اطلاعات عمومی عملیات حرارتی ریخته گری فولاد

عملیات حرارتی ریخته گری فولاد بر اساس نمودار فاز Fe-Fe3C برای کنترل ریزساختار ریخته گری فولاد برای دستیابی به عملکرد مورد نیاز است. عملیات حرارتی یکی از فرآیندهای مهم در تولید ریخته گری فولاد است. کیفیت و اثر عملیات حرارتی با عملکرد نهایی ریخته گری فولاد ارتباط مستقیم دارد.

ساختار ریخته گری ریخته گری فولاد به ترکیب شیمیایی و فرآیند انجماد بستگی دارد. به طور کلی، جداسازی دندریت نسبتاً جدی، ساختار بسیار ناهموار و دانه های درشت وجود دارد. بنابراین، ریخته‌گری‌های فولادی معمولاً برای از بین بردن یا کاهش تأثیر مشکلات فوق نیاز به عملیات حرارتی دارند تا خواص مکانیکی ریخته‌گری‌های فولادی بهبود یابد. علاوه بر این، به دلیل تفاوت در ساختار و ضخامت دیواره ریخته‌گری‌های فولادی، قسمت‌های مختلف یک ریخته‌گری شکل‌های سازمانی متفاوتی دارند و تنش‌های داخلی پسماند قابل‌توجهی ایجاد می‌کنند. بنابراین، ریخته‌گری‌های فولادی (مخصوصاً ریخته‌گری‌های فولادی آلیاژی) باید عموماً در حالت عملیات حرارتی تحویل داده شوند.

 

 

1. ویژگی های عملیات حرارتی ریخته گری فولاد

1) در ساختار ریخته گری ریخته گری فولاد، اغلب دندریت های درشت و جداسازی وجود دارد. در طول عملیات حرارتی، زمان حرارت دادن باید کمی بیشتر از قطعات فولادی آهنگری با همان ترکیب باشد. در عین حال، زمان برگزاری آستنیتیزاسیون باید به طور مناسب تمدید شود.

2) با توجه به تفکیک جدی ساختار ریختگی برخی از ریخته گری های فولادی آلیاژی، به منظور از بین بردن تأثیر آن بر خواص نهایی ریخته گری، باید اقداماتی برای همگن شدن در طی عملیات حرارتی انجام شود.

3) برای ریخته‌گری‌های فولادی با اشکال پیچیده و اختلاف ضخامت دیواره زیاد، در طول عملیات حرارتی باید اثرات مقطعی و عوامل تنش ریخته‌گری در نظر گرفته شود.
4) هنگامی که عملیات حرارتی بر روی ریخته گری های فولادی انجام می شود، باید بر اساس ویژگی های ساختاری آن معقول باشد و سعی شود از تغییر شکل ریخته گری ها جلوگیری شود.

 

2. عوامل فرآیند اصلی عملیات حرارتی ریخته گری فولاد

عملیات حرارتی ریخته گری فولاد شامل سه مرحله گرمایش، حفظ حرارت و سرمایش است. تعیین پارامترهای فرآیند باید بر اساس هدف تضمین کیفیت محصول و صرفه جویی در هزینه ها باشد.

1) گرمایش

گرمایش انرژی برترین فرآیند در فرآیند عملیات حرارتی است. پارامترهای فنی اصلی فرآیند گرمایش عبارتند از انتخاب روش گرمایش مناسب، سرعت گرمایش و روش شارژ.

(1) روش گرمایش. روش های گرمایش ریخته گری فولاد عمدتاً شامل گرمایش تابشی، گرمایش حمام نمک و گرمایش القایی است. اصل انتخاب روش گرمایش سریع و یکنواخت، کنترل آسان، راندمان بالا و هزینه کم است. هنگام گرم کردن، ریخته گری به طور کلی اندازه ساختاری، ترکیب شیمیایی، فرآیند عملیات حرارتی و الزامات کیفی ریخته گری را در نظر می گیرد.

