Дефиницијата и целта на гаснењето
Челикот се загрева до температура над критичната точка Ac3 (хипоеутектоиден челик) или Ac1 (хипереутектоиден челик), се чува одреден временски период за целосно или делумно да се аустенизира, а потоа се лади со брзина поголема од критичната брзина на гаснење. Процесот на термичка обработка што го трансформира преладениот аустенит во мартензит или долен баинит се нарекува гаснење.
Целта на калењето е да се трансформира преладениот аустенит во мартензит или баинит за да се добие структура од мартензит или понизок баинит, која потоа се комбинира со калење на различни температури за значително подобрување на цврстината, тврдоста и отпорноста на челикот. Отпорност на абење, цврстина на замор и жилавост итн., за да се задоволат различните барања за употреба на различни механички делови и алатки. Калењето може да се користи и за да се задоволат посебните физички и хемиски својства на одредени специјални челици, како што се феромагнетизмот и отпорноста на корозија.
Кога челичните делови се ладат во медиум за гаснење со промени во физичката состојба, процесот на ладење генерално е поделен на следниве три фази: фаза на парен филм, фаза на вриење и фаза на конвекција.
Стврдливост на челик
Стврдливоста и стврдливоста се два индикатори за перформанси што ја карактеризираат способноста на челикот да се подложи на калење. Тие се исто така важна основа за избор и употреба на материјал.
1. Концепти на стврдливост и стврдливост
Стврднувањето е способност на челикот да постигне највисока тврдост што може да ја постигне кога се гаси и стврднува под идеални услови. Главниот фактор што ја одредува стврднувањето на челикот е содржината на јаглерод во челикот. Попрецизно, тоа е содржината на јаглерод растворен во аустенит за време на гаснењето и загревањето. Колку е поголема содржината на јаглерод, толку е поголема стврднувањето на челикот. Легирачките елементи во челикот имаат мало влијание врз стврднувањето, но имаат значително влијание врз стврднувањето на челикот.
Стврднувањето се однесува на карактеристиките што ја одредуваат длабочината на стврднувањето и распределбата на тврдоста на челикот под одредени услови. Тоа е, способноста да се добие длабочината на стврднатиот слој кога челикот се гаси. Тоа е вродено својство на челикот. Стврднувањето всушност ја одразува леснотијата со која аустенит се трансформира во мартензит кога челикот се гаси. Таа е главно поврзана со стабилноста на преладениот аустенит на челикот или со критичната брзина на ладење при гаснење на челикот.
Исто така, треба да се истакне дека стврднувањето на челикот мора да се разликува од ефективната длабочина на стврднување на челичните делови под специфични услови на калење. Стврднувањето на челикот е вродено својство на самиот челик. Таа зависи само од сопствените внатрешни фактори и нема никаква врска со надворешни фактори. Ефективната длабочина на стврднувањето на челикот не зависи само од стврднувањето на челикот, туку зависи и од употребениот материјал. Таа е поврзана со надворешни фактори како што се медиумот за ладење и големината на обработуваниот дел. На пример, под исти услови на аустенитирање, стврднувањето на истиот челик е исто, но ефективната длабочина на стврднувањето на калењето со вода е поголема од онаа на калењето со масло, а малите делови се помали од калењето со масло. Ефективната длабочина на стврднувањето на големите делови е голема. Ова не може да се каже дека калењето со вода има поголема стврднливост од калењето со масло. Не може да се каже дека малите делови имаат поголема стврднливост од големите делови. Може да се види дека за да се процени стврднувањето на челикот, влијанието на надворешните фактори како што се обликот, големината, медиумот за ладење итн. мора да се елиминира.
Дополнително, бидејќи стврдливоста и стврдливоста се два различни концепта, челикот со висока тврдост по калењето не мора нужно да има висока стврдливост; а челикот со ниска тврдост може да има и висока стврдливост.
