Definitioun an Zweck vun der Ofkillung
De Stol gëtt op eng Temperatur iwwer dem kritesche Punkt Ac3 (hypoeutektoiden Stol) oder Ac1 (hypereutektoiden Stol) erhëtzt, eng Zäit laang do gehale fir en komplett oder deelweis austenizéiert ze maachen, an dann mat enger Geschwindegkeet ofgekillt, déi méi grouss ass wéi déi kritesch Ofkillgeschwindegkeet. De Wärmebehandlungsprozess, deen ënnerkillten Austenit a Martensit oder ënneschten Bainit ëmwandelt, gëtt Ofkillung genannt.
Den Zweck vum Ofkillen ass et, den ënnerkillten Austenit a Martensit oder Bainit ëmzewandelen, fir eng Martensit- oder ënnescht Bainitstruktur ze kréien, déi dann mat engem Anhärten bei verschiddenen Temperaturen kombinéiert gëtt, fir d'Festigkeit, d'Häert an d'Resistenz vum Stol däitlech ze verbesseren. Verschleissbarkeet, Middegkeetsfestigkeit an Zähheet, etc., fir déi verschidden Ufuerderunge vun de verschiddene mechaneschen Deeler an Tools ze erfëllen. Ofkillen kann och benotzt ginn, fir déi speziell physikalesch a chemesch Eegeschafte vu bestëmmte Spezialstähle wéi Ferromagnetismus a Korrosiounsbeständegkeet ze erfëllen.
Wann Stoldeeler an engem Ofkillmedium mat Ännerungen am physikaleschen Zoustand ofgekillt ginn, gëtt de Killprozess allgemeng an déi folgend dräi Etappen opgedeelt: Dampfilmstadium, Kachstadium a Konvektiounsstadium.
Härtbarkeet vu Stol
Härtbarkeet an Härtbarkeet sinn zwou Leeschtungsindikatoren, déi d'Fäegkeet vu Stol fir Ofkillung charakteriséieren. Si sinn och eng wichteg Basis fir d'Materialauswiel an d'Benotzung.
1. D'Konzepter vun der Härtbarkeet an der Härtbarkeet
Härtbarkeet ass d'Fäegkeet vu Stol, déi héchst Häert z'erreechen, déi se erreeche kann, wann en ënner idealen Bedéngungen ofgekillt a gehärtet gëtt. Den Haaptfaktor, deen d'Härtbarkeet vu Stol bestëmmt, ass de Kuelestoffgehalt vum Stol. Méi präzis ass et de Kuelestoffgehalt, deen am Austenit beim Ofkillen an Erhëtzen opgeléist gëtt. Wat méi héich de Kuelestoffgehalt ass, wat méi héich d'Härtbarkeet vum Stol ass. D'Legierungselementer am Stol hunn wéineg Afloss op d'Härtbarkeet, awer si hunn e wesentlechen Afloss op d'Härtbarkeet vum Stol.
D'Härtbarkeet bezitt sech op d'Charakteristiken, déi d'Härtdéift an d'Härteverdeelung vu Stol ënner spezifizéierte Konditioune bestëmmen. Dat heescht d'Fäegkeet, d'Déift vun der gehärter Schicht z'erreechen, wann de Stol ofgekillt gëtt. Et ass eng inherent Eegeschaft vu Stol. D'Härtbarkeet reflektéiert tatsächlech d'Liichtegkeet, mat där Austenit sech a Martensit verwandelt, wann de Stol ofgekillt gëtt. Et hänkt haaptsächlech mat der Stabilitéit vum ënnerkillten Austenit vum Stol oder mat der kritescher Ofkillungsgeschwindegkeet vum Stol beim Ofkillen of.
Et sollt och drop higewisen ginn, datt d'Härtbarkeet vu Stol vun der effektiver Härtdéift vu Stoldeeler ënner spezifesche Läschbedingungen ënnerscheet muss ginn. D'Härtbarkeet vu Stol ass eng inherent Eegeschaft vum Stol selwer. Si hänkt nëmme vu senge eegenen internen Faktoren of an huet näischt mat externen Faktoren ze dinn. Déi effektiv Härtbarkeetdéift vu Stol hänkt net nëmmen vun der Härtbarkeet vum Stol of, mä och vum benotzte Material. Si hänkt mat externen Faktoren wéi dem Killmëttel an der Gréisst vum Werkstéck zesummen. Zum Beispill, ënner de selwechten Austenitiséierungsbedingungen ass d'Härtbarkeet vum selwechte Stol d'selwecht, awer déi effektiv Härtdéift vum Waasserläschen ass méi grouss wéi déi vum Uelegläschen, a kleng Deeler si méi kleng wéi Uelegläschen. Déi effektiv Härtdéift vu groussen Deeler ass grouss. Dëst kann net gesot ginn, datt Waasserläschen eng méi héich Härtbarkeet huet wéi Uelegläschen. Et kann net gesot ginn, datt kleng Deeler eng méi héich Härtbarkeet hunn wéi grouss Deeler. Et kann een gesinn, datt fir d'Härtbarkeet vu Stol ze evaluéieren, den Afloss vun externen Faktoren wéi d'Form, d'Gréisst vum Werkstéck, de Killmëttel, etc. eliminéiert muss ginn.
