ข้อบกพร่องทั่วไปในการอบชุบแข็งและการชุบแข็ง

กระบวนการอบชุบด้วยความร้อนไม่สามารถแยกออกจาก สามประเด็นหลัก: การให้ความร้อน การรักษาอุณหภูมิ และการทำให้เย็นได้ ในรายละเอียด รวมถึง อุณหภูมิการให้ความร้อน อัตราการให้ความร้อน ระยะเวลาการรักษาอุณหภูมิ อัตราการทำให้เย็น และแน่นอน ปัญหาบรรยากาศดังนั้น เมื่อเกิดปัญหาขึ้น เราจะวิเคราะห์สาเหตุจากแง่มุมเหล่านี้เป็นประจำ

การอบชุบแข็งและการชุบแข็งมักจะทดสอบตัวชี้วัดเหล่านี้: ลักษณะพื้นผิวผลิตภัณฑ์ ความแข็งพื้นผิว ความแข็งแกน ความลึกของชั้นอบชุบแข็ง (ความลึกของชั้นแข็งตัวที่มีประสิทธิภาพ ความลึกของชั้นแข็งตัวทั้งหมด) โครงสร้างจุลภาค และการเสียรูป เราจะแบ่งปันมุมมองของเราเกี่ยวกับตัวชี้วัดเหล่านี้

1 ปัญหาลักษณะภายนอก

1.1, เกล็ดออกไซด์: ส่วนใหญ่เกิดจากการรั่วของอุปกรณ์ ก๊าซพาหะที่ไม่บริสุทธิ์ หรือน้ำ และต้องหาสาเหตุจากอุปกรณ์และวัตถุดิบ

1.2, ปัญหาที่น่ารำคาญที่สุดอีกประการหนึ่งคือปัญหาจุดสี ซึ่งเป็นข้อกำหนดใหม่ที่ท้าทายสำหรับการอบชุบในปัจจุบัน สาเหตุมีความซับซ้อนและลึกซึ้งมาก

2 ความแข็งไม่เป็นไปตามข้อกำหนด

2.1, ความแข็งสูง (ไม่ได้กล่าวถึง)

2.2, ความแข็งต่ำ: มีสองสถานการณ์ สถานการณ์หนึ่งคือการอบชุบแข็งไม่เป็นไปตามข้อกำหนด สาเหตุอาจเกิดจากชั้นอบชุบแข็งตื้นเกินไปและไม่ตรงตามข้อกำหนดของแบบ (การอบชุบแข็งไม่ทะลุ) หรือมาตราส่วนการตรวจจับที่เลือกเกินช่วงความคลาดเคลื่อนของชั้นอบชุบแข็งที่มีอยู่ และชั้นอบชุบแข็งทะลุ

วิธีแก้ไข: การแทรกซึมใหม่ มาตราส่วนการตรวจจับตาม JBT 6050-2006 "กฎทั่วไปสำหรับการตรวจสอบความแข็งของการอบชุบด้วยความร้อนของชิ้นส่วนเหล็ก" ความลึกของชั้นอบชุบแข็งเป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิ เวลา และศักย์คาร์บอน

จากปัจจัยข้างต้น คุณสามารถพิจารณาเพิ่มอุณหภูมิการให้ความร้อน ยืดระยะเวลาการรักษาอุณหภูมิ และเพิ่มศักย์คาร์บอนในการอบชุบแข็งเพื่อจัดการกับมัน (แน่นอน การปรับพารามิเตอร์แต่ละตัวควรผสมผสานอย่างเต็มที่กับข้อกำหนดของอุปกรณ์และผลิตภัณฑ์ของตนเอง) อาจเกิดจากเนื้อเยื่อที่ไม่ใช่มาตรการบนพื้นผิว

อีกสถานการณ์หนึ่งคือความแข็งต่ำ นั่นคือ การอบชุบแข็งเป็นไปตามข้อกำหนด แต่การชุบแข็งไม่เป็นไปตามข้อกำหนด พูดง่ายๆ คือ ไม่ได้ชุบแข็ง

สถานการณ์นี้ซับซ้อนที่สุด ดังคำกล่าวที่ว่า: การอบชุบด้วยความร้อนสามในสิบขึ้นอยู่กับการให้ความร้อน และเจ็ดในสิบขึ้นอยู่กับการทำให้เย็น นอกจากนี้ยังสะท้อนถึงตำแหน่งของกระบวนการทำให้เย็นในกระบวนการอบชุบด้วยความร้อน

