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Abschreck- und Anlasswärmebehandlungsverfahren von Stahl

  Lei Tingquan, ein Akademiker der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, wies einmal deutlich darauf hin, dass Baustahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt nach normalem Abschrecken, auch bekannt als Anlassbehandlung (Code: 500), bei einer hohen Temperatur von 700 ~ 515 ℃ angelassen und erhalten wurde Gewebe wurde Soxhlet gehärtet, mit guten umfassenden mechanischen Eigenschaften. Daher eignet sich die Vergütungsbehandlung für Arbeiten unter großen dynamischen Belastungen, insbesondere unter Verbundbeanspruchung (Zug, Druck, Biegung, Torsion, Schlag, Ermüdung). Sie erfordern normalerweise eine gute Übereinstimmung zwischen Festigkeit und Zähigkeit, dh hohe Festigkeit und Zähigkeit.

Abschreck- und Anlasswärmebehandlungsverfahren von Stahl

  Mit dem Aufbau einer ressourcenschonenden Gesellschaft und der Entwicklung hochfester Leichtbauprodukte ist es ein wichtiger Garant, die Qualität der Anlassbehandlung kontinuierlich zu verbessern, um die traditionelle Anlassbehandlung und den gehärteten Stahl zu klassifizieren. Die Verwendung von kohlenstoffarmem Martensitstahl anstelle von gehärtetem Stahl ist ein wichtiger Weg zur Entwicklung der Wärmebehandlung von Baustahl.

A. Klassifizierung der Modulationsqualität

  Der Zweck der Abschreck- und Anlassbehandlung besteht darin, gute umfassende mechanische Eigenschaften des Werkstücks zu erhalten, nicht nur die Härte. Daher sollte die Anlassbehandlung nach umfassenden mechanischen Eigenschaften in drei Kategorien eingeteilt werden: hohe Zähigkeit, starke Zähigkeit und hohe Festigkeit.

(1) Anlassen von Stahl mit hoher Zähigkeit

  Abschrecken mit hoher Zähigkeit ist das Werkstück nach dem Abschrecken bei 650 ~ 700 ℃ Ultrahochtemperatur-Anlassen, auch bekannt als Vorspannbehandlung. Das Werkstück kann nicht nur einen bestimmten Grad an Festigkeit und Plastizität erreichen, sondern auch eine ziemlich hohe Zähigkeit. Die mechanischen Eigenschaften nach dem Abschrecken und Anlassen sind in Tabelle 1 aufgeführt. Es eignet sich sehr gut zum Dimmen und Sphäroidisieren von Stahl, der beim Kaltstauchen und Kaltfließpressen verwendet wird, zum Dimmen von Verbindungselementen, Formteilen und Biegeteilen sowie zum Dimmen von Wellen- und Stangenteile mit hoher Zähigkeit.

Tabelle 1 Mechanische Eigenschaften von Stahl nach dem Abschrecken und Anlassen mit hoher Zähigkeit

Stärke der Verlängerung

Rm/MPa

Streckgrenze

Rel/MPa

Prozent Dehnung nach Bruch

EIN(%)

Prozentuale Reduzierung der Fläche

Z(%)

Stoßabsorbierende Energie

Akv(0℃)/J

Härte

H.B.W.

500-650350-50022-3260-7580-250160-230

(2) Starke Zähigkeit und Anlassen von Stahl

  Das Festigkeits- und Zähigkeitsanlassen ist die traditionelle Anlassbehandlung. Nach dem Abschrecken wird das Werkstück normalerweise bei 550 ~ 650 ° C getempert, um die Zähigkeit des Stahls zu verbessern, die Festigkeit und Zähigkeit anzupassen und umfassendere mechanische Eigenschaften zu erhalten. Der Anwendungsbereich des Abschreckens mit starker Zähigkeit ist sehr breit, etwa 80% der Werkstücke aus Stahl mit mittlerer Kohlenstoffstruktur nehmen diese Art des Abschreckens an. Die mechanischen Eigenschaften von Vergütungsstahl sind in Tabelle 2 aufgeführt.

Tabelle 2 Bereich der mechanischen Eigenschaften nach Abschreck- und Anlassbehandlung von Festigkeit und Zähigkeit

Stärke der Verlängerung

Rm/MPa

Streckgrenze

Rel/MPa

Prozent Dehnung nach Bruch

EIN(%)

Prozentuale Reduzierung der Fläche

Z(%)

Stoßabsorbierende Energie

Akv(0℃)/J

Härte

H.B.W.

