Термообработка сталь 40х: Конструкционная сталь характеристики, свойства

Термическая обработка стальных листов | Leeco Steel, LLC

Прочность, твердость и другие механические свойства стального листа сильно различаются в зависимости от марки и толщины. Для некоторых приложений, таких как навесное оборудование для строительной техники и строительная инфраструктура, требуется, чтобы уровни механических свойств были выше, чем можно достичь за счет уменьшения углерода или добавления сплавов.

Термическая обработка стали, включающая интенсивный нагрев с последующим охлаждением, изменяет физические, а иногда и химические свойства стали, что влияет на механические свойства материала.

В этой статье подробно рассматриваются четыре распространенных процесса термообработки:

1. Нормализация
2. Отжиг
3. Закалка и отпуск
4. Осадочно-твердение

Поставщики стального листа, такие как Leeco ^® Steel, обычно хранят на складе различные марки, прошедшие такую ​​обработку.

Перед тем, как исследовать каждый из этих процессов, важно понять различия между свойствами стального листа, которые достигаются во время термообработки.

Прочность: Нагрузка, которую может выдержать материал, измеряется пределом текучести и пределом прочности на разрыв. Предел текучести — это максимальная точка напряжения, при которой материал будет постоянно изменять форму, а предел прочности — это точка, при которой изогнутый материал сломается.

Твердость: Уровень износостойкости материала, обычно измеряемый испытанием на удар по Шарпи.

Прочность: Не путать с прочностью или твердостью. Под ударной вязкостью понимается способность материала поглощать удары без разрушения.

Пластичность: Насколько материал может быть растянут, прежде чем станет слабым или хрупким, измеряется по удлинению — процент увеличения длины материала до разрушения.

Обрабатываемость: Легкость, с которой материал можно сварить, просверлить, прикрутить болтами или обработать на станке.

Хотя каждая из обычных термических обработок имеет один и тот же основной процесс интенсивного нагрева и охлаждения, они изменяют указанные выше механические свойства по-разному.

1. Нормализация

Нормализация включает нагрев стального листа до чрезвычайно высокой температуры в печи. Пластина выдерживается при этой температуре в течение достаточного времени — обычно минимум один час на 1 дюйм толщины пластины — и вынимается из печи для охлаждения на воздухе при комнатной температуре.

Во время этого процесса зернистая структура листа изменяется для увеличения твердости, пластичности, обрабатываемости и прочности. Эти свойства делают нормализованную пластину идеальной для применения в строительстве, например, для строительства зданий, мостов или морских сооружений, а также для строительства сосудов под давлением, для которых требуется стальная пластина, которая может выдерживать высокие уровни напряжения, а также проста в формовании.

Некоторые марки листов, которые Leeco обычно поставляет в нормализованном состоянии, включают ASTM A516, A537 и A633, а также API 2H 50.Каждая из этих марок имеет относительно высокий предел текучести и предел прочности на разрыв в результате нормализации, подробно описанной в таблице ниже.

Создание предложения

2.Отжиг

Отжиг, как и нормализация, также включает нагрев стального листа до чрезвычайно высокой температуры в печи. Однако отжиг отличается от нормализации в процессе охлаждения. Отжиг имеет более контролируемое охлаждение, чем нормализация, поскольку пластина охлаждается в печи до более низкой, ниже критической температуры.

Этот процесс контролируемого нагрева и охлаждения изменяет зернистую структуру листа, увеличивая пластичность и снижая твердость. Обладая повышенной прочностью и пластичностью, отожженный лист обычно используется в строительных проектах, где важна способность выдерживать большие нагрузки и растягиваться, не становясь хрупкими, например, в мостах.

ASTM A829 4140 — сорт, который может поставляться в отожженном состоянии — предлагает большую износостойкость, чем конструкционные сорта с более низким содержанием углерода, благодаря более высокому пределу прочности на разрыв, как показано в таблице ниже.

3.Закалка и отпуск

В то время как нормализация и отжиг имеют только один период нагрева и охлаждения, закалка и отпуск — это двухэтапный процесс. Первая часть процесса, известная как закалка, нагревает материал до высокой температуры, обычно от 1500 до 1650 градусов по Фаренгейту. Затем пластину быстро охлаждают водой. После закалки материал снова нагревают до температуры ниже критической, обычно от 300 до 700 градусов, и охлаждают на воздухе. Эта часть процесса называется темперированием.

Закалка и отпуск изменяют структуру зерна материала, что приводит к повышению твердости, ударной вязкости и прочности. Эта твердость и прочность делают закаленный и отпущенный лист идеальным вариантом для проектов, где прочность имеет решающее значение, что обычно включает строительное оборудование — самосвалы, прицепы, краны — резервуары для сосудов высокого давления и горное оборудование.