2.3. ความแข็งไม่สม่ำเสมอ: อุณหภูมิเตาอบสม่ำเสมอ (ส่งผลต่อความสม่ำเสมอของการอบชุบแข็ง) โครงสร้างอุปกรณ์ การไหลเวียนของบรรยากาศ การบรรจุเตาอบ (ส่งผลต่อความสม่ำเสมอของการอบชุบแข็งและการชุบแข็ง)

2.4. ความแข็งแกนไม่เป็นไปตามข้อกำหนด

ความแข็งสูง: อุณหภูมิการชุบแข็งสูง ความสามารถในการแข็งตัวของวัสดุดีเกินไป การผสมคาร์บอนและโลหะผสมสูงเกินไป อัตราการทำให้เย็นปานกลาง

ความแข็งต่ำ: ตรงกันข้าม

3 ชั้นอบชุบแข็งหรือชั้นแข็งตัวที่มีประสิทธิภาพลึกหรือตื้น

ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ความลึกของชั้นอบชุบแข็งเป็นฟังก์ชันที่ครอบคลุมของอุณหภูมิ เวลา และความเข้มข้นของคาร์บอน ในการแก้ปัญหานี้ เราต้องเริ่มต้นจากอุณหภูมิการให้ความร้อน อัตราการให้ความร้อน ระยะเวลาการรักษาอุณหภูมิ อัตราการทำให้เย็น และการควบคุมความเข้มข้นของคาร์บอนที่ไล่ระดับในชั้นอบชุบแข็ง

ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้น เวลานานขึ้น ศักย์คาร์บอนสูงขึ้น ชั้นอบชุบแข็งก็จะยิ่งลึกขึ้น และในทางกลับกัน แต่ในความเป็นจริงมันมากกว่านั้นมาก

ในการออกแบบกระบวนการอบชุบแข็ง เราต้องพิจารณาอุปกรณ์ การบรรจุเตาอบ ลักษณะน้ำมัน โครงสร้างจุลภาค ความสามารถในการแข็งตัวของวัสดุ ความเข้มข้นของคาร์บอนที่ไล่ระดับในชั้นอบชุบแข็ง และอัตราการทำให้เย็น

สามารถวิเคราะห์ได้โดยอ้างอิงจากสถานการณ์ความแข็งต่ำก่อนหน้านี้ และจะไม่ให้คำอธิบายเพิ่มเติม

4 โครงสร้างจุลภาค

มาร์เทนไซต์เกินมาตรฐาน: เม็ดวัตถุดิบหยาบ หรือไม่ได้ทำให้เป็นปกติ และอุณหภูมิการอบชุบแข็งสูงเกินไป

วิธีแก้ไข: ทำให้เป็นปกติหรือทำให้เป็นปกติหลายครั้ง (แนะนำให้อุณหภูมิทำให้เป็นปกติสูงกว่าอุณหภูมิการอบชุบแข็ง 20-30°C) หากเงื่อนไขเอื้ออำนวย ให้พิจารณาให้ความร้อนใหม่และชุบแข็งหลังจากการอบชุบแข็งและทำให้เย็นช้าๆ

ออสเทนไนต์ตกค้างเกินมาตรฐาน: อุณหภูมิการชุบแข็งสูงเกินไป และปริมาณคาร์บอนในออสเทนไนต์สูงเกินไป (ศักย์คาร์บอนสูงเกินไป)

วิธีแก้ไข: การแพร่กระจายเต็มที่ หากเงื่อนไขเอื้ออำนวย สามารถลดอุณหภูมิการชุบแข็ง ให้ความร้อนใหม่และชุบแข็งหลังการอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูง หรือทำการบำบัดด้วยความเย็นจัด

คาร์ไบด์เกินมาตรฐาน: ปริมาณคาร์บอนในออสเทนไนต์สูงเกินไป (ศักย์คาร์บอนสูงเกินไป) และกระบวนการทำให้เย็นช้าเกินไปทำให้เกิดคาร์ไบด์

วิธีแก้ไข: การแพร่กระจายเต็มที่ ควบคุมอัตราการทำให้เย็น ลดความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างการอบชุบแข็งและการชุบแข็งหากเงื่อนไขเอื้ออำนวย และใช้การชุบแข็งที่อุณหภูมิต่ำหรืออุณหภูมิต่ำกว่าเล็กน้อยให้น้อยที่สุด

หากต้องใช้กระบวนการนี้ ต้องควบคุมการบรรจุเตาอบ ลองนึกภาพ: ใช้อุปกรณ์เดียวกันสำหรับการอบชุบแข็งที่ 920°C และการชุบแข็งที่ 820°C ด้วยการบรรจุเตาอบ 1000 กก. และ 600 กก. ความเร็วในการทำให้เย็นจะเท่ากันหรือไม่? อันไหนใช้เวลานานกว่ากัน? ระดับคาร์ไบด์อันไหนสูงกว่า?