Zousätzlech, well Härtbarkeet an Härtbarkeet zwee verschidde Konzepter sinn, huet Stol mat héijer Häert nom Ofkille net onbedéngt eng héich Härtbarkeet; a Stol mat gerénger Häert kann och eng héich Härtbarkeet hunn.
2. Faktoren, déi d'Härtbarkeet beaflossen
D'Härtbarkeet vu Stol hänkt vun der Stabilitéit vum Austenit of. All Faktor, deen d'Stabilitéit vum ënnerkillten Austenit verbessere kann, d'C-Kurve no riets verréckele kann an doduerch déi kritesch Ofkillungsgeschwindegkeet reduzéiere kann, kann d'Härtbarkeet vun héijem Stol verbesseren. D'Stabilitéit vum Austenit hänkt haaptsächlech vu senger chemescher Zesummesetzung, senger Kärgréisst an der Eenheetlechkeet vun der Zesummesetzung of, déi mat der chemescher Zesummesetzung vum Stol an den Heizbedingungen zesummenhänken.
3. Miessmethod vun der Härtbarkeet
Et gi vill Methode fir d'Härtbarkeet vu Stol ze moossen, déi am meeschte benotzt sinn d'Miessmethod vum kriteschen Duerchmiesser an d'Method vun der Endhärtbarkeetstest.
(1) Method fir d'Miessung vum kriteschen Duerchmiesser
Nodeems de Stol an engem bestëmmte Medium ofgekillt ass, gëtt den maximalen Duerchmiesser, bei deem de Kär eng ganz Martensit- oder 50% Martensitstruktur huet, als kriteschen Duerchmiesser bezeechent, representéiert duerch Dc. D'Miessmethod fir de kriteschen Duerchmiesser besteet doran, eng Serie vu ronne Stäb mat verschiddenen Duerchmiesser ze maachen, an nom Ofkillen d'U-Kurve vun der Härtheet, déi iwwer den Duerchmiesser op all Proufsektioun verdeelt ass, ze moossen, an d'Stab mat der Hallefmartensitstruktur an der Mëtt ze fannen. Den Duerchmiesser vun der ronner Stab. Dat ass de kriteschen Duerchmiesser. Wat méi grouss den kriteschen Duerchmiesser ass, wat méi héich d'Härtbarkeet vum Stol.
(2) Method fir d'Endläschungstest
D'Endhärtungstestmethod benotzt eng Standardgréisst vun enger Endhärtungsprobe (Ф25mm×100mm). Nom Austenitiséieren gëtt Waasser op een Enn vun der Probe mat spezieller Ausrüstung gesprëtzt, fir se ofzekillen. Nom Ofkillen gëtt d'Häert laanscht d'Achsrichtung gemooss – vum waassergekillten Enn. Testmethod fir d'Distanzbezéiungskurve. D'Endhärtungstestmethod ass eng vun de Methoden, fir d'Härtbarkeet vu Stol ze bestëmmen. Seng Virdeeler sinn déi einfach Operatioun an e breede Gebrauchsberäich.
4. Läschspannung, Deformatioun a Rëssbildung
(1) Intern Spannung vum Werkstéck beim Ofkillen
Wann d'Wierkstéck séier am Läschmëttel ofgekillt gëtt, well d'Wierkstéck eng gewësse Gréisst huet an de Wärmeleitfäegkeetskoeffizient och e gewësse Wäert huet, trëtt e gewësse Temperaturgradient laanscht den banneschten Deel vum Werkstéck wärend dem Ofkillprozess op. D'Uewerflächentemperatur ass niddreg, d'Kärtemperatur ass héich, an d'Uewerflächen- an d'Kärtemperature sinn héich. Et gëtt en Temperaturënnerscheed. Wärend dem Ofkillprozess vum Werkstéck gëtt et och zwou physikalesch Phänomener: een ass d'thermesch Expansioun, wann d'Temperatur fällt, schrumpft d'Linnlängt vum Werkstéck; deen aneren ass d'Transformatioun vun Austenit zu Martensit wann d'Temperatur op de Martensit-Transformatiounspunkt fällt, wat de spezifesche Volumen erhéicht. Wéinst dem Temperaturënnerscheed wärend dem Ofkillprozess wäert d'Quantitéit vun der thermescher Expansioun a verschiddene Beräicher laanscht de Querschnitt vum Werkstéck ënnerschiddlech sinn, an intern Spannungen ginn a verschiddene Beräicher vum Werkstéck generéiert. Wéinst der Existenz vun Temperaturënnerscheeder am Werkstéck kann et och Deeler ginn, wou d'Temperatur méi séier fällt wéi de Punkt wou Martensit optrieden. Duerch d'Transformatioun dehnt sech de Volumen aus, an d'Deeler mat héijer Temperatur sinn ëmmer nach méi héich wéi de Punkt a sinn nach ëmmer am Austenitzoustand. Dës verschidden Deeler generéieren och intern Spannungen wéinst Ënnerscheeder an de spezifesche Volumenännerungen. Dofir kënnen zwou Zorte vun interner Spannung während dem Ofkillungs- a Killprozess generéiert ginn: eng ass thermesch Spannung; déi aner ass Gewiefsspannung.