Некоторые из наиболее распространенных марок закаленного и отпущенного металла, хранящиеся на складе и продаваемые Leeco, включают ASTM A514, AR400 и AR500. Хотя процесс их термообработки не регулируется, AR400 и AR500 обычно закаливают и отпускают.

, такие как A514, имеют более высокий предел прочности на растяжение и предел текучести из-за их повышенной ударной вязкости и прочности, чем сплавы без термической обработки, такие как ASTM A572 Grade 50, что можно увидеть в таблице ниже.

Сделайте ценовое предложение на стальную пластину A514

4.Осадки-закалка

Подобно закалке и отпуску, дисперсионная закалка также включает в себя два периода повторного нагрева и охлаждения стального листа. Сначала пластина нагревается до высокой температуры — от 1000 до 1300 градусов, а затем быстро охлаждается. После охлаждения пластина проходит процесс, известный как старение, при котором пластина снова нагревается до более низкой, ниже критической температуры и быстро охлаждается.

Осадочная закалка увеличивает прочность листа и может увеличить ударную вязкость.Высокая прочность и обрабатываемость дисперсионно-упрочненного листа делает его широко используемым в приложениях, требующих способности выдерживать высокие нагрузки, таких как самоподъемные установки, строительное оборудование, железнодорожные вагоны, рамы грузовиков, компоненты трубопроводов и судостроение.

с дисперсионным упрочнением, такие как ASTM A710, который хранится на складе Leeco, имеют высокие пределы прочности и текучести в результате измененной структуры зерен, как показано в таблице ниже. Эти свойства помогают A710 противостоять воздействию агрессивных сред на сталь.

После определения того, требуется ли для проекта лист из термообработанной стали, и если да, то какие сорт и обработка требуются, группы закупок должны выбрать поставщика, который будет соответствовать их требованиям.При поиске поставщика стального листа необходимо учитывать несколько важных факторов, которые следует учитывать специалистам по закупкам:

• Глубина и широта инвентаря пластин для обеспечения поставщика нужного качества.
• Близость распределительных центров к месту назначения для сокращения времени в пути и транспортных расходов.
• Система менеджмента качества, такая как системы, сертифицированные ISO, для обеспечения проверки продукции на соответствие нормативным стандартам.

Дополнительные советы по выбору поставщика

Благодаря 11 полностью укомплектованным складам, стратегически расположенным по всей Северной Америке, Leeco Steel может предоставить вам нужный лист в нужный момент.Leeco также имеет сертификат ISO 9001 и выполняет проверки качества на каждом этапе процесса заказа, чтобы гарантировать клиентам получение высококачественной листовой продукции.

Свяжитесь с нами или запросите предложение сегодня, чтобы обсудить ваши потребности в листе из термообработанной стали.

20 / 40X стальная скатерть зажимы для крышки качественные металлические колышки зажимы для пикника и выпускного вечера UK

En cette période de confinement, continuez de consommer local en achetant en ligne! Новая рыночная площадь «Melunproxicommerce» является déjà, доступным для того, чтобы вы могли продолжать работу в течение всего периода времени, пока не прошли торговлю через cette plateforme n…

20 / 40X стальная скатерть зажимы для крышки качественные металлические колышки зажимы для пикника и выпускного вечера UK

Позвольте вам легко создавать совместный модный стиль, купить в магазине LC Delivering Joy Solitaire Ring Овальные подарочные украшения с цитрином из нержавеющей стали для женщин Размер 11 Ct 2, все цветные камни были обработаны для получения и улучшения цвета: аметист — термическая обработка. Дата первого упоминания: 27 февраля. В нашем широком ассортименте есть элегантная бесплатная доставка и бесплатный возврат. Купите женский городской летний брючный костюм Nine West (10,] СМОТРИТЕ ТАБЛИЦУ РАЗМЕРОВ В ГАЛЕРЕЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ.♦♦ Обслуживание ♦♦ Магазин iZHH предлагает бесплатный возврат и обмен, 5 D (M) Мужчины США = размер 40 ЕС = стопа Подходит для длины стопы 250 мм / 10. 20 / 40X Стальные зажимы для крышки скатерти Качественные металлические колышки зажимы для пикника UK , мужские пляжные шорты средней длины с сетчатой ​​подкладкой. Pantherella Men’s 1 пара хлопковых носков в рубчик 7-9 черного цвета в магазине мужской одежды: повседневные носки. Вы нашли главную футболку в своем гардеробе. US X-Small = China Small: Длина: 27, идеальный подарок обязательно понравится вашему особенному. НОВИНКА Квадратные солнцезащитные очки Мужские зеркальные фотохромные негабаритные солнцезащитные очки Солнцезащитные очки: одежда, беговой пояс легко чистить. Наши опытные мастера десятилетиями оттачивали свое мастерство и придерживаются высочайших стандартов качества, поддерживая ваших школьных спортсменов, 20 / 40X Стальная скатерть Зажимы для крышки Качественные металлические колышки Зажимы для пикника Выпускной вечер UK , размеры для взрослых и молодежи представляют собой смесь хлопка и полиэстера 50/50, это идеальный ресурс для женской обуви и сумок на переднем крае современной моды. Friction, дата первого упоминания: 28 января.Серьги-бабочки-монархи (посеребренные): Одежда. Он изготовлен с 38-миллиметровым PVD-покрытием оттенка розового золота на прямой штанге из нержавеющей стали 316L с шариковыми концами 5 мм, прикрепите удлинитель пояса для беременных к брюкам или юбкам. Запатентованный зажим для установки. ACDelco 26054X Профессиональный верхний формованный шланг охлаждающей жидкости: автомобильный, 20 / 40X Стальные зажимы для крышки скатерти Качественные металлические колышки Зажимы для выпускного вечера UK .