5 การออกซิเดชันภายในและภายนอก

การออกซิเดชันภายใน: เป็นปฏิกิริยาของธาตุผสม เช่น โครเมียม แมงกานีส และโมลิบดีนัมในเหล็กกับบรรยากาศออกซิไดซ์ในบรรยากาศ (ส่วนใหญ่คือออกซิเจน น้ำ และคาร์บอนไดออกไซด์) ซึ่งทำให้ธาตุผสมในเมทริกซ์หมดไป ส่งผลให้ความสามารถในการแข็งตัวของวัสดุลดลง

ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ คุณจะเห็นโครงสร้างตาข่ายสีดำ ซึ่งจริงๆ แล้วคือโครงสร้างโทรสไทต์ที่ได้จากการหมดไปของธาตุผสมในเมทริกซ์ ทำให้ความสามารถในการแข็งตัวลดลง

วิธีแก้ไขคือหาวิธีเพิ่มความเร็วในการทำให้เย็นของตัวกลาง เพิ่มความเข้มข้นของการชุบแข็ง และลดบรรยากาศออกซิไดซ์ในเตาอบ (เพื่อให้แน่ใจว่าวัตถุดิบและวัสดุเสริมสำหรับการอบชุบแข็งบริสุทธิ์ ลดปริมาณอากาศปรับสมดุลให้น้อยที่สุด ควบคุมปริมาณน้ำของอากาศปรับสมดุล ตรวจสอบให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ไม่รั่ว และการระบายอากาศเพียงพอ) อุปกรณ์ทั่วไปกำจัดได้ยาก

กล่าวกันว่าอุปกรณ์อบชุบแข็งแบบสุญญากาศแรงดันต่ำสามารถกำจัดได้ทั้งหมด เนื่องจากฉันยังไม่ได้สัมผัสจริง จึงยากที่จะแสดงความคิดเห็น นอกจากนี้ การยิงระเบิดอย่างแรงยังสามารถลดระดับการออกซิเดชันภายในได้

ฉันได้ปรึกษาความคิดเห็นของผู้เชี่ยวชาญบางคน บางคนเชื่อว่าแอมโมเนียมากเกินไปในการอบชุบแข็งด้วยคาร์บอนไนไตรด์จะทำให้เกิดมาร์เทนไซต์ที่ไม่ใช่มาตรการอย่างรุนแรงเช่นกัน อุตสาหกรรมเครื่องจักรกลต่างประเทศให้ความสำคัญกับการออกซิเดชันภายในอย่างมาก โดยเฉพาะอุตสาหกรรมเฟือง ในประเทศจีน โดยทั่วไปต้องการความลึกไม่เกิน 0.02 มม. จึงจะถือว่ามีคุณสมบัติ

มาร์เทนไซต์ที่ไม่ใช่มาตรการ: ชั้นอบชุบแข็งปรากฏโครงสร้างมาร์เทนไซต์ที่ไม่ใช่มาตรการบนพื้นผิวหลังจากการชุบแข็งเนื่องจากปัญหาการอบชุบแข็งหรือการชุบแข็ง เช่น เฟอร์ไรต์ ไบไนต์ และแน่นอน โทรสไทต์ชนิดออกซิเดชันภายใน กลไกการเกิดคล้ายกับการออกซิเดชันภายใน และวิธีแก้ไขก็คล้ายกัน

6 ปัญหาการเสียรูป

นี่เป็นปัญหาระบบและเป็นปัญหาที่น่ารำคาญที่สุดสำหรับผู้ที่ทำงานด้านการอบชุบด้วยความร้อน รับประกันจากหลายแง่มุมของวัตถุดิบ กระบวนการ และตัวกลางในการทำให้เย็น เนื้อหาข้างต้นอิงจากประสบการณ์ส่วนตัวเท่านั้น หากมีความไม่ถูกต้องใดๆ โปรดแก้ไข ขอขอบคุณ