Hoe worden warmte en druk in productieprocessen gecombineerd om superieure materialen te creëren? Thermomechanische behandeling, een methode die vervorming en warmtebehandeling combineert, verbetert de mechanische eigenschappen en bespaart energie. In dit artikel worden 36 soorten thermomechanische processen onderzocht, waarbij technieken zoals warmsmelten (quenchen) en walsen (quenchen) worden belicht, evenals hun toepassingen bij het verbeteren van de sterkte en duurzaamheid van verschillende staalproducten. Ontdek hoe deze processen de prestaties en efficiëntie van materialen verbeteren, van boorkotters tot versterkte staven.
Het proces van vervormingswarmtebehandeling wordt gewoonlijk "thermomechanische bewerking" genoemd.
Op het gebied van machinefabricage kan de combinatie van drukverwerkingstechnieken (zoals walsen, smeden en walsen) en warmtebehandeling resulteren in zowel lineaire versterking als versterking door warmtebehandeling, wat leidt tot uitgebreide mechanische eigenschappen die niet bereikt kunnen worden met één enkele versterkingsmethode.
Dit gecombineerde versterkingsproces wordt thermomechanische behandeling genoemd.
Thermomechanische behandeling levert niet alleen uitzonderlijke mechanische eigenschappen op, maar maakt ook verhitting op hoge temperatuur tijdens de warmtebehandeling overbodig, wat leidt tot aanzienlijke energiebesparingen, minder gebruik van verwarmingsapparatuur en werkplaatsruimte en minder defecten tijdens de warmtebehandeling zoals materiaaloxidatie, ontkoling en vervorming.
Daarom biedt het thermomechanische behandelingsproces niet alleen uitstekende versterkende effecten, maar ook aanzienlijke economische voordelen.
Ter referentie worden de volgende 36 voorbeelden van thermomechanische behandelingsmethoden genoemd.
Een kottermachine met een kotterhuisdiameter van 4 mm, een kopdiameter van 6 mm en een totale lengte van 40 mm wordt na het smeden onmiddellijk afgekoeld en direct ontlaten. Dit resulteert in een levensduurverlenging van meer dan 30% vergeleken met conventionele behandelingen.
Een zelf te gebruiken draaigereedschap gemaakt van M2-staal van een binnenlandse fabriek voor elektrische gereedschapsmachines wordt onmiddellijk na het smeden in olie afgekoeld en op 550°C getemperd. Dit resulteert in een levensduur die meer dan een keer groter is dan die van marktgereedschap voor draaibanken.
De zelf te gebruiken 9341 stalen 12-kantige draaigereedschap van Jialong Company is oliegekoeld na vrij smeden, wat resulteert in een relatief lange levensduur.
Het warmsmelten afschrikproces voor een brekerhamer van 65Mn staal van 355mm x 98mm x 33mm is als volgt:
De initiële smeedtemperatuur is 1050°C en de eindsmeedtemperatuur varieert van 840°C tot 860°C. Na het eindsmeedwerk moet de hamer 2 tot 3 seconden aan de lucht afkoelen en daarna worden afgekoeld in stromend leidingwater. Daarna moet hij worden getemperd bij een temperatuur van 180°C tot 200°C, wat resulteert in een oppervlaktehardheid van 50 tot 55 HRC binnen 10 mm van het oppervlak.
Dit warmsmeltende afschrikproces verhoogt de levensduur van de hamer met meer dan 50% in vergelijking met een conventionele warmtebehandeling.
Een 40Cr-stalen dopsleutel van een binnenlandse fabriek voor ijzerwaren maakt gebruik van gesmeed afschrikken in plaats van het traditionele blussen in een zoutbad. Deze methode is niet alleen energiezuinig en milieuvriendelijk, maar levert ook resultaten van hoge kwaliteit op.
De 55MnSi stalen beitel wordt gesmeed met een 2500N luchthamer en een speciale matrijs. De optimale temperatuur voor vervorming ligt tussen 920-950℃, met een vervormingssnelheid van ongeveer 75%. De uiteindelijke smeedtemperatuur is ongeveer 900℃.
Om de optimale hardheid en taaiheid te behouden, moet het werkstuk binnen 30 seconden na vervorming snel worden afgekoeld in water en afgekoeld in olie (gebaseerd op de kleur van het oppervlak van het werkstuk). Daarna moet de beitel worden getemperd bij een temperatuur van 220-270℃.