(2) سرعت گرمایش. برای ریخته‌گری‌های فولادی، سرعت گرمایش ممکن است محدود نباشد و حداکثر توان کوره برای گرمایش استفاده می‌شود. استفاده از شارژ کوره گرم می تواند زمان گرمایش و چرخه تولید را تا حد زیادی کوتاه کند. در واقع، تحت شرایط گرمایش سریع، هیسترزیس دمایی آشکاری بین سطح ریخته‌گری و هسته وجود ندارد. حرارت آهسته منجر به کاهش راندمان تولید، افزایش مصرف انرژی و اکسیداسیون و کربن زدایی جدی در سطح ریخته گری می شود. با این حال، برای برخی از ریخته‌گری‌ها با شکل‌ها و ساختارهای پیچیده، ضخامت دیواره‌های بزرگ و تنش‌های حرارتی زیاد در طول فرآیند گرمایش، سرعت گرمایش باید کنترل شود. به طور کلی می توان از دمای پایین و گرمایش آهسته (زیر 600 درجه سانتیگراد) یا ماندن در دمای پایین یا متوسط ​​استفاده کرد و سپس می توان از گرمایش سریع در مناطق با دمای بالا استفاده کرد.

(3) روش بارگذاری. اصل قرار دادن ریخته‌گری‌های فولادی در کوره، استفاده کامل از فضای مؤثر، اطمینان از گرمایش یکنواخت و قرار دادن قطعات ریخته‌گری برای تغییر شکل است.

2) عایق

دمای نگهداری برای آستنیته کردن ریخته‌گری‌های فولادی باید با توجه به ترکیب شیمیایی فولاد ریخته‌گری شده و خواص مورد نیاز انتخاب شود. دمای نگهداری معمولاً کمی بالاتر (حدود 20 درجه سانتیگراد) از قطعات فولادی آهنگری با همان ترکیب است. برای ریخته گری فولاد یوتکتوئیدی، باید اطمینان حاصل شود که کاربیدها می توانند به سرعت در آستنیت گنجانده شوند و آستنیت می تواند دانه های ریز را حفظ کند.

دو عامل برای زمان حفظ حرارت ریخته گری های فولادی باید در نظر گرفته شود: عامل اول یکنواخت شدن دمای سطح ریخته گری و هسته و عامل دوم اطمینان از یکنواختی سازه است. بنابراین، زمان نگهداری عمدتا به هدایت حرارتی ریخته گری، ضخامت دیواره مقطع و عناصر آلیاژی بستگی دارد. به طور کلی، ریخته گری فولاد آلیاژی نسبت به ریخته گری فولاد کربنی به زمان نگهداری طولانی تری نیاز دارد. ضخامت دیواره ریخته گری معمولاً مبنای اصلی محاسبه زمان نگهداری است. برای زمان نگهداری عملیات حرارتی و عملیات پیری باید عواملی مانند هدف عملیات حرارتی، دمای نگهداری و سرعت انتشار عنصر در نظر گرفته شود.

3) خنک کننده

ریخته‌گری‌های فولادی را می‌توان پس از حفظ حرارت با سرعت‌های مختلف خنک کرد تا تبدیل متالوگرافی کامل شود، ساختار متالوگرافی مورد نیاز به دست آید و شاخص‌های عملکرد مشخص شده به دست آید. به طور کلی، افزایش سرعت خنک‌سازی می‌تواند به دستیابی به ساختار خوب و پالایش دانه‌ها کمک کند و در نتیجه خواص مکانیکی ریخته‌گری را بهبود بخشد. با این حال، اگر سرعت خنک کننده خیلی سریع باشد، ایجاد تنش بیشتر در ریخته گری آسان است. این ممکن است باعث تغییر شکل یا ترک خوردن قطعات ریخته گری با ساختارهای پیچیده شود.

محیط خنک کننده برای عملیات حرارتی ریخته گری فولاد معمولاً شامل هوا، روغن، آب، آب نمک و نمک مذاب است.

 

 

3. روش عملیات حرارتی ریخته گری فولاد

با توجه به روش‌های مختلف گرمایش، زمان نگهداری و شرایط سرمایش، روش‌های عملیات حرارتی ریخته‌گری‌های فولادی عمدتاً شامل بازپخت، نرمال‌سازی، خاموش کردن، تمپر کردن، عملیات محلول، سخت‌سازی بارشی، عملیات تنش زدایی و عملیات حذف هیدروژن است.

1) بازپخت کردن.

بازپخت عبارت است از حرارت دادن فولادی که ساختار آن از حالت تعادل منحرف می‌شود تا دمای معینی که توسط فرآیند تعیین شده است، و سپس به آرامی پس از حفظ حرارت (معمولا سرد شدن با کوره یا دفن در آهک) آن را سرد می‌کند تا فرآیند عملیات حرارتی نزدیک به حالت تعادل سازه با توجه به ترکیب فولاد و هدف و الزامات آنیل، آنیل را می توان به بازپخت کامل، بازپخت همدما، بازپخت کروی، آنیل تبلور مجدد، بازپخت تنش زدایی و غیره تقسیم کرد.