No den Zäitcharakteristike vun der interner Spannung kann se och an direkt Spannung a Reschtspannung opgedeelt ginn. Déi intern Spannung, déi vum Werkstéck zu engem bestëmmte Moment während dem Ofkillprozess generéiert gëtt, gëtt direkt Spannung genannt; nodeems d'Werkstéck ofgekillt ass, gëtt d'Spannung, déi am Werkstéck bleift, Reschtspannung genannt.
Thermesch Belaaschtung bezitt sech op d'Spannung, déi duerch onkonsequent thermesch Expansioun (oder Kaltkontraktioun) verursaacht gëtt wéinst Temperaturënnerscheeder an de verschiddenen Deeler vum Werkstéck, wann et erhëtzt (oder ofgekillt) gëtt.
Huelt elo e massiven Zylinder als Beispill fir d'Bildung an d'Ännerungsregele vun der interner Spannung während sengem Ofkillungsprozess ze illustréieren. Hei gëtt nëmmen d'Axialspannung diskutéiert. Um Ufank vun der Ofkillung, well d'Uewerfläch séier ofkillt, ass d'Temperatur niddreg a schrumpft staark, während de Kär ofgekillt gëtt, ass d'Temperatur héich an d'Schrumpfung kleng. Dofir sinn d'Uewerfläch an d'Innere géigesäiteg festgehalen, wat zu enger Zuchspannung op der Uewerfläch féiert, während de Kär ënner Drockspannung steet. Mat der Ofkillung klëmmt den Temperaturënnerscheed tëscht der bannenzeger an der baussenzeger Säit, an d'intern Spannung klëmmt och deementspriechend. Wann d'Spannung bei dëser Temperatur méi héich ass wéi d'Flëssegkeetsgrenz, geschitt eng plastesch Deformatioun. Well d'Déckt vum Häerz méi héich ass wéi déi vun der Uewerfläch, zitt sech d'Häerz ëmmer als éischt axial zesummen. Als Resultat vun der plastescher Deformatioun klëmmt d'intern Spannung net méi. Nom Ofkille bis zu enger gewësser Zäit wäert den Ofsenkung vun der Uewerflächentemperatur lues a lues verlangsamt ginn, an d'Schrumpfung wäert och lues a lues ofhuelen. Zu dëser Zäit schrumpft de Kär nach ëmmer, sou datt d'Zuchspannung op der Uewerfläch an d'Drockspannung um Kär lues a lues ofhuelen, bis se verschwannen. Wéi och ëmmer, mat der weiderer Ofkillung gëtt d'Uewerflächenfiichtegkeet ëmmer méi niddreg, an d'Schrumpfungsquote gëtt ëmmer manner, oder hält souguer op ze schrumpfen. Well d'Temperatur am Kär nach ëmmer héich ass, wäert en weider schrumpfen, an schliisslech wäert sech eng Drockspannung op der Uewerfläch vum Werkstéck bilden, während de Kär eng Zuchspannung huet. Well d'Temperatur awer niddreg ass, ass et net einfach, plastesch Deformatioun opzetrieden, sou datt dës Spannung mat der Ofkillung eropgeet. Si hëlt weider zou a bleift schliisslech als Reschtspannung am Werkstéck.
Et kann een gesinn, datt d'thermesch Spannung während dem Ofkillprozess ufanks dozou féiert, datt d'Uewerflächeschicht gestreckt an de Kär kompriméiert gëtt, an déi verbleiwen Reschtspannung d'Uewerflächeschicht ass, déi kompriméiert soll ginn, an de Kär, deen gestreckt gëtt.
Zesummegefaasst, gëtt d'Wärmestress, déi beim Ofkille generéiert gëtt, duerch den Temperaturdifferenz am Querschnitt während dem Ofkillprozess verursaacht. Wat méi grouss d'Ofkillgeschwindegkeet an de Temperaturdifferenz am Querschnitt, wat méi grouss ass d'Wärmestress, déi generéiert gëtt. Ënner de selwechte Killmëttelbedingungen, wat méi héich d'Heiztemperatur vum Werkstéck ass, wat méi grouss d'Gréisst ass, wat méi kleng d'Wärmeleitfäegkeet vum Stol ass, wat méi grouss ass den Temperaturdifferenz am Werkstéck, an desto méi grouss ass d'Wärmestress. Wann d'Werkstéck bei héijer Temperatur ongläichméisseg ofgekillt gëtt, gëtt et verzerrt an deforméiert. Wann déi momentan Zuchspannung, déi beim Ofkille vum Werkstéck generéiert gëtt, méi grouss ass wéi d'Zuchfestigkeit vum Material, entstinn Ofkillrëss.
Phasentransformatiounsspannung bezitt sech op d'Spannung, déi duerch den ënnerschiddlechen Zäitpunkt vun der Phasentransformatioun a verschiddenen Deeler vum Werkstéck während dem Hëtzebehandlungsprozess verursaacht gëtt, och bekannt als Gewebespannung.