Na de thermomechanische behandeling heeft de beitel een verbeterde hardheid en taaiheid, wat resulteert in een langere levensduur.
Het onbewerkte CrMn-staal van 230 x 120 mm, dat ongeveer 40 kg weegt, wordt gesmeed tot vierkante staven van 90 x 90 x 600 mm. Vervolgens worden de staven blank gemaakt volgens de ringmaat.
De blenk wordt verwarmd tot een temperatuur van 1050 tot 1150 ℃ met de juiste isolatie. Daarna wordt het snel upsetting-extrusie gevormd in het vervormingsgebied bij hoge temperatuur.
De vormvariatie ligt tussen 35% en 40%, met een eindsmeedtemperatuur van 920 tot 900 ℃.
Onmiddellijk na het smeden wordt de vierkante staaf 40 tot 60 seconden in olie afgekoeld bij een temperatuur van 40 tot 70 ℃.
Na luchtkoeling tot ongeveer 100 ℃ wordt de vierkante staaf getemperd.
De oppervlaktehardheid van de ringmeter moet ≥62HRC zijn.
De initiële smeedtemperatuur varieert van 1070 tot 1150 °C, terwijl de eindsmeedtemperatuur wordt ingesteld op 850 °C. De vervormingsvariabele varieert van 35% tot 75%. De ontlaattemperatuur kan variëren van 200 tot 350 °C.
Vergeleken met verhitten en afschrikken in een zoutbadvuurkistoven is de sterkte met ongeveer 30% toegenomen en de slijtvastheid met 26% tot 30%.
De vervormingstemperatuur varieert van 930 tot 970 °C, met een vervormingsvariabele van 30%. Het koelen gebeurt met olie en de ontlaattemperatuur varieert van 150 tot 180 °C.
Vergeleken met conventionele warmtebehandelingsmethoden resulteert dit proces in een bijna 20% hogere sterkte en een 23% langere levensduur bij contactvermoeiing.
De initiële smeedtemperatuur ligt tussen 1150 en 1180℃ bij loopvlaksmeedwerk en de vervormingstijd ligt tussen 13 en 17 seconden, met een vervormingssnelheid van ongeveer 40%.
Daarna wordt het werkstuk onmiddellijk getrimd op een slingerpers van 2150N, gevolgd door onmiddellijk afschrikken (waarbij de temperatuur van het werkstuk tussen 900 en 950℃ ligt) en vervolgens getemperd bij 650℃.
Bij het werken met 45Mn2 stalen kogels met een diameter van 70 tot 100 mm moet de initiële smeedtemperatuur rond 1200°C liggen. De uiteindelijke smeedtemperatuur moet tussen 1000°C en 1050°C liggen.
De juiste voorkoeltijd na blussen in water kan worden geselecteerd op basis van de specificaties van de stalen kogel. Het temperen van de stalen kogels bij een temperatuur tussen 150°C en 180°C resulteert in een oppervlaktehardheid van minstens 57 HRC, met een geharde laagdikte van meer dan 20 mm en een hardheid van meer dan 50 HRC. Dit voldoet aan de eisen voor stalen kogels met grote specificaties.
De intermediaire inductieverwarmingstemperatuur ligt tussen 1100°C en 1200°C. Tijdens het rolsmeedproces, vanaf het begin van de vervorming tot 20 seconden voor het afschrikken, varieert de vervorming van de verschillende delen van de ploegschaar van 56% tot 83%. Na de vervorming is de dichtheid van de afschrikwarmte tussen 1,30 g/cm3 tot 1,35g/cm3 in een CaCl2-waterige oplossing.
Na het afschrikken wordt de ploegschaar gehard bij een temperatuur van 460°C tot 480°C gedurende 3 uur, wat resulteert in een hardheidsbereik van 40 tot 45 HRC.
Vergeleken met het traditionele warmtebehandelingsproces voor ploegscharen is het aantal verhittingscycli teruggebracht van 4 tot 5 keer naar slechts 2 keer, wat leidt tot een ongeveer 4 keer hogere productie-efficiëntie. De productkwaliteit voldoet aan eersteklas eisen, wat resulteert in aanzienlijke economische voordelen.