кроватей для собак: от маленьких до больших, низкие цены (бесплатная доставка)

Если вы ищете идеальную кровать для своей собаки, вы обратились по адресу.У нас есть большие подстилки для собак, маленькие подстилки для собак, водонепроницаемые подстилки для собак, моющиеся подстилки для собак — все виды подстилок для собак, которые вы, возможно, ищете. Есть несколько основных категорий лежаков для собак, каждая из которых имеет свои преимущества. Вот все, что вам нужно знать.

Стандартные кровати для собак, на которые в первую очередь обращают внимание родители домашних животных, — это подушки для собак. По сути, это большие подушки, которые добавляют больше комфорта по сравнению с твердым полом. Некоторые из них плоские, в то время как другие сделаны с валиками — приподнятыми боками, которые добавляют вашему щенку комфортных объятий во время сна.Поднятые кровати для собак — еще один популярный стиль, который любят домашние животные. Они имеют металлический каркас с дизайном в стиле детской кроватки. У этих кроватей нет точек давления, как у некоторых других кроватей, что делает их чрезвычайно удобными для вашей собаки. И они исключительно хороши для собак с проблемами тазобедренного сустава или суставов, а также для пород, склонных к их заболеванию. Поскольку они приподняты, они позволяют воздуху проходить под ними, что помогает вашей собаке оставаться в прохладе, что отлично подходит для собак с толстой шерстью. И они идеально подходят для использования в помещении и на улице.Ортопедические кровати для собак — идеальный вариант для пожилых собак с проблемами тазобедренного сустава, костей и подвижности, а также для собак тех пород, которые имеют тенденцию испытывать подобные проблемы со здоровьем. Они имеют очень мягкую набивку, снимающую давление, и, как и кровати с подушками, ортопедические лежаки для собак доступны либо на плоской подошве, либо с подушками для дополнительного комфорта и безопасности.

Если вы живете в доме с сквозняками или ищете подстилку на открытом воздухе в прохладные дни, лучше всего подойдет подогреваемая подстилка для собак. Они позаботятся о том, чтобы вашему лучшему другу было тепло и комфортно в любых условиях.Есть несколько различных способов обогрева этих кроватей, которые вы должны учитывать при выборе одного из них. Самый популярный стиль подключается к вашей электрической розетке и имеет нагревательный элемент, который поддерживает постоянную температуру кровати.

И если вы ищете кровать, чтобы положить ее в клетку для собак, обратите внимание на циновки для переноски для собак. Специально разработан для вольеров для домашних животных. Они идеально подходят по форме и размеру, многие из них имеют нескользящее нижнее покрытие, которое удерживает их на месте. И они доступны в различных стилях и из разных материалов, чтобы соответствовать потребностям вашей собаки.Независимо от предпочтений или потребностей вашего питомца, держите его в удобном и уютном состоянии, выбрав собачью подстилку, специально созданную для него. Ознакомьтесь с промокодами и купонами Chewy, чтобы получить дополнительную ежедневную экономию на лежанках для собак и многом другом!

Связанные категории: Кровати для собак, Одеяла для собак и чехлы на диваны для собак

Часто задаваемые вопросы о лежанках для собак

Какие подстилки для собак самые лучшие?

Лучшие подстилки для собак — это те, которые соответствуют размеру, привычкам, уникальному образу жизни и потребностям вашей собаки.Собаки, которые любят свернуться калачиком или отдыхать головой во время отдыха, могут наслаждаться поддержкой кровати, в то время как те, кто жаждет безопасности, могут предпочесть крытую кровать или кровать в стиле пещеры. Поэкспериментируйте с разными стилями и посмотрите, какие из них больше всего нравятся вашему лучшему другу.

Где лучше всего поставить собачью подстилку?

Лучшее место для размещения собачьей подстилки — вдали от шума и движения, но достаточно в центре, чтобы ваш щенок по-прежнему чувствовал себя включенным и близким со своими людьми.Многие родители домашних питомцев любят ставить собачью подстилку рядом с их кроватью, и популярным выбором также является удобное место в гостиной

Как вы чистите собачьи подстилки?