Wärend dem Ofkillen an der schneller Ofkillung, wann d'Uewerflächenschicht op de Ms-Punkt ofgekillt gëtt, geschitt eng martensitesch Transformatioun a verursaacht eng Volumenausdehnung. Wéinst der Obstruktioun vum Kär, deen nach keng Transformatioun duerchgemaach huet, generéiert d'Uewerflächenschicht awer eng Drockspannung, während de Kär eng Zuchspannung huet. Wann d'Spannung grouss genuch ass, verursaacht se eng Deformatioun. Wann de Kär op de Ms-Punkt ofgekillt gëtt, mécht en och eng martensitesch Transformatioun duerch a expandiert sech am Volumen. Wéinst de Restriktioune vun der transforméierter Uewerflächenschicht mat gerénger Plastizitéit an héijer Festigkeit wäert seng lescht Reschtspannung awer a Form vun enger Uewerflächenspannung sinn, an de Kär wäert ënner Drock kommen. Et kann een gesinn, datt d'Ännerung an den endgültegen Zoustand vun der Phasentransformatiounsspannung genau dem Géigendeel vun der thermescher Spannung sinn. Ausserdeem, well d'Phasentransformatiounsspannung bei niddregen Temperaturen mat gerénger Plastizitéit optrieden, ass d'Deformatioun zu dësem Zäitpunkt schwéier, sou datt d'Phasentransformatiounsspannung méi wahrscheinlech zu Rëss am Werkstéck féiert.
Et gi vill Faktoren, déi d'Gréisst vun der Phasentransformatiounsspannung beaflossen. Wat méi séier d'Ofkillungsgeschwindegkeet vum Stol am Martensittransformatiounstemperaturberäich ass, wat méi grouss d'Gréisst vum Stolstéck ass, wat méi schlecht d'Wärmeleitfäegkeet vum Stol ass, wat méi spezifescht Volumen vum Martensit ass, wat méi grouss d'Phasentransformatiounsspannung ass. Wat méi grouss se gëtt. Zousätzlech hänkt d'Phasentransformatiounsspannung och mat der Zesummesetzung vum Stol an der Härtbarkeet vum Stol zesummen. Zum Beispill erhéicht héichkuelestoffhalteg héichlegéiert Stol dat spezifescht Volumen vum Martensit wéinst sengem héije Kuelestoffgehalt, wat d'Phasentransformatiounsspannung vum Stol erhéije sollt. Wéi och ëmmer, wann de Kuelestoffgehalt eropgeet, hëlt de Ms-Punkt of, an et gëtt eng grouss Quantitéit un Austenit nom Ofkillen zréckbehalen. Seng Volumenausdehnung hëlt of an d'Reschtspannung ass niddreg.
(2) Deformatioun vum Werkstéck beim Ofkillen
Beim Ofkille gëtt et zwou Haaptzorte vun Deformatiounen am Werkstéck: eng ass d'Ännerung vun der geometrescher Form vum Werkstéck, déi sech als Ännerungen a Gréisst a Form manifestéiert, dacks als Verzögerungsdeformatioun bezeechent, déi duerch Ofkillungsspannung verursaacht gëtt; déi aner ass d'Volumendeformatioun, déi sech als eng proportional Expansioun oder Kontraktioun vum Volumen vum Werkstéck manifestéiert, déi duerch d'Ännerung vum spezifesche Volumen während der Phasenännerung verursaacht gëtt.
Verformungsdeformatioun ëmfaasst och Formdeformatioun a Verdréiungsdeformatioun. Verdréiungsdeformatioun gëtt haaptsächlech duerch falsch Plazéierung vum Werkstéck am Uewen während der Erhëtzung verursaacht, oder duerch e Manktem u Formbehandlung no der Deformatiounskorrektur virum Ofkillen, oder duerch ongläichméisseg Ofkillung vu verschiddenen Deeler vum Werkstéck wann d'Werkstéck ofgekillt gëtt. Dës Deformatioun kann analyséiert a fir spezifesch Situatiounen geléist ginn. Am Folgenden gëtt haaptsächlech op Volumendeformatioun a Formdeformatioun higewisen.
1) Ursaachen vun der Läschdeformatioun an hir verännerlech Reegelen
Volumendeformatioun duerch strukturell Transformatioun verursaacht Den strukturellen Zoustand vum Werkstéck virum Ofkillen ass am Allgemengen Perlit, dat heescht eng gemëschte Struktur aus Ferrit a Zementit, an no dem Ofkillen ass et eng martensitesch Struktur. Déi ënnerschiddlech spezifesch Volumen vun dëse Gewëss verursaachen Volumenännerungen virun an no dem Ofkillen, wat zu enger Deformatioun féiert. Dës Deformatioun verursaacht awer nëmmen, datt d'Werkstéck proportional ausdehnt a kontraktéiert, sou datt d'Form vum Werkstéck net geännert gëtt.
Zousätzlech, wat méi Martensit an der Struktur no der Hëtzebehandlung ass, oder wat méi héich de Kuelestoffgehalt am Martensit ass, wat méi grouss seng Volumenausdehnung ass, a wat méi grouss d'Quantitéit vum zréckgehalenen Austenit ass, wat manner Volumenausdehnung ass. Dofir kann d'Volumenännerung kontrolléiert ginn andeems de relative Gehalt vu Martensit a Reschtmartensit während der Hëtzebehandlung kontrolléiert gëtt. Wann et richteg kontrolléiert gëtt, wäert de Volume weder ausdehnen nach schrumpfen.
