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Schadensanalyse im Erwärmungsprozess der thermischen Oberflächenbehandlung

Die Oberflächenwärmebehandlung ist ein Metallwärmebehandlungsverfahren, das die mechanischen Eigenschaften der Oberflächenschicht durch Erwärmen und Abkühlen der Oberfläche des Stahlteils ändert.

Das Erhitzen während der Wärmebehandlung ist eine der Methoden. Dabei kann eine unsachgemäße Erwärmung zu folgenden Defekten führen:

①Fehler, die durch die Änderung des chemischen Zustands der äußeren Schicht des Rohlings aufgrund des Einflusses des Mediums verursacht werden, wie Oxidation, Entkohlung, Aufkohlung und Schwefelung, Kupferinfiltration usw.

② Defekte durch abnormale Veränderungen der internen Organisationsstruktur, wie Überhitzung, Überbrennen und Unterhitzen.

③Da die Temperatur im Rohling ungleichmäßig verteilt ist, sind die inneren Spannungen (z. B. Temperaturspannung, Strukturspannung) zu groß und der Rohling reißt. Hier sind einige der häufigsten Fehler, und der Rest kann in verwandten Beispielen gesehen werden.

1. Dekarbonisierung

Entkohlung bezieht sich auf das Phänomen, dass der Kohlenstoff der Oberflächenschicht des Metalls bei hoher Temperatur oxidiert wird, so dass der Kohlenstoffgehalt der Oberflächenschicht deutlich niedriger ist als der der Innenseite.

Die Tiefe der Entkohlungsschicht hängt von der Zusammensetzung des Stahls, der Zusammensetzung des Ofengases, der Temperatur und der Haltezeit bei dieser Temperatur ab. Das Erhitzen mit einer oxidierenden Atmosphäre neigt zur Entkohlung, Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt ist leicht zu entkohlen und Stahl mit hohem Siliziumgehalt ist ebenfalls leicht zu entkohlen.

Die Entkohlung verringert die Festigkeit und Ermüdungsleistung von Teilen und schwächt die Verschleißfestigkeit.

2. Kohlenstoff erhöhen

Der Schmiedens, die durch den Ölofen erhitzt werden, weisen oft eine Kohlenstofferhöhung auf der Oberfläche oder einem Teil der Oberfläche auf. Manchmal beträgt die Dicke der aufgekohlten Schicht 1.5 bis 1.6 mm, der Kohlenstoffgehalt der aufgekohlten Schicht beträgt etwa 1% (Massenanteil) und der Kohlenstoffgehalt lokaler Punkte übersteigt sogar 2% (Massenanteil), was zu einer Ledeburit-Struktur führt .

Dies ist hauptsächlich bei der Ölofenheizung der Fall, wenn die Position des Knüppels in der Nähe der Ölofendüse ist oder im Bereich, wo die beiden Düsen den Brennstoff kreuzen, da Öl und Luft nicht gut vermischt sind, ist die Verbrennung nicht vollständig, und das Ergebnis ist Eine reduzierende Aufkohlungsatmosphäre wird auf der Oberfläche des Rohlings gebildet, wodurch der Effekt der Oberflächenaufkohlung erzeugt wird.

Das Aufkohlen verschlechtert die Bearbeitungsleistung von Schmiedestücken und es ist leicht, das Messer beim Schneiden zu treffen.

Schadensanalyse im Erwärmungsprozess der thermischen Oberflächenbehandlung

3. Überhitzung

Unter Überhitzung versteht man das Phänomen, dass die Erwärmungstemperatur des Metallrohlings zu hoch ist, die Verweilzeit innerhalb des angegebenen Schmiede- und Wärmebehandlungstemperaturbereichs zu lang ist oder der Temperaturanstieg aufgrund des thermischen Effekts zu hoch ist.