Voor de 40Cr staal fusee met een diameter van 60 mm wordt gesmeed door het te verhitten tot een temperatuur van 1150 tot 1200 ℃. De uiteindelijke smeedtemperatuur wordt dan verlaagd naar 900 tot 850℃ en er wordt olie gekoeld. De fusee wordt gedurende 2 uur gehard bij een temperatuur van 600℃.
Het gebruik van afvalwarmte van het smeedproces voor het afschrikken bespaart niet alleen energie en verlaagt de kosten, maar verbetert ook aanzienlijk de organisatiestructuur en de kwaliteit van het smeltproces. materiaalprestatiesvooral op het gebied van slagvastheid, wat cruciaal is voor de veiligheid van auto's.
De totale afmetingen van de matrijs zijn 70 mm x 20 mm x 10 mm.
Er zijn 20 kleine gaten op het 20 mm brede vlak, met diameters van 1,5 mm, 2,5 mm en 3 mm. Deze gaatjes hebben een warmtebehandeling nodig met een gatafstandtolerantie van ±0,006mm, een vlakheid van minder dan 0,01mm en een hardheid tussen 56 en 60HRC.
Door de sterke segregatie van eutectische carbiden in Cr12MoV staal is er een aanzienlijk risico op scheuren na het walsen van de knuppel. Het materiaal is nog steeds verdeeld in stroken langs de walsrichting, waarbij de kern verdeeld is in mazen, blokken en palen, die spanningsconcentraties en bronnen van scheuren worden. Dit leidt tot materiaalanisotropie en meer vervorming door warmtebehandeling.
Warmvervorming door smeden is een betere oplossing om deze problemen aan te pakken.
Het specifieke proces verloopt als volgt:
De initiële smeedtemperatuur ligt tussen 1050°C en 1160°C, met een eindsmeedtemperatuur tussen 850°C en 950°C.
Het materiaal ondergaat oliekoeling wanneer het heet is, gevolgd door twee ontlaatprocessen bij 780 °C gedurende telkens 3 uur.
De uiteindelijke metallografische structuur bestaat uit martensiet, lager bainiet, verspreid carbidepoeder en kleine hoeveelheden restmateriaal. austeniet.
Het specifieke volume is vergelijkbaar met dat van thermisch getemperd sorbiet.
Microvervorming hoeft niet rechtgetrokken te worden na een warmtebehandeling en alle vervormingen voldoen aan de technische eisen met een hardheidsbereik van 58 tot 60 HRC en een gekwalificeerd percentage van 99,99%.
Dit warmtebehandelingsproces resulteert in een hoge hittebestendigheid, thermische hardheid, slijtvastheid en een lange levensduur van de matrijs.
Voorbeelden van afschrikken met smeedafvalwarmte en ontlaten bij hoge temperatuur zijn zeshoekige trekmatrijzen, dieptrekmatrijzenen koudstempels, onder andere, maar die worden hier niet genoemd.
Allerlei metalen gebruiksvoorwerpen en gereedschappen, zoals sleutels, schroevendraaiers, tangen en scharen, behoorden tot de eerste die gehard werden door de restwarmte die vrijkwam tijdens het smeden. Dit kan worden beschouwd als het eerste prototype van thermomechanische behandeling.
De gereedschapsonderdelen werden verhit en daarna afgekoeld in een cokesoven, waar de vuurkleur werd waargenomen, een proces dat bekend staat als lijnsmeedwerk. Sommige onderdelen moesten meerdere keren worden verwarmd om de gewenste grootte te bereiken, terwijl de laatste smeedstap na het vormen geen luchtkoeling vereiste.
Het juiste koelmiddel moet worden gekozen op basis van het materiaal en vervolgens aan de zijkant van de oven worden aangebracht of worden getemperd met behulp van de restwarmte. Een speciale tempereeroven wordt zelden gebruikt.
Na het vrij smeden worden houtbewerkingsgereedschappen zoals schaven, bijlen en beitels meestal afgekoeld met restwarmte. Deze methode is kosteneffectief, omdat het elektriciteit en tijd bespaart en ook zeer efficiënt is in termen van productie.
In sommige marktstadjes op het platteland worden nog cokesovens gebruikt.
Landbouwmachines die gekoeld worden door de restwarmte van het smeden omvatten sikkels, scheppen, harken, brekerhamers, maar ook keukengerei zoals lepels, spatels en messen.
Het staal heeft de neiging om kettingachtige carbiden te ontwikkelen na langzame afkoeling tijdens het smeden, wat resulteert in brosse breuk, scheuren of thermisch barsten.