650-900500-70015-2545-6550-150240-300

(3) Hochfestes Anlassen von Stahl

  Hochfestes Anlassen wird auch als Hartanlassen bezeichnet. Nach dem Abschrecken wird das Werkstück bei einer hohen Temperatur von 500 ~ 600 ° C getempert, wodurch das Werkstück eine höhere Plastizität und Zähigkeit erhält und gleichzeitig die Härte und Festigkeit erheblich verbessert. Dieses Verfahren eignet sich sehr gut zur Gewichtsreduzierung, leichte Werkstücke wie hochfeste Befestigungselemente, Zuganker aus hochfestem Stahl, Ankerstangen, verschiedene Wellenteile und andere Werkstückanforderungen mit hoher Ermüdungsleistung und hoher Lebensdauer. Die mechanischen Eigenschaften von Vergütungsstahl sind in Tabelle 3 aufgeführt.

Tabelle 3 Bereich der mechanischen Eigenschaften nach hochfester Abschreck- und Anlassbehandlung

Stärke der Verlängerung

Rm/MPa

Streckgrenze

Rel/MPa

Prozent Dehnung nach Bruch

EIN(%)

Prozentuale Reduzierung der Fläche

Z(%)

Stoßabsorbierende Energie

Akv(0℃)/J

Härte

H.B.W.

900-1200700-10008-1840-5535-80300-380

B. Klassifizierung von gehärtetem Stahl

  In der Literatur wird betont, dass die Härtbarkeit von Stahl der wichtigste Faktor ist, der die Qualität der Anlassbehandlung beeinflusst. Bei Stählen mit unterschiedlicher Härtbarkeit ist die Tiefe der nach dem Abschrecken erhaltenen Abschreckeindringschicht unterschiedlich, und die Mikrostruktur ist unterschiedlich, ebenso wie die mechanischen Eigenschaften der Verteilung entlang des Abschnitts. Je höher die Anforderungen an die mechanische Leistung des Werkstücks sind, insbesondere wenn die Querschnittsgröße des Werkstücks sehr groß ist, desto größer ist auch der Einfluss der Härtbarkeit. Daher kann man gehärteten Stahl entsprechend der Härtbarkeit von Stahl in vier Typen unterteilen: gehärteter Stahl mit der niedrigsten Härtbarkeit, gehärteter Stahl mit geringer Härtbarkeit, gehärteter Stahl mit hoher Härtbarkeit und gehärteter Stahl mit der höchsten Härtbarkeit.

(1) Vergütungsstahl mit der niedrigsten Härtbarkeit

  Gehärteter Stahl mit der niedrigsten Härtbarkeit bezieht sich auf unlegierten Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt (Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt) mit einem kritischen Durchmesser von 15 bis 23 mm, wenn er mit Wasser bei 20 ° C abgeschreckt wird. Wie 35 Stahl, 40 Stahl, 45 Stahl, 50 Stahl. 45-Stahl (Code U20452) ist der am häufigsten verwendete und verwendete gehärtete Stahl in China. Aufgrund der niedrigsten Härtbarkeit ist die Abschreckbehandlung von 45-Stahl nur für kleine Werkstücke mit einer Querschnittsgröße von weniger als 25 mm geeignet.

  Aber im Laufe der Jahre haben viele Unternehmen die Abschreck- und Anlassbehandlung von 45-Stahl, das wichtigste Qualitätsmerkmal, nicht nur die Abschnittsgröße von 60 bis 100 mm Werkstück, sondern sogar den Durchmesser von 300 bis 500 mm großen Vorwärmwellen einfach ignoriert Behandlung verwendet auch Anlassbehandlung. Je größer die Werkstückgröße, desto geringer die Härte nach dem Abschrecken, je flacher die Härtungsschicht, desto geringer sind die umfassenden mechanischen Eigenschaften des Werkstücks. Insbesondere wegen der groben Autozugabe (im Allgemeinen 3 ~ 5 mm) wird 45 Stahlwerkstück nach dem Abschrecken und Anlassen den größten Teil des Werkstücks oder die gesamte Bearbeitung der gehärteten Schicht ausmachen. Wenn der Durchmesser des Werkstücks größer als 60 mm ist, ist die Leistung nach dem Abschrecken nach dem Anlassen ähnlich wie nach dem Normalisieren; Wenn die Größe größer als 100 mm ist, kann die Oberfläche nicht einmal eine Martensitstruktur erhalten. Daher sollte das Werkstück mit einer großen Querschnittsgröße aus 45-Stahl unter Normalisierungs- oder Oberflächenabschreckungsbedingungen verwendet werden.