(1) بازپخت کامل. فرآیند کلی بازپخت کامل به این صورت است: حرارت دادن ریخته‌گری فولاد تا دمای 20 تا 30 درجه سانتی‌گراد بالاتر از Ac3، نگه‌داشتن آن برای مدتی به‌گونه‌ای که ساختار فولاد کاملاً به آستنیت تبدیل شود و سپس به آرامی سرد شود (معمولاً خنک شدن با کوره) در دمای 500 ℃-600 ℃، و در نهایت در هوا خنک می شود. به اصطلاح کامل به این معنی است که یک ساختار آستنیتی کامل هنگام گرم شدن به دست می آید.

هدف از بازپخت کامل عمدتاً شامل موارد زیر است: اولین مورد بهبود ساختار درشت و ناهموار ناشی از کار گرم است. دوم کاهش سختی فولاد کربنی و ریخته گری فولاد آلیاژی بالاتر از کربن متوسط ​​است، در نتیجه عملکرد برش آنها بهبود می یابد (به طور کلی، زمانی که سختی قطعه کار بین 170 HBW-230 HBW باشد، برش آسان است. زمانی که سختی بالاتر یا کمتر از این محدوده باشد، برش را دشوار می کند). سوم حذف تنش داخلی ریخته گری فولاد است.

محدوده استفاده از بازپخت کامل. بازپخت کامل عمدتاً برای ریخته گری فولاد کربنی و فولاد آلیاژی با ترکیب هیپویوتکتوئیدی با محتوای کربن در محدوده 0.25٪ تا 0.77٪ مناسب است. فولاد هایپریوتکتوئیدی نباید به طور کامل آنیل شود، زیرا زمانی که فولاد هایپریوتکتوئیدی تا بالاتر از Accm گرم می شود و به آرامی سرد می شود، سیمانیت ثانویه در امتداد مرز دانه آستنیت به شکل شبکه رسوب می کند که استحکام، انعطاف پذیری و چقرمگی ضربه فولاد را قابل توجه می کند. کاهش می یابد.

(2) بازپخت همدما. بازپخت همدما به گرم کردن ریخته‌گری‌های فولادی تا دمای 20 تا 30 درجه سانتی‌گراد بالاتر از Ac3 (یا Ac1)، پس از مدتی نگه‌داشتن، سرد شدن سریع تا دمای اوج منحنی تبدیل همدما آستنیت زیرخنک‌شده و سپس نگهداری برای مدتی اشاره دارد. زمان (منطقه تبدیل پرلیت). پس از تبدیل آستنیت به پرلیت، به آرامی خنک می شود.

(3) بازپخت کروی. بازپخت کروی به این صورت است که ریخته گری فولاد را تا دمای کمی بالاتر از Ac1 گرم می کند و سپس پس از مدت طولانی حفظ حرارت، سیمانیت ثانویه در فولاد به طور خود به خود به سیمانیت دانه ای (یا کروی) تبدیل می شود و سپس با سرعت آهسته عملیات حرارتی تبدیل می شود. فرآیند خنک شدن تا دمای اتاق
هدف از بازپخت کروی شامل موارد زیر است: کاهش سختی. یکنواخت ساختن ساختار متالوگرافی؛ بهبود عملکرد برش و آماده سازی برای خاموش کردن.
بازپخت کروی عمدتاً برای فولادهای یوتکتوئیدی و فولادهای هایپریوتکتوئیدی (میزان کربن بیشتر از 0.77٪) مانند فولاد ابزار کربنی، فولاد فنری آلیاژی، فولاد بلبرینگ نورد و فولاد ابزار آلیاژی کاربرد دارد.