Kohlenstoffstahl (hypoeutektoider oder übereutektoider Stahl) erscheint nach Überhitzung häufig als Widmanstätten-Gefüge. Nach Überhitzung von martensitischem Stahl tritt häufig eine intragranulare Textur auf, und Werkzeug- und Gesenkstähle sind oft durch eine Karbidverhornung gekennzeichnet, um die überhitzte Struktur zu bestimmen. Nachdem die Titanlegierung überhitzt ist, gibt es deutliche β-Phasen-Korngrenzen und eine gerade und schlanke Widmanstätten-Struktur. Nachdem der legierte Stahl überhitzt ist, kommt es zu einem steinförmigen Bruch oder einem streifenförmigen Bruch. Das überhitzte Gefüge aufgrund der groben Körnung führt zu einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Schlagzähigkeit.

Nach normaler Wärmebehandlung (Normalisieren, Abschrecken) von allgemein überhitztem Baustahl kann die Struktur verbessert und die Leistung wiederhergestellt werden. Diese Überhitzung wird oft als instabile Überhitzung bezeichnet; Während die starke Überhitzung von legiertem Baustahl normalisiert wird (einschließlich Hochtemperaturnormalisieren), Glühen oder Abschreckbehandlung, kann die überhitzte Struktur nicht vollständig beseitigt werden, diese Art der Überhitzung wird oft als stabile Überhitzung bezeichnet.

4. Überbrennen

Unter Überbrennen versteht man eine zu hohe Heiztemperatur des Metallknüppels oder eine zu lange Verweilzeit in der Hochtemperatur-Heizzone. Das Eutektikum des schmelzbaren Oxids wird zerstört, die Verbindung zwischen den Kristallkörnern wird zerstört und die Plastizität des Materials wird drastisch reduziert. Das stark verbrannte Metall reißt beim Eindicken mit einem einzigen Schlag und beim Herausziehen treten Querrisse im verbrannten Bereich auf.

Es gibt keine strikte Temperaturgrenze zwischen Überhitzung und Überhitzung. Im Allgemeinen wird das Überbrennen durch das Auftreten von Oxidation und Schmelzen der Kristallkörner beurteilt. Bei Kohlenstoffstahl schmilzt die Korngrenze beim Überbrennen, und beim Überbrennen des Werkzeugstahls (Schnellarbeitsstahl, Cr12-Stahl usw.) schmilzt die Korngrenze und es entsteht der fischgrätenartige Ledeburit. Beim Überbrennen der Aluminiumlegierung erscheinen der Korngrenzen-Schmelzdreieckbereich und die Umschmelzkugel. Nach dem Überbrennen von Schmiedeteilen sind diese oft irreparabel und müssen verschrottet werden.

5. Heizungsrisse

Beim Erhitzen von großen Stahlbarren mit großen Querschnittsabmessungen und hochlegierten Stählen und hochtemperaturlegierten Knüppeln mit schlechter Wärmeleitfähigkeit erzeugt der Knüppel bei zu hoher Erwärmungsgeschwindigkeit in der Niedertemperaturstufe aufgrund der großer Temperaturunterschied zwischen innen und außen. Außerdem weist der Rohling zu diesem Zeitpunkt aufgrund der niedrigen Temperatur eine schlechte Plastizität auf. Wenn der Wert der thermischen Spannung die Festigkeitsgrenze des Rohlings überschreitet, werden Wärmerisse erzeugt, die von der Mitte zum Umfang ausstrahlen, wodurch der gesamte Abschnitt reißt.

6, Kupfer spröde

Die Kupfersprödigkeit ist an der Oberfläche des Schmiedestücks rissig. Bei starker Vergrößerung ist hellgelbes Kupfer (oder Kupfermischkristall) entlang der Korngrenze verteilt.

Wenn der Knüppel erhitzt wird und die Kupferoxidschrotte im Ofen verbleiben, wird das Stahloxid bei hohen Temperaturen zu freiem Kupfer reduziert und die geschmolzenen Stahlatome dehnen sich entlang der Austenitkorngrenzen aus, wodurch die Verbindung zwischen den Körnern geschwächt wird. Darüber hinaus bildet sich bei einem hohen Kupfergehalt im Stahl [>2% (Massenanteil)] beim Erhitzen in einer oxidierenden Atmosphäre eine kupferreiche Schicht unter dem Eisenoxidzunder, die ebenfalls eine Stahlversprödung verursacht.

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