2. Фактори што влијаат на стврднувањето
Стврдливоста на челикот зависи од стабилноста на аустенит. Секој фактор што може да ја подобри стабилноста на преладениот аустенит, да ја помести кривата C надесно и со тоа да ја намали критичната брзина на ладење, може да ја подобри стврдливоста на челикот со висока цврстина. Стабилноста на аустенит главно зависи од неговиот хемиски состав, големината на зрната и униформноста на составот, кои се поврзани со хемискиот состав на челикот и условите на загревање.
3. Метод на мерење на стврдливост
Постојат многу методи за мерење на стврдливоста на челикот, најчесто користени се методот на мерење на критичен дијаметар и методот на тестирање на крајна стврдливост.
(1) Метод на мерење на критичен дијаметар
Откако челикот ќе се изгаси во одредена средина, максималниот дијаметар кога јадрото добива структура од целиот мартензит или 50% мартензит се нарекува критичен дијаметар, претставен со Dc. Методот за мерење на критичниот дијаметар е да се направи серија од тркалезни прачки со различни дијаметри, и по изгаснувањето, да се измери кривата на тврдоста U распределена по дијаметарот на секој дел од примерокот и да се пронајде прачката со полумартензитна структура во центарот. Дијаметарот на тркалезната прачка е критичниот дијаметар. Колку е поголем критичниот дијаметар, толку е поголема стврдливоста на челикот.
(2) Метод на тестирање со гаснење на крајот
Методот на тестирање со калење на крајот користи примерок со стандардна големина (Ф25mm×100mm). По аустенитизацијата, вода се прска на едниот крај од примерокот со специјална опрема за да се излади. По ладењето, тврдоста се мери по должината на правецот на оската - од крајот ладен со вода. Метод на тестирање за крива на врска на растојание. Методот на тестирање со калење на крајот е еден од методите за одредување на стврдливоста на челикот. Неговите предности се едноставното работење и широкиот опсег на примена.
4. Калење на стрес, деформација и пукање
(1) Внатрешен стрес на обработуваниот дел за време на гаснењето
Кога работното парче брзо се лади во медиумот за гаснење, бидејќи работното парче има одредена големина и коефициентот на топлинска спроводливост е исто така одредена вредност, ќе се појави одреден температурен градиент по должината на внатрешниот дел од работното парче за време на процесот на ладење. Температурата на површината е ниска, температурата на јадрото е висока, а површинските и јадрото се високи. Постои температурна разлика. За време на процесот на ладење на работното парче, постојат и два физички феномена: едниот е термичка експанзија, со опаѓање на температурата, должината на линијата на работното парче ќе се намали; другиот е трансформација на аустенит во мартензит кога температурата ќе се спушти до точката на трансформација на мартензит, што ќе го зголеми специфичниот волумен. Поради температурната разлика за време на процесот на ладење, количината на термичка експанзија ќе биде различна на различни делови по должината на пресекот на работното парче, а внатрешен стрес ќе се генерира во различни делови од работното парче. Поради постоењето на температурни разлики во рамките на работното парче, може да има и делови каде што температурата опаѓа побрзо од точката каде што се појавува мартензитот. Трансформацијата, волуменот се шири, а деловите со висока температура се сè уште повисоки од точката и сè уште се во аустенитска состојба. Овие различни делови, исто така, ќе генерираат внатрешен стрес поради разликите во специфичните промени на волуменот. Затоа, за време на процесот на гаснење и ладење може да се генерираат два вида внатрешен стрес: едниот е термички стрес; другиот е стрес на ткивото.
Според карактеристиките на времето на постоење на внатрешниот стрес, тој може да се подели и на моментален стрес и преостанат стрес. Внатрешниот стрес генериран од обработеното парче во одреден момент за време на процесот на ладење се нарекува моментален стрес; откако обработеното парче ќе се излади, стресот што останува во него се нарекува преостанат стрес.
Термичкиот стрес се однесува на стресот предизвикан од неконзистентна термичка експанзија (или ладна контракција) поради температурни разлики во различни делови од работното парче кога се загрева (или лади).