Formdeformatioun duerch thermesch Belaaschtung Deformatioun duerch thermesch Belaaschtung geschitt a Beräicher mat héijen Temperaturen, wou d'Streckgrenz vu Stoldeeler niddreg ass, d'Plastizitéit héich ass, d'Uewerfläch séier ofkillt an den Temperaturënnerscheed tëscht der bannenzeger an baussenzeger Säit vum Werkstéck am gréissten ass. Zu dësem Zäitpunkt ass déi direkt thermesch Belaaschtung d'Uewerflächenzuchspannung an d'Drockspannung vum Kär. Well d'Kärtemperatur zu dësem Zäitpunkt héich ass, ass d'Streckgrenz vill méi niddreg wéi déi vun der Uewerfläch, sou datt et sech als Deformatioun ënner der Aktioun vu multidirektionaler Drockspannung manifestéiert, dat heescht, de Kubus ass a Richtung kugelfërmeg. Varietéit. D'Resultat ass, datt dee méi grousse schrumpft, während dee méi klengen ausdehnt. Zum Beispill verkierzt sech e laange Zylinder a Längterichtung an ausdehnt sech a Richtung Duerchmiesser.
Formdeformatioun verursaacht duerch Gewebespannung Deformatioun verursaacht duerch Gewebespannung geschitt och am fréie Moment wou d'Gewebespannung maximal ass. Zu dësem Zäitpunkt ass den Temperaturënnerscheed vum Querschnitt grouss, d'Kärtemperatur ass méi héich, et ass nach ëmmer am Austenitzoustand, d'Plastizitéit ass gutt an d'Flëssgrenz ass niddreg. Déi direkt Gewebespannung ass d'Uewerflächendrockspannung an d'Zuchspannung vum Kär. Dofir manifestéiert sech d'Deformatioun als d'Verlängerung vum Kär ënner der Aktioun vun der multidirektionaler Zuchspannung. D'Resultat ass, datt ënner der Aktioun vun der Gewebespannung déi méi grouss Säit vum Werkstéck sech verlängert, während déi méi kleng Säit sech verkierzt. Zum Beispill ass d'Deformatioun, déi duerch Gewebespannung an engem laange Zylinder verursaacht gëtt, eng Verlängerung an der Längt an eng Reduktioun vum Duerchmiesser.
Tabelle 5.3 weist d'Reegele fir d'Härtungsdeformatioun vu verschiddenen typesche Stoldeeler.
2) Faktoren, déi d'Deformatioun vun der Läschung beaflossen
D'Faktoren, déi d'Ofschärfungsdeformatioun beaflossen, sinn haaptsächlech déi chemesch Zesummesetzung vum Stol, déi ursprénglech Struktur, d'Geometrie vun den Deeler an den Hëtzebehandlungsprozess.
3) Läschung vu Rëss
Rëss an Deeler trieden haaptsächlech an der spéider Phas vum Ofkillen an Ofkillen op, dat heescht nodeems d'martensitisch Transformatioun bal ofgeschloss ass oder no enger kompletter Ofkillung, trëtt e Bréchversoen op, well d'Zuchspannung an den Deeler d'Bruchfestigkeit vum Stol iwwerschreit. Rëss sinn normalerweis senkrecht zu der Richtung vun der maximaler Zugdeformatioun, sou datt verschidde Forme vu Rëss an Deeler haaptsächlech vum Spannungsverdeelungszoustand ofhänken.
Allgemeng Aarte vu Läschrëss: Längsrëss (axial Rëss) entstinn haaptsächlech wann d'tangential Zuchspannung d'Brochfestigkeit vum Material iwwerschreift; transversal Rëss entstinn wann déi grouss axial Zuchspannung, déi op der bannenzeger Uewerfläch vum Deel geformt gëtt, d'Brochfestigkeit vum Material iwwerschreift. Rëss; Netzwierkrëss entstinn ënner der Wierkung vun zwoudimensionaler Zuchspannung op der Uewerfläch; Ofpellrëss entstinn an enger ganz dënner gehärter Schicht, déi optriede kënnen, wann d'Spannung staark ännert an eng exzessiv Zuchspannung a radialer Richtung wierkt. Aart vu Rëss.
Längsrëss ginn och axial Rëss genannt. Rëss entstinn bei der maximaler Zugspannung no bei der Uewerfläch vum Deel a weisen eng gewëssen Déift Richtung Zentrum. D'Richtung vun de Rëss ass am Allgemengen parallel zur Achs, awer d'Richtung kann sech och änneren, wann et eng Spannungskonzentratioun am Deel gëtt oder wann et intern strukturell Defekter gëtt.