Verhitting bij normale temperaturen kan M6C oplossen.
Bij luchtkoeling met een snelheid hoger dan 15 ℃/min, wat hoger is dan de kritische koelsnelheid voor de vorming van kettingcarbiden, worden kettingcarbiden geëlimineerd en wordt het staal sferoïde gegloeid. gloeien om een uniforme, fijne verdeling van carbiden te krijgen.
De aanbevolen normalisatietemperatuur is 1130 ℃. Deze wijziging resulteert in een verlaging van de kerfslagtaaiheid bij normaliseren van smeden van 26J/cm2 tot 23J/cm2 en een verlenging van de levensduur van 1500 stuks naar 2000 stuks.
Bij het normaliseren bij hoge temperatuur wordt het werkstuk verhit tot de uiteindelijke smeedtemperatuur van ongeveer 850°C en vervolgens aan de lucht afgekoeld. Dit verhoogt niet alleen de sterkte van het staal, maar verbetert ook aanzienlijk de slagvastheid, slijtvastheid, weerstand tegen vermoeiing en verlaagt de brosse overgangstemperatuur.
De 20CrMnTi staal smeden De blanco heeft afmetingen van 80mm x 80mm x 40mm.
Na het smeden wordt het werkstuk gekoeld met lucht en de koelsnelheid wordt zorgvuldig geregeld om de mechanische eigenschappen te verbeteren en het gemakkelijker te snijden te maken.
Sommige binnenlandse machinebedrijven die 20CrMnTi-stalen autotandwielen produceren, gebruiken de afvalwarmte die vrijkomt tijdens het smeden om te normaliseren. Dit proces kan meer dan 300 kWh elektriciteit per ton geproduceerde tandwielen besparen.
Sommige binnenlandse eenheden plaatsen het hogesnelheidsstaal na het smeden onmiddellijk 2-3 uur in Ac1 (20-30°C), laten de oven afkoelen tot 550°C en koelen dan af aan de lucht. Dit vereenvoudigt het proces, verkort de productiecyclus en bespaart 70-90% aan elektriciteitskosten, waardoor de productiekosten dalen en de arbeidsomstandigheden verbeteren. Bovendien verbetert dit proces de kwaliteit van de smeedstukken en vergemakkelijkt het gemechaniseerde bewerkingen.
Voor werkstukken van hogesnelheidsstaal die worden verwerkt door walsen, matrijssmeden en isothermische verwerking, is het niet nodig om het traditionele gloeiproces te volgen. Dit voorbeeld kan als referentie worden gebruikt.
De afmetingen van de matrijs zijn 250 mm x 200 mm x 42 mm. De starttemperatuur voor het smeden ligt tussen 1150-1100°C en de eindsmelttemperatuur tussen 900-850°C.
Het gloeiproces bestaat uit het verhitten van de matrijs tot 800-820 °C gedurende 4-6 uur, waarna de oven wordt afgekoeld tot 500 °C met luchtkoeling.
In de houtverwerkende industrie worden sommige roterende en schaafmessen gemaakt met behulp van de flens methode. Het lemmet van deze messen is gemaakt van gelegeerd gereedschapsstaal, zoals 5Cr8W2MoVSi, terwijl de body of rug is gemaakt van 45 Q235A staal. De body wordt verwarmd tot de smeedtemperatuur van het lemmetstaal en dan worden de twee aan elkaar gelast met behulp van een walserij.
Dit proces staat bekend als lassen in vaste fase en het blad wordt tot de gewenste grootte gewalst voordat het op de uiteindelijke walstemperatuur wordt gebracht en vervolgens snel wordt afgekoeld.
De messen die op deze manier worden geproduceerd zijn van hoge kwaliteit, met een hoge hardheid en lange levensduur, en bieden het extra voordeel dat er tijdens het productieproces tijd en elektriciteit wordt bespaard.
Warmwalsen is een warmtebehandelingsproces dat gebruikmaakt van de restwarmte die vrijkomt bij het walsen van verschillende profielen om ze te laten afschrikken. Dit proces heeft hetzelfde versterkende effect als warm afschrikken bij smeden.
Zo kan M2 staal bij een temperatuur van 1220°C (250 wals, 50r/min) tot de gewenste grootte gewalst worden en daarna direct afgeschrikt worden, wat resulteert in een hardheid van 65HRC of hoger. Dit resulteert in een langere standtijd voor draaibankgereedschap in vergelijking met zoutbad afschrikken.