Сега земете цврст цилиндар како пример за да ги илустрирате правилата за формирање и промена на внатрешниот стрес за време на процесот на ладење. Овде се дискутира само за аксијалниот стрес. На почетокот на ладењето, бидејќи површината се лади брзо, температурата е ниска и се собира многу, додека јадрото се лади, температурата е висока, а собирањето е мало. Како резултат на тоа, површината и внатрешноста се меѓусебно ограничени, што резултира со затегнувачки стрес на површината, додека јадрото е под притисок. Како што продолжува ладењето, температурната разлика помеѓу внатрешноста и надворешноста се зголемува, а внатрешниот стрес исто така се зголемува соодветно. Кога стресот се зголемува за да ја надмине границата на истегнување на оваа температура, се јавува пластична деформација. Бидејќи дебелината на срцето е поголема од онаа на површината, срцето секогаш прво се собира аксијално. Како резултат на пластичната деформација, внатрешниот стрес повеќе не се зголемува. По ладењето до одреден временски период, намалувањето на температурата на површината постепено ќе се забави, а неговото собирање исто така постепено ќе се намалува. Во овој момент, јадрото сè уште се собира, така што затегнувачкиот стрес на површината и компресивниот стрес на јадрото постепено ќе се намалуваат сè додека не исчезнат. Сепак, како што продолжува ладењето, површинската влажност станува сè помала и помала, а количината на собирање станува сè помала, или дури и престанува да се собира. Бидејќи температурата во јадрото е сè уште висока, тоа ќе продолжи да се собира, и конечно ќе се формира компресивен стрес на површината на обработуваното парче, додека јадрото ќе има затегнувачки стрес. Меѓутоа, бидејќи температурата е ниска, пластичната деформација не е лесна за појава, па затоа овој стрес ќе се зголемува како што продолжува ладењето. Тој продолжува да се зголемува и конечно останува во обработуваното парче како преостанат стрес.
Може да се види дека термичкиот стрес за време на процесот на ладење првично предизвикува истегнување на површинскиот слој и компресија на јадрото, а преостанатиот преостанат стрес е компресијата на површинскиот слој и истегнувањето на јадрото.
Накратко, термичкиот стрес генериран за време на ладењето со гаснење е предизвикан од температурната разлика во напречниот пресек за време на процесот на ладење. Колку е поголема брзината на ладење и колку е поголема температурната разлика во напречниот пресек, толку е поголем генерираниот термички стрес. Под исти услови на медиумот за ладење, колку е повисока температурата на загревање на работното парче, толку е поголема големината, толку е помала топлинската спроводливост на челикот, толку е поголема температурната разлика во рамките на работното парче и толку е поголем термичкиот стрес. Ако работното парче се лади нерамномерно на висока температура, тоа ќе биде искривено и деформирано. Ако моменталниот затегнувачки стрес генериран за време на процесот на ладење на работното парче е поголем од затегнувачката цврстина на материјалот, ќе се појават пукнатини при гаснење.
Фазниот трансформациски стрес се однесува на стресот предизвикан од различното време на фазната трансформација во различни делови од работниот дел за време на процесот на термичка обработка, познат и како ткивен стрес.
За време на гаснењето и брзото ладење, кога површинскиот слој се лади до Ms точката, се јавува мартензитна трансформација и предизвикува волуменска експанзија. Меѓутоа, поради опструкцијата на јадрото кое сè уште не е подложено на трансформација, површинскиот слој генерира компресивен стрес, додека јадрото има затегнувачки стрес. Кога стресот е доволно голем, тоа ќе предизвика деформација. Кога јадрото се лади до Ms точката, тоа исто така ќе претрпи мартензитна трансформација и ќе се прошири по волумен. Меѓутоа, поради ограничувањата на трансформираниот површински слој со ниска пластичност и висока цврстина, неговиот последен преостанат стрес ќе биде во форма на површински напон, а јадрото ќе биде под притисок. Може да се види дека промената и конечната состојба на стресот на фазна трансформација се токму спротивни на термичкиот стрес. Покрај тоа, бидејќи стресот на фазна промена се јавува на ниски температури со ниска пластичност, деформацијата е тешка во овој момент, па стресот на фазна промена е поверојатно да предизвика пукање на работното парче.