(4) بازپخت تسکین استرس و بازپخت تبلور مجدد. آنیلینگ کاهش استرس را بازپخت در دمای پایین نیز می گویند. این فرآیندی است که در آن ریخته‌گری‌های فولادی تا دمای کمتر از Ac1 (400 درجه سانتی‌گراد تا 500 درجه سانتی‌گراد) گرم می‌شوند، سپس برای مدتی نگهداری می‌شوند و سپس به آرامی تا دمای اتاق سرد می‌شوند. هدف از بازپخت تنش زدایی از بین بردن تنش داخلی ریخته گری است. ساختار متالوگرافی فولاد در طول فرآیند بازپخت تنش‌زدایی تغییر نخواهد کرد. آنیل تبلور مجدد عمدتاً برای از بین بردن ساختار تحریف شده ناشی از پردازش تغییر شکل سرد و حذف سخت شدن کار استفاده می شود. دمای حرارت برای بازپخت تبلور مجدد 150 درجه سانتیگراد تا 250 درجه سانتیگراد بالاتر از دمای تبلور مجدد است. بازپخت تبلور مجدد می تواند دانه های کریستال دراز را پس از تغییر شکل سرد دوباره به کریستال های هم محور یکنواخت تبدیل کند و در نتیجه اثر سخت شدن کار را از بین ببرد.

2) عادی سازی

نرمالیزاسیون یک عملیات حرارتی است که در آن فولاد تا دمای 30 تا 50 درجه سانتیگراد بالاتر از Ac3 (فولاد هیپویوتکتوئید) و Acm (فولاد هایپریوتکتوئید) گرم می شود و پس از مدتی حفظ حرارت، در هوا یا در دمای اتاق خنک می شود. هوای اجباری روش نرمالیزاسیون سرعت خنک‌کنندگی سریع‌تری نسبت به آنیل دارد، بنابراین ساختار نرمال‌شده ریزتر از ساختار آنیل شده است و استحکام و سختی آن نیز بیشتر از ساختار آنیل شده است. با توجه به چرخه تولید کوتاه و استفاده زیاد از تجهیزات نرمالیزاسیون، نرمال سازی به طور گسترده ای در ریخته گری های مختلف فولاد استفاده می شود.

هدف از نرمال سازی به سه دسته زیر تقسیم می شود:

(1) عادی سازی به عنوان عملیات حرارتی نهایی
برای ریخته گری های فلزی با نیاز به استحکام کم، نرمال سازی می تواند به عنوان عملیات حرارتی نهایی استفاده شود. نرمال سازی می تواند دانه ها را تصفیه کند، ساختار را همگن کند، محتوای فریت در فولاد هیپویوتکتوئیدی را کاهش دهد، محتوای پرلیت را افزایش داده و پالایش کند، در نتیجه استحکام، سختی و چقرمگی فولاد را بهبود می بخشد.

(2) عادی سازی به عنوان یک عملیات پیش گرمایی
برای ریخته‌گری‌های فولادی با مقاطع بزرگ‌تر، نرمال‌سازی قبل از کوئنچ یا کوئنچ و تمپر (کوئنچ و معتدل با دمای بالا) می‌تواند ساختار ویدمن استاتن و ساختار نواری را از بین ببرد و ساختار ظریف و یکنواختی به دست آورد. برای سیمانیت شبکه ای موجود در فولادهای کربنی و فولادهای ابزار آلیاژی با محتوای کربن بیشتر از 0.77٪، نرمال سازی می تواند محتوای سیمانیت ثانویه را کاهش دهد و از تشکیل شبکه پیوسته جلوگیری کند و سازمان را برای آنیل کروی آماده کند.

(3) بهبود عملکرد برش
عادی سازی می تواند عملکرد برش فولاد کم کربن را بهبود بخشد. سختی ریخته‌گری‌های فولادی کم کربن پس از بازپخت بسیار کم است و در حین برش به راحتی به چاقو چسبیده و در نتیجه زبری سطح بیش از حد ایجاد می‌شود. از طریق عملیات حرارتی عادی، سختی ریخته گری فولاد کم کربن را می توان به 140 HBW - 190 HBW افزایش داد که نزدیک به سختی برش بهینه است و در نتیجه عملکرد برش را بهبود می بخشد.

3) خاموش کردن

کوئنچ یک فرآیند عملیات حرارتی است که در آن ریخته گری های فولادی تا دمای بالاتر از Ac3 یا Ac1 گرم می شوند و سپس پس از نگهداری برای مدتی برای به دست آوردن ساختار مارتنزیتی کامل، به سرعت سرد می شوند. ریخته‌گری‌های فولادی باید به موقع پس از داغ‌ترین زمان، تمپر شوند تا تنش خاموش شدن از بین برود و خواص مکانیکی جامع مورد نیاز به دست آید.