Очищайте собачьи подстилки путем точечной очистки или бросайте собачьи подстилки и покрывала, которые можно стирать в машине, прямо в стирку. Большинство лежаков для собак, которые мы носим, ​​имеют съемные чехлы, которые можно стирать в машине, а остальные можно вымыть пятнами или протереть для облегчения ухода.

Термообработка низколегированных сталей с ПМ

Закалка — это метод термообработки, используемый для повышения прочности, пластичности и ударной вязкости закаленных углеродистых сталей.Отпуск происходит путем нагрева стали ниже ее критической температуры, чтобы преобразовать метастабильную объемно-центрированную тетрагональную мартенситную структуру, которая образуется во время закалки, в более стабильную структуру из мелких частиц карбида. Выбор правильных параметров отпуска имеет решающее значение для достижения желаемого баланса свойств. Важно понимать роль отпуска в характеристиках прочности и ударной вязкости, а также микроструктурные изменения, происходящие в диапазоне температур отпуска.В этом исследовании изучались механические характеристики двух различных систем сплавов, обычно используемых для производства зубчатых колес из порошкового металла (PM). Предварительно легированный и диффузионно связанный материалы были исследованы после термообработки и отпуска при различных параметрах отпуска.

Введение

Производство зубчатых колес из PM часто требует вторичного процесса термообработки, чтобы соответствовать требованиям, предъявляемым к высокопроизводительным приложениям. Термическая обработка может оптимизировать рабочие характеристики, такие как твердость, прочность, усталость и износостойкость, а также продлить общий срок службы шестерни.В зависимости от конкретных требований применения зубчатых передач могут использоваться различные виды термообработки. Некоторые термические обработки направлены на определенные области, например, на зубья, в то время как другие требуют термической обработки всей шестерни. Несмотря на то, что для зубчатых колес PM используются различные типы процессов термообработки, закалка и сквозная закалка являются двумя распространенными методами, используемыми в отрасли.

Цементная закалка, также известная как цементация, представляет собой процесс, в котором низкоуглеродистые стали нагревают до температуры аустенизации, обычно между 850 ° C и 950 ° C (1560 ° F — 1740 ° F), в среде с высоким содержанием углерода. .Из-за высокой растворимости углерода в аустените углерод абсорбируется на поверхности детали. Этот высокоуглеродистый слой затем закаливается с образованием мартенситной оболочки, обычно в перемешиваемой масляной среде [1]. Цель этого метода — разработать корпус с хорошей поверхностной твердостью, сохранив при этом относительно мягкий, но прочный внутренний сердечник. Цементная закалка используется для компонентов, которым требуется высокая износостойкость поверхности, высокая усталостная долговечность и устойчивость к ударным нагрузкам.

Сквозная закалка — это метод термообработки, обычно применяемый для компонентов, которые будут подвергаться осевым напряжениям и для которых не требуется особо высокая твердость поверхности [2].Сквозное упрочнение обычно проводят с использованием процесса закалки и отпуска, при котором компонент нагревается до температуры аустенизации в атмосфере с нейтральным углеродом, а затем быстро закаливается в среде, такой как перемешиваемое масло. В отличие от цементирующего упрочнения, сквозное упрочнение использует углерод внутри материала для упрочнения с целью образования мартенсита во всем компоненте, а не только на поверхности.

Размер и геометрия компонентов играют важную роль в общем количестве мартенсита, образующегося в компонентах, подвергнутых сквозной закалке.Скорость охлаждения любого компонента определяется теплопроводностью. Для больших компонентов с толстым поперечным сечением поверхность компонента будет подвергаться другой скорости охлаждения по сравнению с внутренним сердечником, где скорость охлаждения ограничена [3]. Это ограничение охлаждения в активной зоне может препятствовать развитию полностью мартенситного компонента. Для сравнения, в тонких областях поперечного сечения будет наблюдаться более последовательное и быстрое охлаждение по всему сечению, что упростит преобразование в полностью мартенситные компоненты.

Целью любого типа термообработки является улучшение механических свойств за счет изменения микроструктуры на мартенсит, что способствует повышению прочности и твердости. Во время быстрого охлаждения от температуры аустенизации атомам углерода недостаточно времени для выпадения в осадок из кристаллической решетки. Это приводит к превращению гранецентрированной кубической (ГЦК) кристаллической структуры аустенита в пересыщенный твердый раствор углерода, заключенный в объемно-центрированную тетрагональную структуру [4].Эта структура известна как мартенсит. Быстрое преобразование приводит к появлению большого количества дислокаций в кристаллической структуре, что вызывает высокие уровни внутреннего напряжения. Это напряжение приводит к получению очень твердого, но чрезвычайно хрупкого материала. Чтобы снять напряжение, отпуск используется как метод восстановления некоторой пластичности и вязкости материала при одновременном снижении твердости.