De auteur heeft met succes een thermomechanisch behandelingsproces uitgevoerd met behulp van spiraalboren van een huishoudelijk gereedschapsbedrijf voor machinegebruik.
Het hoogfrequente verwarmingstoestel werd gebruikt voor het warmwalsen met vier walsen.
De austenitisatie temperatuur werd ingesteld tussen 950°C en 1000°C, en de deformatietemperatuur lag tussen 880°C en 950°C, met een deformatiesnelheid van ongeveer 30%. De afschrikcyclus werd uitgevoerd met een twee-nitraat waterige oplossing, waarbij de watertemperatuur onder 70 °C werd gehouden.
De resulterende hardheid na het afschrikken was ≥54 HRC en na het temperen bij een temperatuur van 240°C tot 260°C gedurende 1 uur was de hardheid ≥50 HRC, wat voldoet aan de technische vereisten en de vervormingsvereisten voor meer dan 95% overschrijdt.
20MnSi stalen versterkte staven moeten warmgewalst geleverd worden en moeten voldoen aan de prestatie-eisen van een treksterkte van ≥ 510MPa, een buigsterkte van ≥ 335MPa en een rek van ≥ 16%.
Een staaf van 60 mm x 60 mm wordt gewalst tot een versterkte staaf met een diameter van 16 mm. De initiële walstemperatuur varieert van 1100 tot 1200°C en resulteert in een walsvormverkleining van ongeveer 93%. De uiteindelijke walstemperatuur ligt tussen 950 en 900 °C, wat de temperatuur is voor koolstofarme staven. martensiet afschrikken van het staal.
Na het walsen wordt de staaf binnen 1 tot 1,26 seconden afgekoeld met water. Daarna ondergaat het zelfverharden bij temperaturen tussen 550 en 600 °C.
De versterkte staaf die het bovengenoemde wals-, afschrik- en ontlaatproces heeft ondergaan, heeft mechanische eigenschappen die de eigenschappen van GB1499 overtreffen en ook de mechanische eigenschappen van de Britse BS4449-norm overtreffen.
De extrusie vervormingstemperatuur ligt tussen 1100 en 1200℃ en de ontlaattemperatuur tussen 570 en 580℃.
De hardheid van het materiaal ligt tussen 300 en 335HBW, met een treksterkte van ≥ 1068MPa, buigsterkte van ≥ 960MPa en een rek van ≥ 14,5%, die voldoet aan de normen van het Ministerie van Normen.
De ervaring leert dat het voor werkstukken met een grote extrusieafvalwarmteafkoeling, zoals verbindingen, cruciaal is om zorgvuldig de vervormingstemperatuur, de tijd die verstrijkt voor het afschrikken na vervorming, het afschrikmedium, de afkoeltijd van het werkstuk in het afschrikmedium en de ontlaattemperatuur te kiezen, naast andere procesparameters.
Het doel van de 840°C x 2u oliekoeling en 200°C x 2u ontlaten is om een dubbele verfijning van het weefsel te bereiken.
Dan, tijdens het superplastische vervormingsproces bij 800°C, is de vervormingssnelheid 2,5 x 10s en de trekvervormingsvariabele is 250%. Na de vervorming wordt er gekoeld in olie.
De resultaten van de superplastische vervormingstest op het staal, inclusief de buigsterkte, meerslaglevensduur en hardheidsindicatoren, toonden aan dat de buigsterkte 28% hoger was dan bij conventionele behandeling. De levensduur bij meerslagen nam toe met 38,6% en de hardheid was ≥ 60 HRC, gelijk aan die van conventioneel afschrikken.
De buigsterkte van H11 staal is 1852 MPa en na het ondergaan van twee ontlaatcycli bij 482°C in conventioneel afschrikken is de rek 12,5%.
Door het uitvoeren van een lage-temperatuur vervorming afschrikken en twee ontlaten bij 482 ° C, gevolgd door 2% vervorming veroudering bij ongeveer 316 ° C en een laatste ontlaten bij 482 ° C, de buigsterkte van het staal stijgt tot 2548 MPa, een stijging van 37,5%, terwijl de rek ongewijzigd blijft.