Постојат многу фактори кои влијаат на големината на фазниот трансформациски стрес. Колку е побрза брзината на ладење на челикот во температурниот опсег на мартензитна трансформација, колку е поголема големината на челичниот дел, толку е полоша топлинската спроводливост на челикот, колку е поголем специфичниот волумен на мартензитот, толку е поголем фазниот трансформациски стрес. Колку станува поголем. Покрај тоа, фазниот трансформациски стрес е поврзан и со составот на челикот и стврднувањето на челикот. На пример, високојаглеродниот високолегиран челик го зголемува специфичниот волумен на мартензитот поради неговата висока содржина на јаглерод, што треба да го зголеми фазниот трансформациски стрес на челикот. Меѓутоа, како што се зголемува содржината на јаглерод, точката Ms се намалува и има голема количина на задржан аустенит по гаснењето. Неговата волуменска експанзија се намалува и преостанатиот стрес е низок.
(2) Деформација на обработуваниот дел за време на гаснењето
За време на гаснењето, постојат два главни вида на деформација на работното парче: едната е промена во геометрискиот облик на работното парче, која се манифестира како промени во големината и обликот, честопати наречена искривување на деформација, која е предизвикана од стрес на гаснење; другата е волуменска деформација, која се манифестира како пропорционално проширување или контракција на волуменот на работното парче, што е предизвикано од промената на специфичниот волумен за време на фазната промена.
Деформацијата на искривување, исто така, вклучува деформација на обликот и деформација на извиткување. Деформацијата на извиткување е главно предизвикана од неправилно поставување на обработуваното парче во печката за време на загревањето или недостаток на третман за обликување по корекција на деформацијата пред гаснење или нерамномерно ладење на различни делови од обработуваното парче кога обработуваното парче се лади. Оваа деформација може да се анализира и реши за специфични ситуации. Следново главно ги разгледува деформациите на волуменот и деформациите на обликот.
1) Причини за гаснење на деформација и нејзините променливи правила
Деформација на волуменот предизвикана од структурна трансформација Структурната состојба на обработуваниот дел пред гаснењето е генерално перлитна, односно мешана структура од ферит и цементит, а по гаснењето е мартензитна структура. Различните специфични волумени на овие ткива ќе предизвикаат промени во волуменот пред и по гаснењето, што резултира со деформација. Сепак, оваа деформација само предизвикува пропорционално ширење и контракција на обработуваниот дел, така што не ја менува формата на обработуваниот дел.
Покрај тоа, колку повеќе мартензит има во структурата по термичката обработка, или колку е поголема содржината на јаглерод во мартензитот, толку е поголема неговата волуменска експанзија, а колку е поголема количината на задржан аустенит, толку е помала волуменската експанзија. Затоа, промената на волуменот може да се контролира со контролирање на релативната содржина на мартензит и преостанатиот мартензит за време на термичката обработка. Ако се контролира правилно, волуменот ниту ќе се прошири ниту ќе се намали.
Деформација на обликот предизвикана од термички стрес Деформацијата предизвикана од термички стрес се јавува во области со висока температура каде што границата на истегнување на челичните делови е ниска, пластичноста е висока, површината брзо се лади, а температурната разлика помеѓу внатрешноста и надворешноста на обработуваниот дел е најголема. Во ова време, моменталниот термички стрес е површинскиот затегнувачки стрес и компресивниот стрес на јадрото. Бидејќи температурата на јадрото е висока во ова време, границата на истегнување е многу помала од површината, па затоа се манифестира како деформација под дејство на повеќенасочен компресивен стрес, односно коцката е сферична во насока. Разновидност. Резултатот е дека поголемиот се собира, додека помалиот се шири. На пример, долг цилиндар се скратува во насока на должината и се шири во насока на дијаметарот.