(1) دمای خاموش کردن
دمای گرمایش خاموش کننده فولاد هیپویوتکتوئید 30 ℃-50 ℃ بالاتر از Ac3 است. دمای گرمایش خاموش کننده فولاد یوتکتوئید و فولاد هایپریوتکتوئید 30-50 درجه بالاتر از Ac1 است. فولاد کربنی Hypoeutectoid در دمای کوئنچ ذکر شده در بالا گرم می شود تا آستنیت ریزدانه به دست آید و ساختار مارتنزیت ریز را می توان پس از کوئنچ به دست آورد. فولاد یوتکتوئید و فولاد هایپریوتکتوئید قبل از خاموش کردن و حرارت دادن کروی و بازپخت شده اند، بنابراین پس از حرارت دادن به 30-50 درجه بالاتر از Ac1 و آستنیته ناقص، ساختار آستنیتی است و ذرات بدن کربن ریزدانه تا حدی حل نشده است. پس از خاموش شدن، آستنیت به مارتنزیت تبدیل می شود و ذرات سمنتیت حل نشده باقی می مانند. به دلیل سختی بالای سمنتیت، نه تنها از سختی فولاد نمی کاهد، بلکه مقاومت به سایش آن را نیز بهبود می بخشد. ساختار معمولی خاموش شده فولاد هایپریوتکتوئید مارتنزیت پوسته پوسته ریز است و سیمانیت دانه ای ریز و مقدار کمی آستنیت باقی مانده به طور مساوی روی ماتریکس توزیع شده است. این ساختار دارای استحکام و مقاومت بالایی در برابر سایش است، اما درجه خاصی از چقرمگی را نیز دارد.

(2) محیط خنک کننده برای رفع فرآیند عملیات حرارتی
هدف از کوئنچ به دست آوردن مارتنزیت کامل است. بنابراین، سرعت سرد شدن فولاد ریخته‌گری شده در حین کوئنچینگ باید بیشتر از سرعت سرد شدن بحرانی فولاد ریخته‌گری باشد، در غیر این صورت ساختار مارتنزیت و خواص مربوطه را نمی‌توان به دست آورد. با این حال، سرعت سرد شدن بیش از حد بالا می تواند به راحتی منجر به تغییر شکل یا ترک در ریخته گری شود. به منظور برآورده ساختن الزامات فوق به طور همزمان، محیط خنک کننده مناسب باید با توجه به مواد ریخته گری انتخاب شود یا روش خنک سازی مرحله ای اتخاذ شود. در محدوده دمایی 650-400 درجه سانتیگراد، نرخ تبدیل همدما آستنیت فوق سرد فولادی بزرگترین است. بنابراین، هنگامی که ریخته گری خاموش می شود، باید از خنک شدن سریع در این محدوده دما اطمینان حاصل شود. در زیر نقطه Ms، سرعت خنک کننده باید کندتر باشد تا از تغییر شکل یا ترک خوردن جلوگیری شود. محیط خاموش کننده معمولاً از آب، محلول آبی یا روغن استفاده می کند. در مرحله کوئنچ یا آسمپرینگ، رسانه های رایج مورد استفاده شامل روغن داغ، فلز مذاب، نمک مذاب یا قلیایی مذاب است.

ظرفیت خنک کننده آب در منطقه دمای بالا 650 ℃-550 ℃ قوی است و ظرفیت خنک کننده آب در منطقه دمای پایین 300 ℃-200 ℃ بسیار قوی است. آب بیشتر برای کوئنچ و خنک کردن ریخته گری فولاد کربنی با اشکال ساده و سطح مقطع بزرگ مناسب است. هنگامی که برای خاموش کردن و خنک کردن استفاده می شود، دمای آب به طور کلی بالاتر از 30 درجه سانتیگراد نیست. بنابراین، به طور کلی برای تقویت گردش آب برای حفظ دمای آب در محدوده معقول اتخاذ می شود. علاوه بر این، حرارت دادن نمک (NaCl) یا قلیایی (NaOH) در آب، ظرفیت خنک کنندگی محلول را تا حد زیادی افزایش می دهد.