Deze samengestelde thermomechanische behandeling is een proces waarbij het afschrikken van vervorming bij hoge temperatuur wordt gevolgd door een kleine hoeveelheid vervorming en ontlaten bij een specifieke temperatuur.
Het uitvoeren van martensietvervormingveroudering na het afschrikken van de vervorming bij hoge temperatuur kan ertoe leiden dat het staal veel hogere sterkte-eigenschappen krijgt dan bij elke andere warmtebehandeling.
De mechanische eigenschappen van 50CrVA na conventioneel afschrikken en ontlaten bij 200°C zijn bijvoorbeeld een treksterkte van 2119 MPa, een buigsterkte van 1497 MPa en een vermindering van de doorsnede met 41,7%.
Na het ondergaan van hoge temperatuur vervorming afschrikken, 200 ° C ontlaten, 3% vervorming en 200 ° C ontlaten, zijn de mechanische eigenschappen van 50CrVA een treksterkte van 2597 MPa en een buigsterkte van 2254 MPa.
Deze samengestelde thermomechanische warmtebehandeling, een combinatie van vervormingsafschrikken bij hoge temperatuur en martensitische vervormingsveroudering, heeft de treksterkte en buigsterkte van 50CrVA-staal verhoogd met respectievelijk 22,6% en 50,7%.
De Jialong Company verhit en hardt mechanische messen, zoals schaafmessen en roterende messen met een lengte van meer dan 2 meter, in een oven onder beschermende atmosfeer bij een temperatuur van ongeveer 500℃.
Nadat het werkstuk is afgekoeld tot ongeveer 200℃, wordt het meerdere keren heen en weer gerold op een rollenpers, waarbij gebruik wordt gemaakt van het principe van superplasticiteit door faseverandering. Dit proces maakt onmiddellijke aanpassing van rechtheid tot ≤0,30 mm na 10-15 mm buigen.
Deze vervormingsversterking maakt niet alleen een eerder gebogen wisselplaat recht, maar creëert ook een restdrukspanning van ongeveer 5 mm diepte op het gewalste oppervlak. Dit helpt de levensduur van het gereedschap te verlengen.
Het proces omvat carboneren na het koud vervormen van het werkstuk, omdat de koude vervorming verschillende structurele defecten creëert die het carboneerproces kunnen versnellen.
Na het koudpersen is de vervorming van 20HNM bijvoorbeeld 25%. Als het werkstuk gedurende 2 uur wordt gecarboneerd bij een temperatuur van 930-950 °C, bedraagt de diepte van de carboneerlaag 0,84 mm. Als de vervorming toeneemt tot 50%, wordt de laagdiepte 0,88 mm. Hoe groter de vervorming, hoe dieper de penetratielaag.
Het proces is een samengestelde warmtebehandeling waarbij het werkstuk nitreren na koude vervorming bij kamertemperatuur.
Koud vervormen door nitreren is te onderscheiden van koud vervormen door carboneren.
Koude vervorming verlaagt de penetratiesnelheid van stikstof en vermindert de dikte van de diffusielaag, en deze trend wordt meer uitgesproken naarmate de vervorming toeneemt.
Dit fenomeen kan worden veroorzaakt door stikstofatomen die de diffusie van andere stikstofatomen belemmeren door dislocatieplaatsen vast te zetten of dislocatiestikstofatomen op te sluiten.
Echter, koud vervorming nitreren kan de taaiheid van puur ijzer verhogen.
De nitreertemperatuur en -duur hangen af van de soort staalStaal 38CrMoAl en staal 20 vereisen bijvoorbeeld temperaturen van respectievelijk 650°C en 550°C.
Dit is een gecombineerde warmtebehandeling waarbij het werkstuk vervorming ondergaat bij kamertemperatuur gevolgd door boorinfiltratie.
Er worden bijvoorbeeld 20 stalen werkstukken gewalst en vervormd in een kas en vervolgens onderworpen aan een wachttijd van 900°C en infiltratie van massief boor met variërende verwarmingssnelheden.
Tests hebben aangetoond dat koude vervorming de diepte van de boorinfiltratielaag aanzienlijk vergroot.
Het optimale vervormingsniveau voor maximale indringdiepte varieert op basis van de verwarmingssnelheid en de wachttijd tijdens het boorinfiltratieproces.
Dit fenomeen wordt veroorzaakt door de koude vervorming van de staalstructuur, die het booratoomadsorptieproces op het staaloppervlak versnelt.
