жылдам және барлығы сөндіріледі. Жұмсақ бөліктерге, яғни шыңдалмаған аймаққа ауысқанда, бұл жерде максималды созылу кернеу аймағы пайда болады, сондықтан доғалық жарықтар пайда болады. Дайындаманың түйреуіш тесігі, ойығы немесе орталық тесігі жанындағы салқындату жылдамдығы баяу, сәйкес шыңдалған қабат жұқа, ал шыңдалған өтпелі аймақтың жанындағы созылу кернеуі доғаның жарықтарын оңай тудыруы мүмкін.
Беттік жарықтар деп те аталатын ретикулярлық жарықтар беттік жарықтар болып табылады. Жарықтың тереңдігі таяз, әдетте шамамен 0,01 ~ 1,5 мм. Жарықтың бұл түрінің негізгі сипаттамасы - бұл сызаттың ерікті бағыты бөліктің пішініне ешқандай қатысы жоқ. Көптеген жарықтар бір-бірімен байланысып, желіні құрайды және кең таралған. Жарықшықтың тереңдігі үлкенірек, мысалы, 1 мм-ден жоғары болғанда, желі сипаттамалары жойылып, кездейсоқ бағытталған немесе бойлық бөлінген жарықтар болады. Желілік жарықтар беттегі екі өлшемді созылу кернеуінің күйімен байланысты.
Бетінде көміртекті қабаты бар жоғары көміртекті немесе көміртекті болаттан жасалған бөлшектер сөндіру кезінде желілік жарықтар түзуге бейім. Себебі, мартенситтің ішкі қабатына қарағанда беткі қабаттың көміртегі мөлшері аз және меншікті көлемі аз. Сөндіру кезінде карбидтің беткі қабаты созылу кернеуіне ұшырайды. Механикалық өңдеу кезінде фосфорсыздандыру қабаты толығымен жойылмаған бөлшектер де жоғары жиілікті немесе жалын бетін сөндіру кезінде желілік жарықтар түзеді. Мұндай жарықшақтарды болдырмау үшін бөлшектердің бетінің сапасын қатаң бақылау керек, ал термиялық өңдеу кезінде тотығу дәнекерлеуіне жол бермеу керек. Сонымен қатар, соғу матрицаны белгілі бір уақыт ішінде пайдаланғаннан кейін қуыстағы жолақтарда немесе торларда пайда болатын термиялық шаршау жарықтары және сөндірілген бөлшектерді тегістеу процесіндегі жарықтар осы пішінге жатады.
Пиллингтік жарықтар беткі қабаттың өте тар аймағында пайда болады. Қысу кернеуі осьтік және тангенциалды бағытта, ал созылу кернеуі радиалды бағытта әрекет етеді. Жарықтар бөліктің бетіне параллель болады. Беткі сөндіру және карбюризациялау бөліктері салқындағаннан кейін қатайған қабаттың қабығы осындай жарықтарға жатады. Оның пайда болуы шыңдалған қабаттағы біркелкі емес құрылыммен байланысты. Мысалы, легирленген карбюрленген болат белгілі бір жылдамдықпен салқындатылғаннан кейін карбюрленген қабаттағы құрылым: сыртқы қабаты өте жұқа перлит + карбид, ал ішкі қабаты мартенсит + қалдық аустенит, ішкі қабаты жұқа перлит немесе өте жұқа перлит құрылымы. Ішкі қабат мартенситінің түзілу үлестік көлемі ең үлкен болғандықтан, көлемнің кеңеюінің нәтижесі беткі қабатқа осьтік және тангенциалдық бағытта сығылу кернеуі әсер етеді, ал радиалды бағытта созылу кернеуі, ал ішкі жағында кернеу мутациясы пайда болады, қысу кернеуі күйіне ауысады және пиллинг жарықтары өте жұқа кернеулі жерлерде пайда болады. Әдетте, жарықтар бетке параллель орналасады және ауыр жағдайларда бетінің пиллингін тудыруы мүмкін. Егер карбюрленген бөлшектердің салқындату жылдамдығы тездетілсе немесе төмендетілсе, карбюрленген қабатта біркелкі мартенситті құрылымды немесе ультра жұқа перлиттік құрылымды алуға болады, бұл мұндай жарықтардың пайда болуын болдырмайды. Сонымен қатар, жоғары жиілікте немесе жалын бетін сөндіру кезінде бет жиі қызып кетеді және қатайтылған қабат бойындағы құрылымдық біркелкі емес мұндай беттік жарықтар оңай пайда болуы мүмкін.
Микрожарықтардың жоғарыда аталған төрт жарықшақтан айырмашылығы, олар микростресстен туындайды. Жоғары көміртекті аспаптық болатты немесе карбюрленген дайындамаларды сөндіруден, қызып кетуден және ұнтақтаудан кейін пайда болатын түйіршік аралық жарықтар, сондай-ақ сөндірілген бөлшектерді уақытында шынықтырмау нәтижесінде пайда болатын жарықтар болаттағы микрожарықтардың болуымен және кейіннен кеңеюімен байланысты.