مزیت اصلی روغن به عنوان یک محیط خنک کننده این است که سرعت خنک کننده در منطقه دمای پایین 300-200 درجه سانتیگراد بسیار کمتر از آب است که می تواند استرس داخلی قطعه کار خاموش شده را تا حد زیادی کاهش دهد و احتمال تغییر شکل را کاهش دهد. و ترک خوردن ریخته گری. در عین حال، ظرفیت خنک کننده روغن در محدوده دمای بالای 650-550 درجه سانتیگراد نسبتاً کم است، که این نیز نقطه ضعف اصلی روغن به عنوان یک محیط خاموش کننده است. دمای روغن خاموش کننده به طور کلی در 60-80 درجه سانتیگراد کنترل می شود. روغن عمدتاً برای خاموش کردن ریخته‌گری‌های فولادی آلیاژی با اشکال پیچیده و کونچینگ ریخته‌گری‌های فولاد کربنی با سطح مقطع کوچک و اشکال پیچیده استفاده می‌شود.

علاوه بر این، نمک مذاب نیز معمولاً به عنوان یک محیط خاموش کننده استفاده می شود که در این زمان به حمام نمک تبدیل می شود. حمام نمک با نقطه جوش بالا مشخص می شود و ظرفیت خنک کننده آن بین آب و روغن است. حمام نمک غالباً برای خشک کردن و خاموش کردن مرحله و همچنین برای درمان ریخته گری با اشکال پیچیده، ابعاد کوچک و نیازهای تغییر شکل شدید استفاده می شود.

 

 

4) معتدل کردن

تمپرینگ به فرآیند عملیات حرارتی اطلاق می‌شود که در آن ریخته‌گری‌های فولادی خاموش شده یا نرمال شده تا دمای انتخابی کمتر از نقطه بحرانی Ac1 گرم می‌شوند و پس از نگهداری برای مدتی، با سرعت مناسب سرد می‌شوند. عملیات حرارتی معتدل می تواند ساختار ناپایدار به دست آمده پس از خاموش کردن یا نرمال شدن را به یک ساختار پایدار تبدیل کند تا تنش را از بین ببرد و انعطاف پذیری و چقرمگی ریخته گری فولاد را بهبود بخشد. به طور کلی، فرآیند عملیات حرارتی کوئنچینگ و عملیات تلطیف در دمای بالا را درمان کوئنچ و تمپرینگ می نامند. ریخته‌گری‌های فولادی خاموش شده باید به موقع تمپر شوند و ریخته‌گری‌های فولادی نرمال‌شده باید در مواقع لزوم تمپر شوند. عملکرد ریخته‌گری‌های فولادی پس از تلطیف به دما، زمان و تعداد دفعات تمپر بستگی دارد. افزایش دمای تلطیف و افزایش زمان نگهداری در هر زمان نه تنها می تواند تنش خاموشی ریخته گری فولاد را کاهش دهد، بلکه مارتنزیت خاموش شده ناپایدار را به مارتنزیت، تروستیت یا سوربیت تبدیل می کند. استحکام و سختی ریخته گری فولاد کاهش می یابد و انعطاف پذیری به طور قابل توجهی بهبود می یابد. برای برخی از فولادهای آلیاژی متوسط ​​با عناصر آلیاژی که به شدت کاربیدها را تشکیل می دهند (مانند کروم، مولیبدن، وانادیم و تنگستن و غیره)، سختی افزایش می یابد و چقرمگی کاهش می یابد که در دمای 400-500 درجه سانتیگراد قرار می گیرند. این پدیده سخت شدن ثانویه نامیده می شود، یعنی سختی فولاد ریخته گری در حالت سکوریت به حداکثر می رسد. در تولید واقعی، فولاد ریخته‌گری آلیاژی متوسط ​​با ویژگی‌های سخت‌شدگی ثانویه باید چندین بار تمپر شود.

(1) معتدل در دمای پایین
محدوده دمایی معتدل دمای پایین 150-250 ℃ است. معتدل در دمای پایین می تواند ساختار مارتنزیت معتدل را بدست آورد که عمدتاً برای خاموش کردن فولاد کربن بالا و خاموش کردن فولاد آلیاژی بالا استفاده می شود. مارتنزیت تمپر شده به ساختار مارتنزیت کریپتوکریستالی به همراه کاربیدهای دانه ریز اشاره دارد. ساختار فولاد هیپویوتکتوئیدی پس از تلطیف دمای پایین، مارتنزیت تمپر شده است. ساختار فولاد هایپریوتکتوئید پس از تلطیف دمای پایین مارتنزیت سکوریت + کاربید + آستنیت حفظ شده است. هدف از تلطیف دمای پایین بهبود مناسب چقرمگی فولاد کوئنچ شده با حفظ سختی بالا (58HRC-64HRC)، استحکام بالا و مقاومت در برابر سایش است، در حالی که به طور قابل توجهی تنش خاموش شدن و شکنندگی قطعات ریخته گری فولاد را کاهش می دهد.