Деформација на обликот предизвикана од стрес на ткивото Деформацијата предизвикана од стрес на ткивото се јавува и во раниот момент кога стресот на ткивото е максимален. Во овој момент, температурната разлика на пресекот е голема, температурата на јадрото е повисока, сè уште е во аустенитна состојба, пластичноста е добра, а границата на истегнување е ниска. Моменталниот стрес на ткивото е површински компресивен стрес и затегнувачки стрес на јадрото. Затоа, деформацијата се манифестира како издолжување на јадрото под дејство на повеќенасочен затегнувачки стрес. Резултатот е дека под дејство на стрес на ткивото, поголемата страна на работното парче се издолжува, додека помалата страна се скратува. На пример, деформацијата предизвикана од стрес на ткивото во долг цилиндар е издолжување по должина и намалување на дијаметарот.
Табелата 5.3 ги прикажува правилата за деформација при гаснење на различни типични челични делови.
2) Фактори што влијаат на деформацијата на гаснење
Факторите што влијаат на деформацијата на гаснење се главно хемискиот состав на челикот, оригиналната структура, геометријата на деловите и процесот на термичка обработка.
3) Гаснење на пукнатини
Пукнатините кај деловите главно се јавуваат во доцната фаза на гаснење и ладење, односно откако мартензитната трансформација е во основа завршена или по целосно ладење, се јавува кршливо кршење бидејќи затегнувачкиот напон кај деловите ја надминува цврстината на кршење на челикот. Пукнатините обично се нормални на насоката на максималната затезна деформација, па затоа различните форми на пукнатини кај деловите главно зависат од состојбата на распределба на напрегањето.
Вообичаени типови на пукнатини при гаснење: Лонгитудиналните (аксијалните) пукнатини главно се создаваат кога тангенцијалниот затегнувачки напон ја надминува цврстината на кинење на материјалот; попречните пукнатини се формираат кога големиот аксијален затегнувачки напон формиран на внатрешната површина на делот ја надминува цврстината на кинење на материјалот. Пукнатини; мрежестите пукнатини се формираат под дејство на дводимензионален затегнувачки напон на површината; лупечките пукнатини се јавуваат во многу тенок стврднат слој, што може да се појави кога напонот нагло се менува и прекумерниот затегнувачки напон дејствува во радијална насока. Вид на пукнатина.
Лонгитудиналните пукнатини се нарекуваат и аксијални пукнатини. Пукнатините се јавуваат при максимален затегнувачки напон во близина на површината на делот и имаат одредена длабочина кон центарот. Насоката на пукнатините е генерално паралелна со оската, но насоката може да се промени и кога има концентрација на напрегање во делот или кога има внатрешни структурни дефекти.
Откако обработуваниот дел ќе биде целосно изгасен, склони се кон појава на лонгитудинални пукнатини. Ова е поврзано со големиот тангенцијален затегнувачки напон на површината на изгасениот обработуван дел. Како што се зголемува содржината на јаглерод во челикот, се зголемува и тенденцијата за формирање лонгитудинални пукнатини. Нискојаглеродниот челик има мал специфичен волумен на мартензит и силен термички напон. Постои голем преостанат компресивен напон на површината, па затоа не е лесно да се изгаси. Како што се зголемува содржината на јаглерод, површинскиот компресивен напон се намалува, а структурниот напон се зголемува. Во исто време, врвниот затегнувачки напон се движи кон површинскиот слој. Затоа, високојаглеродниот челик е склонен кон лонгитудинални пукнатини при изгаснување кога се прегрева.
Големината на деловите директно влијае на големината и распределбата на преостанатиот стрес, а нивната тенденција за пукање при гаснење е исто така различна. Лонгитудиналните пукнатини исто така лесно се формираат со гаснење во рамките на опасниот опсег на големина на пресек. Покрај тоа, блокирањето на челичните суровини често предизвикува лонгитудинални пукнатини. Бидејќи повеќето челични делови се направени со валање, незлатните инклузии, карбиди итн. во челикот се распределуваат по должината на правецот на деформација, предизвикувајќи челикот да биде анизотропен. На пример, ако челикот за алати има структура слична на лента, неговата попречна цврстина на кршење по гаснењето е 30% до 50% помала од лонгитудиналната цврстина на кршење. Ако постојат фактори како што се незлатни инклузии во челикот кои предизвикуваат концентрација на стрес, дури и ако тангенцијалниот стрес е поголем од аксијалниот стрес, лонгитудиналните пукнатини лесно се формираат под услови на низок стрес. Поради оваа причина, строгата контрола на нивото на неметални инклузии и шеќер во челикот е важен фактор во спречувањето на пукнатини при гаснење.