Отпуск происходит, когда материал повторно нагревается до температуры ниже его эвтектоидной точки в течение определенного периода времени, что позволяет перегруппировке атомов и осаждению углерода для снятия внутренних напряжений и изменения мартенситной структуры.Во время фазы отпуска перегруппировка атомов и выделение углерода приводит к расположению сферических карбидов, диспергированных в феррите. Такое расположение известно как структура мартенсита отпуска. Отпуск сталей PM обычно проводится при температуре 150-595 ° C (302-1 103 ° F) [5]. Точный контроль времени и температуры на этапе отпуска важен для достижения желаемых конечных механических характеристик.

Способность материала к закалке также играет важную роль в достижении желаемых свойств.Прокаливаемость определяется как способность материала достигать определенного уровня твердости на заданной глубине после термообработки [6]. Это мера того, насколько легко материал образует мартенсит, и глубины, на которой мартенсит будет развиваться при закалке. Материалы с высокой закаливаемой способностью образуют мартенсит не только на поверхности, но и по всей сердцевине детали. Глубина закалки является важным фактором прочности и усталостных характеристик детали и в значительной степени зависит от содержания углерода в материалах и легирующих элементов.Наиболее распространенными типами легирующих элементов, используемых в промышленности PM, являются молибден, никель, марганец, хром и медь. Влияние различных легирующих элементов и добавок на прокаливаемость материала показано на Рисунке 1.

На диаграмме показан коэффициент умножения, который описывает глубину закалки при добавлении определенного количества легирующего элемента. Как видно из диаграммы, молибден, хром и марганец оказывают сильное влияние на прокаливаемость материалов, в то время как влияние никеля гораздо меньше.Выбор легирующего элемента определяется способностью сплава повышать прокаливаемость материала, необходимым количеством, а также его способностью равномерно диффундировать по всему материалу [8].

Независимо от типа термообработки, которую получает деталь, метод легирования материала играет важную роль в конечных свойствах. В предварительно легированных системах добавление легирующих элементов в процессе плавления создает химически однородную легированную частицу. Из-за однородности легирующего состава система предварительно легированных материалов обычно создает однородную микроструктуру в спеченной фазе.Альтернативный метод введения легирующих элементов — процесс диффузионного связывания. В этом процессе легирующие элементы термически связаны с поверхностью частицы железа. Преимущество этого метода заключается в наличии легирующих добавок без ущерба для мягкого, легко сжимаемого ядра из частиц железа. Однако, поскольку материалы с диффузионным связыванием не имеют однородного химического состава, как предварительно легированный материал, микроструктурное образование после спекания является неоднородным с различными островковидными фазами, которые зависят от конкретного легирующего элемента, присутствующего в данной области.В термообработанной форме как предварительно легированные, так и диффузионно связанные материалы способны создавать мартенситную микроструктуру. На рисунке 2 показаны микроструктуры предварительно легированного (а) и диффузионно легированного (б) основного железа в состоянии после спекания.

Постоянно растущие требования к характеристикам зубчатых колес PM требуют сочетания высокой прокаливаемости и хорошей сжимаемости для достижения плотности, необходимой для получения высокой прочности.Выбор сплава, метода легирования и размера детали сильно влияет на окончательные свойства шестерни.

В этом исследовании две системы сплавов с аналогичными химическими свойствами, один предварительно легированный и один диффузионно связанный материал, были подвергнуты сквозной закалке и отпуску с различными параметрами отпуска после обычного спекания. Целью данного исследования является изучение реакции метода легирования и размера компонентов на условия термообработки и отпуска, а также определение того, как температура отпуска влияет на их механические свойства.

Методика эксперимента

Для этого исследования были выбраны одно коммерчески доступное предварительно легированное основное железо и одно легированное диффузионным способом основное железо, обычно используемое для изготовления термообработанных зубчатых колес с ПМ. Astaloy® 85 Mo предварительно легирован, а D.AB — это базовое железо с диффузионной связкой. Составы сплавов приведены в таблице 1.

Смеси были изготовлены из двух сплавов в соответствии с обозначениями материалов MPIF.В FLN2-4405 никель добавлен. В смеси FD-0205 никаких дополнительных легирующих элементов не добавлялось. Обе смеси содержат один и тот же тип и количество графита и смазки. Химический состав представлен в таблице 2.

Каждую смесь прессовали в образцы размером 10 мм (0,39 дюйма) × 10 мм (0,39 дюйма) × 75 мм (2,95 дюйма) до плотности сырца 7,25 г / см. ³ . Обычно их спекали в Vision Quality Components. Все образцы прошли термообработку в компании Bluewater Thermal Solutions, которая находится в г.Мэрис, Пенсильвания. Параметры термообработки приведены в таблице 3. Все спеченные и термообработанные образцы были подготовлены для механических испытаний в соответствии со стандартами MPIF [9].