Микрожарықтар микроскоп астында зерттелуі керек. Олар әдетте бастапқы аустенит түйіршіктерінің шекараларында немесе мартенсит парақтарының түйіскен жерінде пайда болады. Кейбір жарықтар мартенсит парақтарына енеді. Зерттеулер көрсеткендей, микрожарықтар қабыршақты егіз мартенситте жиі кездеседі. Себебі, қабыршақты мартенсит жоғары жылдамдықпен өскенде бір-бірімен соқтығысып, жоғары кернеу тудырады. Дегенмен, қосарланған мартенситтің өзі сынғыш және шығара алмайды Пластикалық деформация кернеуді босаңсытады, осылайша микрожарықтарды оңай тудырады. Аустенит түйіршіктері ірі және микрожарықтарға бейімділігі жоғарылайды. Болаттағы микрожарықтардың болуы сөндірілген бөлшектердің беріктігі мен пластикасын айтарлықтай төмендетеді, бұл бөлшектердің ерте зақымдалуына (сынуына) әкеледі.
Жоғары көміртекті болат бөліктеріндегі микрожарықтарды болдырмау үшін сөндіргіш қыздыру температурасын төмендету, жұқа мартенсит құрылымын алу және мартенситтегі көміртегінің мөлшерін азайту сияқты шараларды қабылдауға болады. Сонымен қатар, сөндіруден кейін уақтылы шынықтыру ішкі кернеуді азайтудың тиімді әдісі болып табылады. Сынақтар 200°С-тан жоғары жеткілікті шынықтырудан кейін жарықтарда тұндырылған карбидтер жарықшақтарды «дәнекерлеу» әсеріне ие болатынын дәлелдеді, бұл микрожарықтар қаупін айтарлықтай төмендетуі мүмкін.
Жоғарыда жарықшақтардың таралу үлгісіне негізделген сызаттардың пайда болу себептері мен алдын алу әдістері талқыланады. Нақты өндірісте жарықшақтардың таралуы болат сапасы, бөлшектердің пішіні, ыстық және суық өңдеу технологиясы сияқты факторларға байланысты өзгереді. Кейде жарықтар термиялық өңдеуге дейін бар және сөндіру процесінде одан әрі кеңейеді; кейде бір бөлікте бір уақытта бірнеше жарықшалар пайда болуы мүмкін. Бұл жағдайда жарықшақтың морфологиялық сипаттамаларына сүйене отырып, жарықшақтардың бетін макроскопиялық талдау, металлографиялық зерттеу, қажет болған жағдайда жарықшақты табу үшін материалдың сапасына, ұйымдық құрылымынан термиялық өңдеудің кернеуінің себептеріне дейін кешенді талдау жүргізу үшін химиялық талдау және басқа әдістерді қолдану қажет. негізгі себептері, содан кейін тиімді алдын алу шараларын анықтау.
Жарықшалардың сынуын талдау сызаттардың пайда болу себептерін талдаудың маңызды әдісі болып табылады. Кез келген сынықтың жарықтар үшін бастапқы нүктесі болады. Сөндіргіш жарықтар әдетте радиалды жарықтардың конвергенция нүктесінен басталады.
Егер жарықшақтың пайда болуы бөліктің бетінде болса, бұл жарықшақ бетіндегі шамадан тыс созылу кернеуінен туындағанын білдіреді. Егер бетінде қосындылар сияқты құрылымдық ақаулар болмаса, бірақ қатты пышақ белгілері, оксид шкаласы, болат бөліктерінің өткір бұрыштары немесе құрылымдық мутация бөліктері сияқты кернеу концентрациясының факторлары болса, жарықтар пайда болуы мүмкін.
Егер жарықшақтың пайда болуы бөліктің ішінде болса, ол материалдың ақауларымен немесе шамадан тыс ішкі қалдық созылу кернеуімен байланысты. Қалыпты сөндірудің сыну беті сұр және жұқа фарфор болып табылады. Егер сынық беті қара сұр және кедір-бұдыр болса, ол қызып кетуден немесе бастапқы тіннің қалың болуынан болады.
Жалпы айтқанда, сөндіргіш жарықшақтың әйнек бөлігінде тотығу түсі болмауы керек және жарықшақтың айналасында көміртексіздену болмауы керек. Егер жарықшақтың айналасында көміртексіздену немесе жарықшақ бөлігінде тотыққан түс болса, бұл бөлікте сөндірілмес бұрын жарықтар болғанын көрсетеді, ал бастапқы жарықтар термиялық өңдеу кернеуінің әсерінен кеңейеді. Бөлшек сызаттарының жанында бөлінген карбидтер мен қосындылар байқалса, бұл жарықтар шикізаттағы карбидтердің қатты сегрегациясына немесе қосындылардың болуына байланысты екенін білдіреді. Егер жарықтар тек үшкір бұрыштарда пайда болса немесе жоғарыда аталған құбылыссыз бөліктің мутация бөліктерінің пішіні болса, бұл сызат бөліктің негізсіз құрылымдық дизайнынан немесе жарықтардың алдын алу бойынша дұрыс емес шаралардан немесе термиялық өңдеудің шамадан тыс кернеуінен туындағанын білдіреді.
Сонымен қатар, химиялық термиялық өңдеудегі және бетті сөндіру бөліктеріндегі жарықтар негізінен қатайған қабаттың жанында пайда болады. Қаттыланған қабаттың құрылымын жақсарту және термиялық өңдеу кернеуін азайту - беткі жарықтарды болдырмаудың маңызды әдістері.
Хабарлама уақыты: 22 мамыр 2024 ж