Карактеристиките на внатрешната распределба на напрегањата кај попречните пукнатини и лачните пукнатини се: површината е подложена на компресивен напон. По напуштањето на површината на одредено растојание, компресивниот напон се менува во голем затегнувачки напон. Пукнатината се јавува во областа на затегнувачкиот напон, а потоа кога внатрешниот напон се шири на површината на делот само ако се прераспредели или кршливоста на челикот дополнително се зголеми.
Попречните пукнатини често се јавуваат кај големи делови од вратило, како што се ролери, ротори на турбини или други делови од вратило. Карактеристиките на пукнатините се дека тие се нормални на насоката на оската и се кршат одвнатре кон надвор. Тие често се формираат пред да се стврднат и се предизвикани од термички стрес. Големите кованици често имаат металуршки дефекти како што се пори, инклузии, ковачки пукнатини и бели дамки. Овие дефекти служат како почетна точка на кршење и кршење под дејство на аксијален затегнувачки стрес. Лачните пукнатини се предизвикани од термички стрес и обично се распределени во облик на лак на деловите каде што обликот на делот се менува. Тие главно се јавуваат во внатрешноста на обработуваниот дел или во близина на остри рабови, жлебови и дупки, и се распределени во облик на лак. Кога делови од високојаглероден челик со дијаметар или дебелина од 80 до 100 mm или повеќе не се гаснат, површината ќе покаже компресивен стрес, а центарот ќе покаже затегнувачки стрес. Напрегањето, максималниот затегнувачки стрес, се јавува во преодната зона од стврднатиот слој до нестврднатиот слој, а лачните пукнатини се јавуваат во овие области. Покрај тоа, брзината на ладење на острите рабови и агли е брза и сите се гаснат. При премин кон нежни делови, односно кон нестврдната област, тука се појавува зоната на максимален затегнувачки стрес, па затоа е склона кон појава на лачни пукнатини. Брзината на ладење во близина на дупката на иглата, жлебот или централната дупка на работниот дел е бавна, соодветниот стврднат слој е тенок, а затегнувачкиот стрес во близина на стврднатата преодна зона лесно може да предизвика лачни пукнатини.
Ретикуларните пукнатини, познати и како површински пукнатини, се површински пукнатини. Длабочината на пукнатината е плитка, генерално околу 0,01~1,5 mm. Главната карактеристика на овој вид пукнатина е тоа што произволната насока на пукнатината нема никаква врска со обликот на делот. Многу пукнатини се поврзани едни со други за да формираат мрежа и се широко распространети. Кога длабочината на пукнатината е поголема, како на пример повеќе од 1 mm, карактеристиките на мрежата исчезнуваат и стануваат случајно ориентирани или лонгитудинално распределени пукнатини. Мрежните пукнатини се поврзани со состојбата на дводимензионален затегнувачки стрес на површината.
Деловите од челик со висока содржина на јаглерод или карбуризиран челик со декарбуризиран слој на површината се склони кон формирање мрежести пукнатини за време на гаснењето. Ова е затоа што површинскиот слој има помала содржина на јаглерод и помал специфичен волумен од внатрешниот слој на мартензит. За време на гаснењето, површинскиот слој на карбидот е подложен на затегнувачки стрес. Деловите чиј дефосфоризирачки слој не е целосно отстранет за време на механичката обработка, исто така, ќе формираат мрежести пукнатини за време на гаснење со висока фреквенција или пламен. За да се избегнат вакви пукнатини, квалитетот на површината на деловите треба строго да се контролира, а оксидационото заварување треба да се спречи за време на термичката обработка. Покрај тоа, откако калапот за ковање ќе се користи одреден временски период, пукнатините од термички замор што се појавуваат во ленти или мрежи во шуплината и пукнатините во процесот на мелење на гасените делови припаѓаат на оваа форма.