(2) Vergütungsstahl mit geringer Härtbarkeit

  Gehärteter Stahl mit geringer Härtbarkeit bezieht sich auf niedriglegierten Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und einem kritischen Durchmesser von 30 bis 54 mm und einem kritischen Ölabschreckdurchmesser von 19 bis 40 mm, wenn er mit Wasser bei 20 °C abgeschreckt wird (der Massenanteil beträgt im Allgemeinen nicht mehr als 2.5 %). Es gibt hauptsächlich 35Cr, 40Cr, 45Cr, 35Mn2, 40Mn2, 45Mn2 usw. Unter ihnen ist 40Cr-Stahl (Code A20402) der legierte Vergütungsstahl mit der größten Verwendung in China. Es wird normalerweise zum Anlassen von Teilen mit mittlerer Querschnittsgröße und höheren mechanischen Eigenschaften als unlegierter Stahl (Kohlenstoffstahl) verwendet.

(3) Vergütungsstahl mit hoher Härtbarkeit

  Gehärteter Stahl mit hoher Härtbarkeit bezieht sich auf niedrig legierten Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, der mit Wasser bei 20 ° C abgeschreckt wird, der kritische Durchmesser von 42 ~ 85 mm, der kritische Durchmesser der Ölabschreckung beträgt 30 ~ 6 mm. Es gibt hauptsächlich 30CrMnSi, 35CrMnSi, 35CrMo, 42CrMo, 40CrNi Stahl usw. Stahl 35CrMo (Code A30352) und 42CrMo (Code A30422) sind die am häufigsten verwendeten gehärteten Stähle mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und niedriger Legierung. Sie zeichnen sich hauptsächlich durch hohe Festigkeit, gute Zähigkeit, höhere Härtbarkeit als 40Cr-Stahl, hohe Kriechfestigkeit und Dauerfestigkeit bei hohen Temperaturen aus und können lange bei 500 ℃ arbeiten.

(4) Vergütungsstahl mit der höchsten Härtbarkeit

  Gehärteter Stahl mit der höchsten Härtbarkeit bezieht sich auf niedrig legierten Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und mittel legierten Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, der mit Wasser bei 20 ℃ abgeschreckt wurde, kritischer Durchmesser von 60 ~ 126 mm, kritischer Durchmesser der Ölabschreckung von 46 ~ 114 mm. Die Hauptstahlarten sind 40CrNiMoA (Code A50403), AgtCrMnMo (Code A34402), 37CrNi3 (Code A42372) usw. Es wird häufig zur Herstellung hochfester Teile mit großem Querschnitt und Lagerstoßbelastung verwendet, wie z. B. Exzenterwelle einer horizontalen Schmiedemaschine, Kurbelwelle einer Schmiedemaschine , hochfeste Zugstange und Ankerstange usw.

  Die oben genannten vier Arten von gehärtetem Stahl decken nur den gehärteten Stahl ab, der für gewöhnliche Maschinen verwendet wird. Aufgrund der unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen, unterschiedlichen Querschnittsgrößen und unterschiedlichen Wärmebehandlungsverfahren des Stahls gibt es keine strenge Grenze zwischen den einzelnen Typen.

C. Kohlenstoffarmer Martensitstahl ersetzt gehärteten Stahl

  Der Akademiker Lei Tingquan betonte insbesondere, dass das Anlassen ein Prozess zur Verbesserung der Plastizität und Zähigkeit auf Kosten der Festigkeit sei, was dem Potenzial der Materialien abträglich sei. Das starke Abschrecken von kohlenstoffarmem Stahl und legiertem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt zu kohlenstoffarmem Martensit wird immer häufiger eingesetzt, was zu einem wichtigen Weg geworden ist, das Festigkeits- und Zähigkeitspotenzial von Stahl auszuschöpfen und die Lebensdauer von Maschinenteilen zu verlängern. Daher kann in der industriellen Produktion das starke Abschrecken von kohlenstoffarmem Stahl einen Teil der Abschreck- und Anlassbehandlung von mittelkohlenstoffhaltigem Stahl ersetzen.