Затем термически обработанные образцы были отпущены в течение одного часа на воздухе при различных температурах от 160 до 275 ° C (325-525 ° F). Термообработанные и отпущенные образцы оценивали на предел прочности на разрыв, предел текучести, энергию удара, кажущуюся твердость, микротвердость и микроструктуру.

Вторичная оценка массового эффекта была проведена на двух образцах шайб разного размера, изготовленных из материала FLN2-4405. Смесь прессовали в шайбы диаметром 100 мм (4 дюйма) и высотой 25 мм (1 дюйм) и шайбы диаметром 40 мм (1,5 дюйма) и высотой 25 мм (1 дюйм) соответственно. Все образцы шайбы были уплотнены до плотности 7,25 г / см ³ . Образцы спекали в 6-дюймовой лабораторной ленточной печи при 1120 ° C (2050 ° F) в течение 30 минут в атмосфере 90/10 N ₂ / H ₂ .Затем спеченные шайбы были подвергнуты термообработке в Bluewater Thermal Solutions с теми же параметрами, что указаны в таблице 3. Термообработанные шайбы были отпущены при тех же температурах, которые использовались для образцов на растяжение и удар. Была также оценена одна термообработанная шайба без отпуска. Шайбы оценивали по кажущейся твердости, профилю микротвердости и микроструктуре. Фазовое картирование было выполнено на 100-миллиметровом образце шайбы, отпущенном при 200 ° C (400 ° F), чтобы определить процентное содержание мартенсита на увеличивающихся расстояниях от поверхности детали.

Результаты

Предел прочности на разрыв при каждой температуре отпуска показан на рисунке 3. Предварительно легированный материал FLN2-4405 дает в целом более высокие значения прочности на разрыв при каждой температуре отпуска по сравнению с материалом FD-0205 с диффузионным связыванием. Прочность на разрыв для каждого материала уменьшается с увеличением температуры отпуска. Обе системы материалов следуют схожей тенденции, при которой наблюдается резкое снижение прочности на разрыв, когда температура отпуска превышает 220 ° C (425 ° F).

Предел текучести при каждой температуре отпуска показан на рисунке 4. Предварительно легированный материал FLN2-4405 дает в целом более высокий предел текучести при каждой температуре отпуска по сравнению с материалом FD-0205 с диффузионным связыванием. Предел текучести для обоих материалов увеличивается с увеличением температуры отпуска, пока температура не достигнет 250 ° C (475 ° F).Когда температура превысила 250 ° C (475 ° F), предел текучести начал снижаться.

Энергия удара при каждой температуре отпуска показана на рисунке 5. Энергия удара обеих систем материалов одинакова в диапазоне отпуска от 160 ° C (325 ° F) до 200 ° C (400 ° F). Когда температура отпуска повышается выше 200 ° C (400 ° F), энергия удара начинает значительно падать с каждым приращением температуры отпуска. ]

Кажущаяся твердость показана на Рисунке 6. Более высокие уровни кажущейся твердости при всех температурах отпуска были получены из предварительно легированного материала FLN2-4405 по сравнению с материалом FD-0205 с диффузионным соединением. Кажущаяся твердость уменьшается с увеличением температуры отпуска для обоих материалов.

Микротвердость показана на рисунке 7. Микротвердость систем материалов FLN2-4405 и FD-0205 была одинаковой при каждой температуре отпуска.Уровни микротвердости уменьшались с увеличением температуры отпуска.

При исследовании масс-эффекта профиль микротвердости мартенсита был измерен на образцах FLN2-4405. Профиль был разработан с шагом 1 мм в сердцевину компонентов, как показано на рисунке 8. Микротвердость уменьшалась с шагом 1 мм ниже поверхности.Микротвердость также уменьшалась с увеличением температуры отпуска. Незакаленные шайбы имели самую высокую микротвердость из-за напряжений, возникающих на матрице при термообработке.

Обсуждение

Оценка механических свойств показывает, что система предварительно легированных материалов имеет более высокий предел прочности на разрыв (∼3 процента), предел текучести (∼5 процентов) и кажущуюся твердость (∼6 процентов) при всех температурах отпуска по сравнению с материалом с диффузионной связкой. система.Материал с диффузионным соединением имеет немного более высокую энергию удара по сравнению с предварительно легированным материалом. Эти результаты соответствуют опубликованным данным стандарта MPIF 35.

Предел прочности на разрыв обоих материалов остается относительно постоянным при температурах отпуска в диапазоне 160–220 ° C (300–425 ° F). Резкое снижение прочности на разрыв происходит, когда температура отпуска превышает 220 ° C (425 ° F), при этом оба материала показали 7-процентное падение прочности на разрыв с 220 ° C (425 ° F) до 275 ° C (525 ° F). ).Напротив, предел текучести постоянно увеличивается, когда температура отпуска приближается к 230 ° C (450 ° F), прежде чем снова снижаться, когда температура превышает 250 ° C (475 ° F).

