Деталі з вуглецевої сталі
Вуглецева сталь — це сталь із вмістом вуглецю приблизно від 0,05 до 3,8 відсотка маси.Визначення вуглецевої сталі від Американського інституту чавуну та сталі (AISI) говорить:
1. мінімальний вміст хрому, кобальту, молібдену, нікелю, ніобію, титану, вольфраму, ванадію, цирконію або будь-якого іншого елемента, який потрібно додати для отримання бажаного легуючого ефекту, не визначений або не вимагається;
2. встановлений мінімум для міді не перевищує 0,40 відсотка;
3. або максимальний вміст, визначений для будь-якого з наступних елементів, не перевищує зазначені відсотки: марганець 1,65 відсотка;кремній 0,60%;мідь 0,60 відс.
Термін вуглецева сталь може також використовуватися стосовно сталі, яка не є нержавіючої сталлю;у цьому випадку вуглецева сталь може включати леговані сталі.Високовуглецева сталь має багато різних застосувань, таких як фрезерні верстати, ріжучі інструменти (наприклад, зубила) і високоміцні дроти.Для цих застосувань потрібна набагато більш тонка мікроструктура, що покращує міцність.
Зі збільшенням процентного вмісту вуглецю сталь має здатність ставати твердішою та міцнішою під час термічної обробки;однак він стає менш пластичним.Незалежно від термічної обробки вищий вміст вуглецю знижує зварюваність.У вуглецевих сталях вищий вміст вуглецю знижує температуру плавлення.
Метою термічної обробки вуглецевої сталі є зміна механічних властивостей сталі, як правило, пластичності, твердості, межі текучості або ударостійкості.Зверніть увагу, що електро- і теплопровідність змінюються лише незначно.Як і в більшості методів зміцнення сталі, модуль Юнга (пружність) не впливає.Усі способи обробки сталі підвищують пластичність для підвищення міцності і навпаки.Залізо має вищу розчинність вуглецю в аустенітній фазі;тому всі термічні обробки, крім сфероїдизації та процесу відпалу, починаються з нагрівання сталі до температури, при якій може існувати аустенітна фаза.Потім сталь загартовується (тепло відводиться) із середньою або низькою швидкістю, дозволяючи вуглецю дифундувати з аустеніту, утворюючи карбід заліза (цементит) і залишаючи ферит, або з високою швидкістю, захоплюючи вуглець у залізі, утворюючи таким чином мартенсит. .Швидкість, з якою сталь охолоджується до евтектоїдної температури (приблизно 727 °C), впливає на швидкість, з якою вуглець дифундує з аустеніту та утворює цементит.Взагалі кажучи, швидке охолодження залишить карбід заліза дрібно диспергованим і утворить дрібнозернистий перліт, а повільне охолодження дасть більш грубий перліт.Охолодження доевтектоїдної сталі (менше 0,77 мас.% C) призводить до пластинчасто-перлітної структури шарів карбіду заліза з α-феритом (майже чисте залізо) між ними.Якщо це заевтектоїдна сталь (більше 0,77 мас.% С), то структура є повноперлітовою з дрібними зернами (більшими за пластинку перліту) цементиту, утвореного на межах зерен.Евтектоїдна сталь (0,77% вуглецю) матиме перлітну структуру по всьому зерну без цементиту на кордонах.Відносні кількості складових знаходять за правилом важеля.Нижче наведено список можливих видів термічної обробки.
Легована сталь – це сталь, яка легована різноманітними елементами у загальній кількості від 1,0% до 50% за вагою для покращення її механічних властивостей.Леговані сталі поділяються на дві групи: низьколеговані сталі та високолеговані сталі.Різниця між ними спірна.Сміт і Хашемі визначають різницю в 4,0%, тоді як Дегармо та ін. визначають її як 8,0%.Найчастіше словосполучення «легована сталь» відноситься до низьколегованих сталей.
Строго кажучи, будь-яка сталь є сплавом, але не всі сталі називаються «легованими сталями».Найпростішою сталлю є залізо (Fe), леговане вуглецем (C) (приблизно від 0,1% до 1%, залежно від типу).Однак термін «легована сталь» є стандартним терміном, що відноситься до сталей з іншими легуючими елементами, доданими навмисно на додаток до вуглецю.Звичайні сплави включають марганець (найпоширеніший), нікель, хром, молібден, ванадій, кремній і бор.Менш поширені сплави включають алюміній, кобальт, мідь, церій, ніобій, титан, вольфрам, олово, цинк, свинець і цирконій.
Нижче наведено ряд покращених властивостей легованих сталей (порівняно з вуглецевими): міцність, твердість, ударна в’язкість, зносостійкість, стійкість до корозії, прогартовуваність і твердість у гарячому стані.Для досягнення деяких із цих покращених властивостей метал може потребувати термічної обробки.
Деякі з них знаходять застосування в екзотичних і дуже вимогливих додатках, таких як турбінні лопатки реактивних двигунів і ядерні реактори.Через феромагнітні властивості заліза деякі сталеві сплави знаходять важливе застосування, де їх реакція на магнетизм дуже важлива, зокрема в електродвигунах і трансформаторах.
Сфероїдизація
Сфероїдит утворюється, коли вуглецеву сталь нагрівають приблизно до 700 °C протягом понад 30 годин.Сфероїдит може утворюватися при нижчих температурах, але необхідний час різко збільшується, оскільки це процес, контрольований дифузією.Результатом є структура стрижнів або сфер цементиту всередині первинної структури (фериту або перліту, залежно від того, з якого боку евтектоїда ви знаходитесь).Мета полягає в тому, щоб пом’якшити високовуглецеву сталь і забезпечити більшу формувальність.Це найбільш м'яка і пластична форма сталі.