Carbonitreren bij koude vervorming is een samengesteld warmtebehandelingsproces waarbij carbonitreren bij gemiddelde temperatuur wordt uitgevoerd na een vervormingsproces bij kamertemperatuur.
De voorbehandelingsstap van koude vervorming heeft een significante invloed op het carbonitridingproces van staal, omdat het C- en N-gehalte op het oppervlak wordt verhoogd en de dikte van de penetratielaag wordt vergroot.
Bijvoorbeeld, wanneer de koudgewalste vervorming van 20CrMnTi-staal 15% is, is de dikte van de koolstof en stikstof co-infiltratie na 860℃×2h en 860℃×4h processen respectievelijk 0,65mm en 0,80mm.
Vervorming bij kamertemperatuur beïnvloedt niet alleen het diffusieproces van interstitiële atomen in staal, maar ook het penetratieproces van substituerende atomen.
Ter illustratie werd de koude vervorming van 16Mn staal bestudeerd om het effect op het vaste infiltratieproces van titanium. De resultaten toonden aan dat de beste temperatuur voor titaniuminfiltratie 900 tot 950℃ was, met een vervorming van 30%.
Naarmate de temperatuur van titaancarbureren toeneemt, neemt ook de wachttijd toe, wat leidt tot een dikkere penetratielaag.
Het thermomechanische warmtebehandelingsproces bestaat uit het verhitten van het onbewerkte werkstuk tot de initiële smeedtemperatuur voor het smeden, gevolgd door carboneren in een carboneeroven en ten slotte direct afschrikken.
De smeden-warmte-carbureren-quenching methode bespaart elektrische energie die anders nodig zou zijn voor het verhitten van het werkstuk tijdens het carboneren en verhoogt de snelheid van het carboneren. Dit resulteert in een verbeterde oppervlaktehardheid en slijtvastheid en maakt het geschikt voor tandwielen met gemiddelde modulus en andere gecarboneerde werkstukken.
Een andere vorm van gecombineerde carbonering en thermomechanische behandeling heet carboneren-smeden-quenchen, waarbij carbonering wordt gevolgd door warm smeden en afschrikken.
Dit proces kan de dikte van de effectieve verharde laag op het werkstuk aanzienlijk vergroten, de drukspanning op het oppervlak verhogen, de weerstand tegen breuk verbeteren en de levensduur van het product verlengen.
De hardheid van een 9SiCr stalen ronde schroefmatrijs na een warmtebehandeling ligt meestal tussen 62 en 65 HRC. Het conventionele warmtebehandelingsproces omvat verhitting in een zoutbad bij een temperatuur van 860 tot 880℃, gevolgd door afschrikken en temperen bij 150 tot 180℃.
Om de hardheid en slijtvastheid van het gereedschap te verbeteren, kan een chemische oppervlaktebehandeling worden toegepast. Dit proces vereist echter een temperatuur van minstens 400℃, wat niet geschikt is voor 9SiCr stalen gereedschappen. Nitreren daarentegen kan een oplossing bieden voor dit probleem.
Het nitreerproces bestaat uit het verhitten van het gereedschap in een LD 60kW ionen nitreeroven, gevolgd door een 100kW zoutbadoven met gemiddelde temperatuur, oliekoeling, koude behandeling en tot slot ontlaten bij 150 tot 180°C.
Testen hebben aangetoond dat de hardheid op een diepte van 0,10 tot 0,80 mm groter is dan 927HV5, met een piekhardheid van 974 tot 986HV5. De hardheid op een diepte van 0,20 tot 0,60 mm is ≥857HV5, wat de anti-tempering eigenschappen van het geharde gebied verbetert en de levensduur van het materiaal verlengt.
Het thermomechanische behandelingsproces wordt op grote schaal toegepast.
Vanuit materiaalperspectief is het geschikt voor een breed scala aan metaalmaterialen, waaronder diverse koolstofstalen, gelegeerde staalsoorten, gelegeerd constructiestaal en legeringen op nikkelbasis.
In termen van verwerkingsmethoden kan het de voordelen van beide combineren om te voldoen aan specifieke eisen voor sterkte en taaiheid, waardoor de kwaliteit en levensduur van vervormde onderdelen aanzienlijk worden verbeterd.
De toekomstvooruitzichten voor thermomechanische behandeling zijn positief.
Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.
NL 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
PT 
PT_BR 
RU 
KO