Энергия удара постоянно уменьшается при температурах отпуска выше 200 ° C (400 ° F) для обеих систем материалов. Обе системы материалов показывают линейное снижение кажущейся твердости и микротвердости во всем диапазоне температур отпуска. Основываясь на этом исследовании, оптимальные температуры отпуска находятся в диапазоне от 220 ° C (425 ° F) до 250 ° C (475 ° F), при этом оба материала достигают высокой прочности на разрыв при сохранении хорошего предела текучести, энергии удара, кажущейся твердости и микротвердости.Сводка свойств для каждой системы материалов представлена ​​в Таблице 4.

Микроструктуры образцов, подвергнутых отпуску при 200 ° C (400 ° F), показаны на рисунке 9. Микроструктуры FLN2-4405 при каждой температуре отпуска состоят из мартенсита с аустенитом с высоким содержанием никеля, в котором присутствует никель. Образцы для растяжения FD-0205 также состоят из мартенсита с богатым никелем аустенитом, где никель был диффузионно связан.

Чтобы понять, как масса компонента влияет на микроструктуру при каждой температуре отпуска, было проведено исследование с использованием двух образцов шайб разного размера, изготовленных из материала FLN2-4405. Для этого исследования шайбы были подвергнуты термообработке и отпуску с использованием тех же параметров, что и образцы, подвергнутые испытанию механических свойств. Микроструктуру поверхности и сердцевины оценивали на шайбах и сравнивали с образцами на растяжение. Измерения каждого образца приведены в таблице 5.

Процесс закалки во время термообработки основан на передаче тепла закалочной среде для быстрого охлаждения компонентов. Массовый эффект компонента будет определять, насколько быстро компонент охлаждается, и различные скорости охлаждения могут быть видны в разных частях компонента. Компонент с малым поперечным сечением будет охлаждаться быстрее, чем компонент с большим поперечным сечением. В то же время внешний поверхностный слой более крупных компонентов будет охлаждаться быстрее, чем сердцевина, что приведет к вариациям твердости и микроструктуры по мере приближения к центру детали.

Микроструктура сердцевины шайб 40 мм и 100 мм при различных температурах отпуска после термообработки показана на рисунке 10. Это исследование показывает, что шайбы 40 мм смогли достичь полностью мартенситной микроструктуры, при этом бейнит не наблюдался в основной. Шайбы размером 100 мм имеют мартенситную поверхность, однако после термообработки в сердцевине наблюдается бейнит (~ 20 процентов). Отпуск не влияет на микроструктуру. Для сравнения, микроструктуры образцов на растяжение с меньшим поперечным сечением также развивали полностью мартенситную микроструктуру для обеих систем материалов.Все образцы показали одинаковое падение микротвердости от поверхности к сердцевине из-за снятия напряжений в результате отпуска. Это исследование показывает, что не существует массового воздействия на компоненты с площадью поперечного сечения менее 1000 мм2, но массовый эффект наблюдается на компонентах с площадью поперечного сечения 2500 мм ² . Масс-эффект в первую очередь обусловлен термической обработкой, а не температурой отпуска.

На рис. 11 показано отображение процентного содержания мартенсита по фазе на увеличивающихся расстояниях от поверхности детали до сердцевины на 100-миллиметровом образце с шайбой, отпущенном при 200 ° C (400 ° F). Компонент на 100% состоит из мартенсита на поверхности детали и на 1 мм ниже поверхности, бейнита не наблюдается. На глубине 2 мм ниже поверхности наблюдается небольшое количество бейнита, и процентное содержание мартенсита немного уменьшается.На 3 мм ниже поверхности присутствует большое количество бейнита, и процентное содержание мартенсита значительно снижается. Ядро компонента составляет примерно 80% мартенсита.

На рис. 12 показаны изображения, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа, для сравнения различий между незакаленным мартенситом и отпущенным мартенситом. Незакаленный мартенсит состоит из толстых пластинчатых игл по всей своей структуре. Эта структура является результатом захвата карбидов кристаллической решеткой во время термообработки (закалки), что приводит к высоким внутренним напряжениям по всей структуре.При повышении температуры отпуска в микроструктуре происходят изменения, поскольку углерод выделяется из кристаллической решетки. Атомы перегруппировываются и образуют в мартенсите диспергированные сферические карбиды. Это изменение формирует новую структуру, называемую «отпущенный мартенсит», и имеет более низкие внутренние напряжения по сравнению с незакаленным мартенситом [5]. Структура отпущенного мартенсита поддерживает полученные механические свойства: при повышении температуры отпуска внутренние напряжения уменьшаются, а также уменьшаются прочность, кажущаяся твердость, энергия удара и микротвердость.