Nodeems d'Wierkstéck komplett ofgekillt ass, si Längsrëss méi ufälleg. Dëst hänkt mat der grousser tangentialer Zuchspannung op der Uewerfläch vum ofgekillte Werkstéck zesummen. Mat der Erhéijung vum Kuelestoffgehalt vum Stol klëmmt d'Tendenz fir Längsrëss ze bilden. Kuelestoffarme Stol huet e klengt spezifescht Volumen u Martensit a staark thermesch Belaaschtung. Et gëtt eng grouss Reschtdrockspannung op der Uewerfläch, sou datt en net einfach ofgekillt ka ginn. Mat der Erhéijung vum Kuelestoffgehalt hëlt d'Uewerflächendrockspannung of an d'Strukturspannung klëmmt. Gläichzäiteg beweegt sech déi maximal Zuchspannung a Richtung vun der Uewerflächenschicht. Dofir ass Kuelestoffarme Stol méi ufälleg fir Längsrëss beim Iwwerhëtzen.
D'Gréisst vun den Deeler beaflosst direkt d'Gréisst an d'Verdeelung vun der Reschtspannung, an hir Tendenz zu Läschrëss ass och ënnerschiddlech. Längsrëss entstinn och liicht duerch Läschung am Beräich vun der geféierlecher Querschnittsgréisst. Zousätzlech verursaacht d'Blockéierung vu Stolrohmaterialien dacks Längsrëss. Well déi meescht Stoldeeler duerch Walzen hiergestallt ginn, sinn Net-Gold-Inklusiounen, Karbider, etc. am Stol laanscht d'Deformatiounsrichtung verdeelt, wouduerch de Stol anisotrop ass. Zum Beispill, wann de Werkzeugstol eng bandfërmeg Struktur huet, ass seng transversal Bruchfestigkeit nom Läschung 30% bis 50% méi kleng wéi d'Längsbruchfestigkeit. Wann et Faktoren wéi Net-Gold-Inklusiounen am Stol gëtt, déi Spannungskonzentratioun verursaachen, och wann d'tangential Spannung méi grouss ass wéi d'Axialspannung, kënne Längsrëss liicht ënner niddrege Spannungsbedingungen entstoen. Aus dësem Grond ass eng strikt Kontroll vum Niveau vun net-metalleschen Inklusiounen an Zocker am Stol e wichtege Faktor fir Läschrëss ze vermeiden.
Déi intern Spannungsverdeelungscharakteristike vu Querrëss a Bourëss sinn: d'Uewerfläch ass Drockspannung ausgesat. Nodeems d'Uewerfläch eng gewëssen Distanz verlooss gouf, ännert sech d'Drockspannung an eng grouss Zuchspannung. De Rëss entsteet am Beräich vun der Zuchspannung, an dann, wann déi intern Spannung, verbreet sech dës nëmmen op d'Uewerfläch vum Deel, wann se nei verdeelt gëtt oder d'Brochheet vum Stol weider eropgeet.
Querrëss trieden dacks a groussen Wellendeeler op, wéi Rollen, Turbinenrotoren oder aner Wellendeeler. D'Charakteristik vun de Rëss ass, datt se senkrecht zur Achsrichtung stinn a vun bannen no baussen briechen. Si entstinn dacks virum Härteprozess a gi vun der Wärmestress verursaacht. Grouss Schmiedematerialien hunn dacks metallurgesch Defekter wéi Poren, Aschlëss, Schmiedriss a wäiss Flecken. Dës Defekter déngen als Ausgangspunkt fir Broch a Broch ënner der Wierkung vun der axialer Zuchspannung. Bourëss ginn duerch Wärmestress verursaacht a si meeschtens a Bouform op den Deeler verdeelt, wou d'Form vum Deel sech ännert. Si trieden haaptsächlech am Werkstéck oder bei schaarfe Kanten, Nuten a Lächer op a si a Bouform verdeelt. Wann Deeler aus Kuelestoffhaltege Stol mat engem Duerchmiesser oder enger Déckt vun 80 bis 100 mm oder méi net ofgekillt ginn, weist d'Uewerfläch Drockspannung an d'Mëtt Zuchspannung. Bei der Spannung trëtt déi maximal Zuchspannung an der Iwwergangszon vun der gehärter Schicht op déi net gehärter Schicht op, an an dëse Beräicher trieden Bourëss op. Zousätzlech ass d'Ofkillgeschwindegkeet un schaarfe Kanten an Ecker séier an all ginn ofgekillt. Beim Iwwergank zu mëllen Deeler, also an den net gehärte Beräich, entsteet hei déi maximal Zuchspannungszon, sou datt et ufälleg ass fir Bourëss ze entstoen. D'Ofkillgeschwindegkeet beim Lach, der Nut oder dem zentrale Lach vum Werkstéck ass lues, déi entspriechend gehärte Schicht ass dënn, an d'Zuchspannung beim Iwwergank zu gehärtetem Beräich kann liicht Bourëss verursaachen.
Retikulär Rëss, och als Uewerflächerëss bekannt, si Uewerflächerëss. D'Déift vum Rëss ass flaach, normalerweis ongeféier 0,01~1,5 mm. D'Haaptcharakteristik vun dëser Aart vu Rëss ass, datt déi arbiträr Richtung vum Rëss näischt mat der Form vum Deel ze dinn huet. Vill Rëss sinn matenee verbonnen fir en Netzwierk ze bilden a si wäit verdeelt. Wann d'Rëssdéift méi grouss ass, wéi méi wéi 1 mm, verschwannen d'Netzwierkcharakteristiken a ginn zu zoufälleg ausgeriichten oder längs verdeelte Rëss. Netzwierkrëss hänken mam Zoustand vun der zweedimensionaler Zuchspannung op der Uewerfläch zesummen.