(2) درجه حرارت متوسط
دمای معتدل دمای متوسط ​​به طور کلی بین 350 ℃-500 ℃ است. ساختار پس از تلطیف در دمای متوسط، مقدار زیادی سمنتیت ریزدانه است که روی ماتریس فریت، یعنی ساختار تروستیت تمپر شده، پراکنده و توزیع شده است. فریت در ساختار تروستیت تمپر شده هنوز شکل مارتنزیت را حفظ کرده است. تنش داخلی ریخته‌گری‌های فولادی پس از تمپر کردن اساساً حذف می‌شود و دارای حد الاستیک و حد تسلیم بالاتر، استحکام و سختی بالاتر و انعطاف‌پذیری و چقرمگی خوبی هستند.

(3) معتدل شدن در دمای بالا
دمای معتدل در دمای بالا عموماً 500-650 درجه سانتیگراد است و فرآیند عملیات حرارتی که ترکیبی از کوئنچ و متعاقب آن درجه حرارت بالا است معمولاً عملیات خاموش کردن و تمپرینگ نامیده می شود. ساختار پس از تلطیف در دمای بالا، سوربیت سکوریت شده، یعنی سمنتیت و فریت ریزدانه است. فریت موجود در سوربیت تمپر شده، فریت چند ضلعی است که دچار تبلور مجدد می شود. ریخته‌گری‌های فولادی پس از تلطیف در دمای بالا، از نظر استحکام، انعطاف‌پذیری و چقرمگی، خواص مکانیکی جامع خوبی دارند. تلطیف دمای بالا به طور گسترده در فولاد کربن متوسط، فولاد کم آلیاژ و بخش های مختلف ساختاری مهم با نیروهای پیچیده استفاده می شود.

 

 

5) SolutionTtreatment جامد

هدف اصلی از تصفیه محلول حل کردن کاربیدها یا سایر فازهای رسوب شده در محلول جامد برای به دست آوردن ساختار تک فاز فوق اشباع است. ریخته گری فولاد زنگ نزن آستنیتی، فولاد منگنز آستنیتی و فولاد زنگ نزن سخت کننده رسوبی معمولاً باید محلول جامد باشد. انتخاب دمای محلول به ترکیب شیمیایی و نمودار فاز فولاد ریخته گری بستگی دارد. دمای ریخته گری منگنز آستنیتی به طور کلی 1000 ℃ - 1100 ℃ است. دمای ریخته گری فولاد ضد زنگ کروم نیکل آستنیتی به طور کلی 1000 ℃-1250 ℃ است.

هر چه محتوای کربن در فولاد ریخته‌گری‌شده بیشتر باشد و عناصر آلیاژی نامحلول‌تر باشد، دمای محلول جامد آن باید بالاتر باشد. برای ریخته‌گری‌های فولادی سخت‌کننده بارشی حاوی مس، سختی ریخته‌گری‌های فولادی به دلیل بارش فازهای سخت غنی از مس در حالت ریخته‌گری در طول سرد شدن افزایش می‌یابد. به منظور نرم کردن ساختار و بهبود عملکرد پردازش، ریخته‌گری‌های فولادی باید تحت درمان با محلول جامد قرار گیرند. دمای محلول جامد آن 900-950 ℃ است.

6) درمان سخت شدن بارش

عملیات سخت شدن بارشی یک عملیات تقویتی پراکندگی است که در محدوده دمایی معتدل انجام می شود که به عنوان پیری مصنوعی نیز شناخته می شود. ماهیت عملیات سخت شدن رسوبی این است که در دماهای بالاتر، کاربیدها، نیتریدها، ترکیبات بین فلزی و سایر فازهای میانی ناپایدار از محلول جامد فوق اشباع رسوب می کنند و در ماتریس پراکنده می شوند، بنابراین فولاد ریخته گری خواص مکانیکی و سختی کامل را بهبود می بخشد.

دمای عملیات پیری مستقیماً بر عملکرد نهایی ریخته گری فولاد تأثیر می گذارد. اگر دمای پیری خیلی پایین باشد، مرحله سخت شدن بارش به آرامی رسوب می کند. اگر دمای پیری بیش از حد بالا باشد، تجمع فاز رسوبی باعث پیری بیش از حد می شود و بهترین عملکرد به دست نمی آید. بنابراین، ریخته گری باید دمای پیری مناسب را با توجه به درجه فولاد ریخته گری و عملکرد مشخص شده ریخته گری فولاد انتخاب کند. دمای پیری فولاد ریخته گری مقاوم در برابر حرارت آستنیتی به طور کلی 550 ℃-850 ℃ است. دمای پیری فولاد ریخته گری سخت کننده بارش با مقاومت بالا به طور کلی 500 درجه سانتیگراد است.