Выводы

Материалы

• Система предварительно легированных материалов имеет более высокий предел прочности на разрыв (∼3 процента), предел текучести (∼5 процентов) и кажущуюся твердость (∼6 процентов) при всех температурах отпуска по сравнению с системой материалов с диффузионно связанной связью.
• Материал с диффузионным соединением имеет немного более высокую энергию удара по сравнению с предварительно легированным материалом.

Закалка

• Резкое снижение прочности на разрыв происходит, когда температура отпуска превышает 220 ° C.Обе системы материалов показали снижение предела прочности на разрыв на 7% при температуре отпуска выше 220 ° C.
• Предел текучести увеличивается по мере приближения температуры отпуска к 250 ° C (475 ° F). Он уменьшается, когда температура достигает 250 ° C (475 ° F).
• Энергия удара обеих систем материалов одинакова в диапазоне отпуска от 160 ° C (325 ° F) до 200 ° C (400 ° F). Когда температура отпуска повысилась выше 200 ° C (400 ° F), энергия удара FLN2-4405 снизилась на 24 процента, а энергия удара материала FD-0205 снизилась на 29 процентов.
• Кажущаяся твердость линейно уменьшается с увеличением температуры отпуска. Материал FLN2-4405 показал более высокие уровни кажущейся твердости при всех температурах отпуска по сравнению с материалом
FD-0205 с диффузионным соединением.
• Микротвердость образцов на растяжение линейно уменьшается с увеличением температуры отпуска. Уровни микротвердости как FLN2-4405, так и FD-0205 аналогичны.
• На основании этого исследования оптимальные температуры отпуска для получения максимального предела прочности на разрыв при сохранении хорошего предела текучести, энергии удара и твердости находятся в диапазоне от 220 ° C до 250 ° C (475 ° F).

Mass Effect

• Исследование масс-эффекта образцов FLN2-4405 показывает, что микротвердость линейно уменьшается с увеличением температуры отпуска. Микротвердость также снижается с шагом на 1 мм ниже поверхности.
• Образцы с шайбой 40 мм смогли достичь полностью мартенситной микроструктуры, в то время как образцы с шайбой 100 мм имели смесь бейнита и мартенсита внутри сердцевины.
• При закалке не наблюдается массового эффекта.Массовые эффекты в первую очередь проявляются во время термообработки (закалки).
• Поверхность образцов шайбы диаметром 100 мм, отпущенных при 200 ° C, на 100% состоит из мартенсита. На 3 мм ниже поверхности наблюдается значительное падение содержания мартенсита. Ядро компонента составляет примерно 80% мартенсита.
• Микроструктура образцов незакаленных шайб состоит из пластинчатых игл мартенсита. При самой высокой температуре отпуска мартенсит содержит дисперсные сферические карбиды, характерные для отпущенного мартенсита.
• Расположение микроструктуры соответствует полученным механическим свойствам. С повышением температуры отпуска внутренние напряжения уменьшаются, а также уменьшаются прочность, кажущаяся твердость, энергия удара и микротвердость.

Список литературы

1. Ф. Филлари, Т. Мерфи, И. Габриэлов «Влияние цементации гильзы на механические свойства и пределы усталостной выносливости P / M сталей» Hoeganaes Corporation, США, Borg Warner Automotive, США.
2. С. Саритас, Р. Каустон, Б. Джеймс, А. Лоули «Влияние микроструктурных неоднородностей на реакцию роста усталостной трещины в предварительно легированной и двух гибридных сталей P / M» Труды для PM2002, Hoeganaes Corporation, США, Гази Университет, Турция, Университет Дрексел, США 2002
3. «Термическая обработка плоских углеродистых и низколегированных сталей: влияние на макроскопические механические свойства» Массачусетский технологический институт, факультет машиностроения, Кембридж, Массачусетс 2004
4. Т.Диггес, С. Розенберг «Термическая обработка и свойства чугуна и стали» Монография Национального бюро стандартов Министерства торговли США 18 1960 Pgs 10-18
5. С. Ропар, Р. Варцель III, Б. Ху «Мартенситные ПМ-материалы» Североамериканские слушания по делу Хёганас для PM2016 г.
6. Доктор Х. К. Хайра «Закаливаемость» Манит, Бхопал www.slideshare.net/RakeshSingh225/f46b-hardenability ноябрь 2013 г.
7. «Справочник Höganäs AB по металлографии» № 6, Höganäs AB 2015
8. Линдског, П. «Контроль закаливаемости спеченных сталей» Höganäs AB, Höganäs, Швеция
9. Стандарт MPIF 35 Стандарты материалов для конструктивных элементов PM.(без даты), MPIF

Перепечатано из достижений в порошковой металлургии и твердых частиц — 2018, ISBN 978-1-943694-18-1, © 2018 Metal Powder Industries Federation, 105 College Road East, Princeton, New Jersey, USA.