Deeler aus héichkuelestoffhaltege oder karburiséierte Stol mat enger entkarburiséierter Schicht op der Uewerfläch si méi ufälleg fir Netzwierkrëss beim Ofkillen. Dëst läit dorun, datt d'Uewerflächeschicht e méi niddrege Kuelestoffgehalt an e méi klengt spezifescht Volumen huet wéi déi bannenzeg Martensitschicht. Beim Ofkillen ass d'Uewerflächeschicht vum Karbid Zuchspannung ausgesat. Deeler, deenen hir Dephosphoriséierungsschicht net komplett während der mechanescher Veraarbechtung ewechgeholl gouf, bilden och Netzwierkrëss beim Héichfrequenz- oder Flammoberflächenofkillen. Fir sou Rëss ze vermeiden, soll d'Uewerflächenqualitéit vun den Deeler streng kontrolléiert ginn, an Oxidatiounsschweißen soll während der Hëtztbehandlung verhënnert ginn. Zousätzlech gehéieren zu dëser Form, nodeems d'Schmiedeform fir eng gewëssen Zäit benotzt gouf, thermesch Middegkeetsrëss, déi a Sträifen oder Netzwierker an der Kavitéit optrieden, an Rëss beim Schleifprozess vun ofgekillten Deeler.
Ofpellend Rëss trieden an engem ganz enke Beräich vun der Uewerflächeschicht op. D'Drockspannung wierkt an axialer an tangentialer Richtung, an d'Zuchspannung trëtt an radialer Richtung op. D'Rëss si parallel zur Uewerfläch vum Deel. D'Ofpellen vun der gehärter Schicht nodeems d'Uewerflächen ofgekillt an d'Karburéierung vun Deeler ofgekillt goufen, gehéiert zu sou Rëss. Säin Optriede hänkt mat der ongläicher Struktur an der gehärter Schicht zesummen. Zum Beispill, nodeems de karburéierte Stollegierung mat enger bestëmmter Geschwindegkeet ofgekillt ass, ass d'Struktur an der karburéierter Schicht: baussenzeg Schicht aus extrem feinem Perlit + Hartmetall, an d'Ënnerschicht aus Martensit + Reschtaustenit, déi bannenzeg Schicht aus feinem Perlit oder extrem feinem Perlit. Well de spezifesche Volumen vun der Ënnerschicht Martensit am gréissten ass, ass d'Resultat vun der Volumenausdehnung, datt d'Drockspannung an axialer an tangentialer Richtung op d'Uewerflächeschicht wierkt, an d'Zuchspannung trëtt an radialer Richtung op, an eng Spannungsmutatioun no bannen op, wou se an e Kompressiounsspannungszoustand iwwergeet, an Ofpellend Rëss trieden an extrem dënne Beräicher op, wou d'Spannungsiwwergäng staark sinn. Generell verstoppen sech Rëss parallel zur Uewerfläch bannendran, an a schwéiere Fäll kënnen se zu engem Ofschielen vun der Uewerfläch féieren. Wann d'Ofkillungsgeschwindegkeet vun de karburéierten Deeler beschleunegt oder reduzéiert gëtt, kann eng eenheetlech Martensitstruktur oder ultrafein Perlitstruktur an der karburéierter Schicht entstoen, wat d'Entstoe vun esou Rëss verhënnere kann. Zousätzlech gëtt d'Uewerfläch beim Héichfrequenz- oder Flammläschen dacks iwwerhëtzt an déi strukturell Inhomogenitéit laanscht déi gehärtet Schicht kann einfach zu sou Uewerflächerëss féieren.
Mikrorëss ënnerscheede sech vun de véier uewe genannten Rëss doduerch, datt se duerch Mikrospannung verursaacht ginn. Intergranulär Rëss, déi no Ofkillen, Iwwerhëtzung a Schleifen vun héichkuelestoffhaltege Werkzeugstol oder karboniséierte Werkstécker entstinn, souwéi Rëss, déi duerch net rechtzäiteg Anhärtung vun ofgekillte Stécker verursaacht ginn, hänken all mat der Existenz an der spéiderer Expansioun vu Mikrorëss am Stol zesummen.
Mikrorëss mussen ënner engem Mikroskop ënnersicht ginn. Si trieden normalerweis un den ursprénglechen Austenitkärengrenzen oder um Kräizungspunkt vu Martensitplacken op. E puer Rëss penetréieren d'Martensitplacken. Fuerschunge weisen, datt Mikrorëss méi heefeg a schuppigem, gezappeltem Martensit optrieden. De Grond dofir ass, datt de schuppige Martensit beim Wuesstum mat héijer Geschwindegkeet matenee kollidéiert a grouss Spannungen generéiert. Wéi och ëmmer, de gezappelte Martensit selwer ass brécheg a kann keng plastesch Deformatioun produzéieren, déi d'Spannung entspannt, wouduerch liicht Mikrorëss entstinn. D'Austenitkären si grob an d'Ufällegkeet fir Mikrorëss klëmmt. D'Präsenz vu Mikrorëss am Stol reduzéiert d'Festigkeit an d'Plastizitéit vun den ofgekillte Deeler däitlech, wat zu fréie Schied (Broch) vun den Deeler féiert.