(1) 20Cr-Stahl wird mit kohlenstoffarmem Martensit stark abgeschreckt, anstatt mit 40Cr-Stahl angelassen zu werden

  Nach dem Anlassen bei 350℃ hat 20Cr-Stahl eine höhere Festigkeit, Härte, Plastizität und Schlagzähigkeit als gehärteter 40Cr-Stahl. Die Verwendung von 20Cr-Stahl anstelle von 40Cr-Stahl zur Herstellung einer Bohrgestängeverriegelungsverbindung kann das Versagen der Schlupfschnalle reduzieren oder sogar vermeiden. Aufgrund seiner hohen Plastizität, Bruchzähigkeit, Mehrfachschlagfestigkeit und niedrigen Kälte- und Sprödumwandlungstemperatur (& LT; -70 ℃) kann die Lebensdauer der Bohrgestängesperre erheblich verbessert werden. Der kohlenstoffarme Martensit hat eine hervorragende Bearbeitungsleistung, vereinfacht den Prozess und reduziert die Kosten. Die mechanischen Eigenschaften dieser beiden Stähle nach dem Abschrecken und Anlassen sind in Tabelle 4 aufgeführt.

Tabelle 4 Vergleich der mechanischen Eigenschaften von 20Cr-Stahl und 40Cr-Stahl nach Wärmebehandlung

StahlsorteWärmebehandlungsprozessHRCReH/MPaRm / MPaEIN (%)Z (%)Akv/J
20CrBei 920℃ wurde 10%ige NaCl-Lösung zum Abschrecken und 350℃ zum Anlassen verwendet3710001213136464
40CrÖlabschrecken bei 850℃, Anlassen bei 500℃3683098094539

(2) Das kohlenstoffarme Martensit-Intensivabschrecken von 20-Stahl ersetzt die abgeschreckte und getemperte Behandlung von 45-Stahl

  Die quadratische Hülse des Kettenplattenförderers besteht aus 20 Stahlrohren anstelle von 45 gehärtetem Stahl als gehärteter 20 Stahl um 900% erhöht, vereinfacht den Prozess, Montage tritt nicht auf, Bruch, kleine Verzerrung, Verbesserung der Produktqualität Produktionseffizienz mehr als 7 Mal erhöht.

  Auslegergelenkbolzen mit 20 Stahl anstelle von 45 Stahl Quench herstellen. Der Verbindungsstift des Hubarms war ursprünglich mit 45er Stahl vergütet. Ein Teil der Enden des 6-mm-Lochrisses.20-Stahl, 1000 ℃ × 4.5 ~ 5 Minuten, wurde in 5% ~ 15% (Massenanteil) Laugenwasser abgeschreckt, kein Riss.

(3) Das Abschreckhärten von 20CrMnTi-Stahl ersetzt das Anlassen von 40CrMnTi-Stahl

  Nach der Wärmebehandlung sind die mechanischen Eigenschaften von 20CrMnTi-Stahl und 40CrMnTi-Stahl in Tabelle 5 aufgeführt.

Tabelle 5 Vergleich der mechanischen Eigenschaften von 20CrMnTi-Stahl und 40CrMnTi-Stahl nach Wärmebehandlung

StahlsorteWärmebehandlungsprozessHRCReH/MPaRm / MPaEIN (%)Z (%)Akv/J
20CrBei 920℃ wurde 10%ige NaCl-Lösung zum Abschrecken und 350℃ zum Anlassen verwendet4712081502105652
40CrÖlabschrecken bei 850℃, Anlassen bei 500℃351209132594547

D. Schlussfolgerung

(1) Der Hauptzweck des Anlassens besteht darin, gute umfassende mechanische Eigenschaften des Werkstücks zu erhalten. Gemäß der Klassifizierung der mechanischen Eigenschaften können Abschreckmittel in drei Typen eingeteilt werden: Abschreckmittel mit hoher Zähigkeit, Abschreckmittel mit hoher Zähigkeit und Abschreckmittel mit hoher Festigkeit.

(2) Die Härtbarkeit ist das wichtigste Qualitätsmerkmal, das die Qualität der Anlassbehandlung beeinflusst. Entsprechend der Härtbarkeit kann Vergütungsstahl in 4 Kategorien eingeteilt werden: niedrigste, niedrigere, höhere und höchste Härtbarkeit.

(3) Kohlenstoffarmer Martensitstahl ist ein wichtiger Weg, um die Wärmebehandlung von Baustahl anstelle von gehärtetem Stahl zu entwickeln.

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