Повний відпал
Вуглецеву сталь нагрівають приблизно до 40 °C вище Ac3 або Acm протягом 1 години;це гарантує, що весь ферит перетворюється на аустеніт (хоча цементит все ще може існувати, якщо вміст вуглецю перевищує евтектоїд).Потім сталь потрібно повільно охолодити, приблизно до 20 °C (36 °F) на годину.Зазвичай це просто охолодження печі, коли піч вимкнена, а сталь все ще залишається всередині.Це призводить до грубої перлітної структури, що означає, що «смуги» перліту товсті.Повністю відпалена сталь є м’якою та пластичною, без внутрішніх напруг, що часто необхідно для економічно ефективного формування.Тільки сфероїдна сталь м'якша і більш пластична.
Процес відпалу
Процес, який використовується для зняття напруги в холоднообробленій вуглецевій сталі з менш ніж 0,3% C. Зазвичай сталь нагрівають до 550–650 °C протягом 1 години, але іноді температура досягає 700 °C.Зображення праворуч [потрібне уточнення] показує область, де відбувається процес відпалу.
Ізотермічний відпал
Це процес, при якому доевтектоїдна сталь нагрівається вище верхньої критичної температури.Ця температура підтримується деякий час, потім знижується до нижчої критичної температури і знову підтримується.Потім його охолоджують до кімнатної температури.Цей метод усуває будь-який температурний градієнт.
Нормалізація
Вуглецеву сталь нагрівають приблизно до 55 °C вище Ac3 або Acm протягом 1 години;це гарантує, що сталь повністю перетворюється на аустеніт.Потім сталь охолоджується повітрям, що становить швидкість охолодження приблизно 38 °C (100 °F) за хвилину.Це призводить до дрібної перлітної структури та більш однорідної структури.Нормалізована сталь має більш високу міцність, ніж відпалена;він має відносно високу міцність і твердість.
гасіння
Вуглецеву сталь з принаймні 0,4 мас.% С нагрівають до нормальних температур, а потім швидко охолоджують (гартують) у воді, розсолі або олії до критичної температури.Критична температура залежить від вмісту вуглецю, але, як правило, вона нижча зі збільшенням вмісту вуглецю.Це призводить до мартенситної структури;форма сталі, яка має наднасичений вміст вуглецю в деформованій об’ємно-центрованій кубічній (BCC) кристалічній структурі, правильно названій об’ємно-центрованою тетрагональною (BCT), із значною внутрішньою напругою.Таким чином загартована сталь надзвичайно тверда, але крихка, зазвичай занадто крихка для практичних цілей.Ці внутрішні напруги можуть спричинити тріщини на поверхні.Загартована сталь приблизно втричі твердіша (в чотири рази з більшою кількістю вуглецю), ніж нормалізована сталь.
Мартемперування (гартування)
Гартування насправді не є процедурою гартування, звідси і термін маркування.Це форма ізотермічної термічної обробки, яка застосовується після початкового загартування, як правило, у ванні з розплавленою сіллю, при температурі трохи вищій за «початкову температуру мартенситу».При цій температурі залишкові напруги в матеріалі знімаються, і деяка кількість бейніту може утворитися із залишкового аустеніту, який не встиг перетворитися ні на що інше.У промисловості це процес, який використовується для контролю пластичності та твердості матеріалу.При більш тривалому маркуванні підвищується пластичність з мінімальною втратою міцності;сталь витримують у цьому розчині до тих пір, поки внутрішня і зовнішня температури деталі не вирівняються.Потім сталь охолоджують на помірній швидкості, щоб температурний градієнт був мінімальним.Цей процес не тільки зменшує внутрішні напруги та тріщини, але й підвищує стійкість до ударів.
Загартовування
Це найпоширеніша термічна обробка, оскільки кінцеві властивості можна точно визначити температурою та часом відпустки.Гартування передбачає повторне нагрівання загартованої сталі до температури, нижчої за евтектоїдну, а потім охолодження.Підвищена температура дозволяє утворювати дуже невелику кількість сфероїдиту, який відновлює пластичність, але знижує твердість.Для кожної композиції ретельно підбираються фактичні температури та час.
Загартування
Процес відпустки такий самий, як і відпуск, за винятком того, що загартування припиняється, і сталь витримується у ванні з розплавленою сіллю при температурах від 205 °C до 540 °C, а потім охолоджується з помірною швидкістю.Отримана сталь, яка називається бейнітом, створює голчасту мікроструктуру сталі, яка має велику міцність (але меншу, ніж у мартенситу), більшу пластичність, вищу стійкість до ударів і меншу деформацію, ніж мартенситна сталь.Недоліком аусгарту є те, що його можна використовувати лише для кількох сталей, і для цього потрібна спеціальна соляна ванна.
Вуглецева сталь cnc
поворотна втулка для вала
Вуглецева сталь cnc
механічна обробка чорне анодування
Частини куща с
лікування почорніння
Точіння вуглецевої сталі
частини з шестигранником
Вуглецева сталь
Деталі передач DIN
Вуглецева сталь
кування деталей
Вуглецева сталь cnc
токарні деталі з фосфатуванням
Частини куща с
лікування почорніння