Fir Mikrorëss an Deeler mat héijem Kuelestoffgehalt a Stol ze vermeiden, kënne Moossname wéi d'Senkung vun der Ofkilltemperatur, d'Erhale vun enger feiner Martensitstruktur an d'Reduktioun vum Kuelestoffgehalt am Martensit getraff ginn. Zousätzlech ass eng rechtzäiteg Anhärtung nom Ofkillen eng effektiv Method fir d'intern Spannung ze reduzéieren. Tester hunn bewisen, datt no enger genuch Anhärtung iwwer 200°C d'Harbider, déi sech op de Rëss ausfällen, den Effekt hunn, d'Rëss ze "verschweißen", wat d'Gefor vu Mikrorëss däitlech reduzéiere kann.
Déi uewe genannte Froen sinn eng Diskussioun iwwer d'Ursaachen a Präventiounsmethoden vu Rëss baséiert op dem Rëssverdeelungsmuster. An der tatsächlecher Produktioun variéiert d'Verdeelung vu Rëss wéinst Faktoren wéi Stolqualitéit, Deelform an waarm- a kal Veraarbechtungstechnologie. Heiansdo existéiere Rëss scho virun der Hëtzebehandlung a vergréisseren sech weider während dem Läschprozess; heiansdo kënnen e puer Forme vu Rëss gläichzäiteg am selwechten Deel optrieden. An dësem Fall sollten, baséiert op de morphologesche Charakteristike vum Rëss, eng makroskopesch Analyse vun der Brochfläch, eng metallographesch Untersuchung a wann néideg, eng chemesch Analyse an aner Methoden benotzt ginn, fir eng ëmfaassend Analyse vun der Materialqualitéit, der Organisatiounsstruktur bis zu den Ursaache vum Hëtzebehandlungsstress duerchzeféieren, fir de Rëss ze fannen, déi Haaptursaachen an dann effektiv präventiv Moossnamen ze bestëmmen.
D'Brochanalyse vu Rëss ass eng wichteg Method fir d'Ursaache vu Rëss z'analyséieren. All Broch huet en Ausgangspunkt fir Rëss. Läschrëss fänken normalerweis vum Konvergenzpunkt vu radiale Rëss un.
Wann den Urspronk vum Rëss op der Uewerfläch vum Deel läit, heescht dat, datt de Rëss duerch exzessiv Zuchspannung op der Uewerfläch verursaacht gëtt. Wann et keng strukturell Defekter wéi Inklusiounen op der Uewerfläch gëtt, awer Spannungskonzentratiounsfaktoren wéi schwéier Messermarken, Oxidschued, schaarf Ecker vu Stoldeeler oder strukturell Mutatiounsdeeler gëtt, kënne Rëss optrieden.
Wann den Urspronk vum Rëss am Deel läit, hänkt dat mat Materialdefekter oder exzessiver interner Reschtzuchspannung zesummen. D'Bruchfläche vun der normaler Ofkillung ass gro a fein Porzellan. Wann d'Bruchfläche donkelgro a rau ass, gëtt dat duerch Iwwerhëtzung verursaacht oder den urspréngleche Gewief ass déck.
Allgemeng gesot, soll et keng Oxidatiounsfaarf um Glasdeel vum Läschrëss ginn, an et soll keng Entkarburiséierung ronderëm de Rëss ginn. Wann et Entkarburiséierung ronderëm de Rëss gëtt oder eng oxidéiert Faarf um Rëssdeel, weist dat drop hin, datt den Deel virum Läschrëss scho Rëss hat, an déi ursprénglech Rëss ënner dem Afloss vun der Hëtztbehandlungsstress ausdehnen. Wann segregéiert Karbider an Aschlëss bei de Rëss vum Deel ze gesi sinn, heescht dat, datt d'Rëss mat der staarker Segregatioun vu Karbider am Rohmaterial oder dem Virhandesein vun Aschlëss zesummenhänken. Wann Rëss nëmmen an de schaarfen Ecker oder Formmutatiounsdeeler vum Deel ouni dat uewe genannt Phänomen optrieden, heescht dat, datt de Rëss duerch en onraisonnabelen strukturellen Design vum Deel oder falsch Moossname fir Rëss ze vermeiden, oder exzessive Hëtztbehandlungsstress verursaacht gëtt.
Zousätzlech erschéngen Rëss an Deeler vun der chemescher Hëtztbehandlung an den Uewerflächenkillungsprozesser meeschtens an der Géigend vun der gehärter Schicht. D'Verbesserung vun der Struktur vun der gehärter Schicht an d'Reduzéierung vun der Hëtztbehandlungsstress si wichteg Weeër fir Uewerflächenrëss ze vermeiden.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 22. Mee 2024