7) درمان کاهش استرس

هدف از عملیات حرارتی کاهش تنش حذف تنش ریخته گری، تنش فرونشاندن و تنش ایجاد شده توسط ماشین کاری است تا اندازه ریخته گری را تثبیت کند. عملیات حرارتی کاهش تنش به طور کلی تا 100 درجه سانتیگراد تا 200 درجه سانتیگراد زیر Ac1 گرم می شود، سپس برای مدتی نگهداری می شود و در نهایت با کوره خنک می شود. ساختار ریخته گری فولاد در طول فرآیند تنش زدایی تغییری نکرد. ریخته گری فولاد کربن، ریخته گری فولاد کم آلیاژ و ریخته گری فولاد با آلیاژ بالا همگی می توانند تحت درمان تنش زدایی قرار گیرند.

 

 

4. اثر عملیات حرارتی بر خواص ریخته گری فولاد

علاوه بر عملکرد ریخته‌گری‌های فولادی بسته به ترکیب شیمیایی و فرآیند ریخته‌گری، می‌توان از روش‌های مختلف عملیات حرارتی نیز استفاده کرد تا آن را دارای خواص مکانیکی جامع عالی کند. هدف کلی فرآیند عملیات حرارتی بهبود کیفیت ریخته گری، کاهش وزن ریخته گری، افزایش طول عمر و کاهش هزینه ها است. عملیات حرارتی وسیله ای مهم برای بهبود خواص مکانیکی ریخته گری است. خواص مکانیکی قطعات ریخته گری یک شاخص مهم برای قضاوت در مورد اثر عملیات حرارتی است. علاوه بر ویژگی های زیر، ریخته گری باید عواملی مانند روش های پردازش، عملکرد برش و الزامات استفاده از ریخته گری را در عملیات حرارتی ریخته گری فولاد در نظر بگیرد.

1) تأثیر عملیات حرارتی بر استحکام قطعات ریخته گری
در شرایط ترکیب فولاد ریخته‌شده یکسان، استحکام ریخته‌گری‌های فولادی پس از فرآیندهای عملیات حرارتی مختلف تمایل به افزایش دارد. به طور کلی، استحکام کششی ریخته گری فولاد کربنی و ریخته گری فولاد کم آلیاژ می تواند پس از عملیات حرارتی به 414 Mpa-1724 MPa برسد.

2) تأثیر عملیات حرارتی بر پلاستیسیته ریخته گری فولاد
ساختار ریخته گری ریخته گری فولادی درشت است و انعطاف پذیری پایینی دارد. پس از عملیات حرارتی، ریزساختار و پلاستیسیته آن بر این اساس بهبود می یابد. به خصوص پلاستیسیته ریخته‌گری‌های فولادی پس از عملیات کوئنچ و تمپر (کوئنچ + تمپر با دمای بالا) به طور قابل توجهی بهبود می‌یابد.

3) چقرمگی ریخته گری فولاد
شاخص چقرمگی ریخته‌گری‌های فولادی اغلب با آزمایش‌های ضربه‌ای ارزیابی می‌شود. از آنجایی که استحکام و چقرمگی ریخته‌گری‌های فولادی یک جفت شاخص متناقض هستند، ریخته‌گری باید ملاحظات جامعی را برای انتخاب یک فرآیند عملیات حرارتی مناسب به منظور دستیابی به خواص مکانیکی جامع مورد نیاز مشتریان انجام دهد.

4) اثر عملیات حرارتی بر سختی ریخته گری
هنگامی که سختی پذیری فولاد ریخته گری یکسان است، سختی فولاد ریخته گری پس از عملیات حرارتی می تواند تقریباً منعکس کننده استحکام فولاد ریختگی باشد. بنابراین، سختی می تواند به عنوان یک شاخص بصری برای تخمین عملکرد فولاد ریخته گری پس از عملیات حرارتی استفاده شود. به طور کلی، سختی ریخته گری فولاد کربن می تواند پس از عملیات حرارتی به 120 HBW - 280 HBW برسد.