Лупечките пукнатини се јавуваат во многу тесен дел од површинскиот слој. Компресивниот стрес дејствува во аксијални и тангенцијални насоки, а затегнувачкиот стрес се јавува во радијална насока. Пукнатините се паралелни со површината на делот. Лупењето на стврднатиот слој по површинското гаснење и ладењето на деловите од карбуризација припаѓа на такви пукнатини. Неговата појава е поврзана со нерамната структура во стврднатиот слој. На пример, откако легираниот карбуриран челик се лади со одредена брзина, структурата во карбуризираниот слој е: надворешен слој од екстремно фин перлит + карбид, а подслојот е мартензит + остаток аустенит, внатрешниот слој е фин перлит или екстремно фина перлитна структура. Бидејќи специфичниот волумен на формирањето на подслојот мартензит е најголем, резултатот од волуменската експанзија е дека компресивниот стрес дејствува на површинскиот слој во аксијални и тангенцијални насоки, а затегнувачкиот стрес се јавува во радијална насока, а мутацијата на стресот се јавува кон внатрешноста, преминувајќи во состојба на компресивен стрес, а лупечките пукнатини се јавуваат во екстремно тенки области каде што стресот се менува нагло. Општо земено, пукнатините се кријат внатре паралелно со површината, а во потешки случаи може да предизвикаат лупење на површината. Ако брзината на ладење на карбуризираните делови се забрза или намали, во карбуризираниот слој може да се добие униформна мартензитна структура или ултрафина перлитна структура, што може да спречи појава на такви пукнатини. Покрај тоа, за време на гаснење на површината со висока фреквенција или пламен, површината често се прегрева и структурната нехомогеност по стврднатиот слој лесно може да формира такви површински пукнатини.
Микропукнатините се разликуваат од четирите претходно споменати пукнатини по тоа што се предизвикани од микронапрегање. Меѓугрануларните пукнатини што се појавуваат по калење, прегревање и брусење на високојаглероден челик за алати или карбуризирани обработени парчиња, како и пукнатините предизвикани од ненавремено калење на калените делови, се поврзани со постоењето и последователното ширење на микропукнатини во челикот.
Микропукнатините мора да се испитаат под микроскоп. Тие обично се јавуваат на оригиналните граници на аустенитните зрна или на спојот на мартензитните листови. Некои пукнатини продираат во мартензитните листови. Истражувањата покажуваат дека микропукнатините се почести кај лушпестиот двоен мартензит. Причината е што лушпестите мартензити се судираат едни со други кога растат со голема брзина и генерираат висок стрес. Сепак, самиот двоен мартензит е кршлив и не може да произведе. Пластичната деформација го намалува стресот, со што лесно предизвикува микропукнатини. Зрната на аустенит се груби и подложноста на микропукнатини се зголемува. Присуството на микропукнатини во челикот значително ќе ја намали цврстината и пластичноста на изгаснатите делови, што ќе доведе до рано оштетување (кршење) на деловите.
За да се избегнат микропукнатини кај деловите од челик со висока содржина на јаглерод, може да се усвојат мерки како што се пониска температура на загревање при калење, добивање фина структура на мартензит и намалување на содржината на јаглерод во мартензитот. Покрај тоа, навременото калење по калењето е ефикасен метод за намалување на внатрешниот стрес. Тестовите покажаа дека по доволно калење над 200°C, карбидите што се таложат на пукнатините имаат ефект на „заварување“ на пукнатините, што може значително да ги намали опасностите од микропукнатини.
Горенаведеното е дискусија за причините и методите за превенција на пукнатини врз основа на шемата на дистрибуција на пукнатините. Во реалното производство, дистрибуцијата на пукнатините варира поради фактори како што се квалитетот на челикот, обликот на делот и технологијата за топла и ладна обработка. Понекогаш пукнатините веќе постојат пред термичката обработка и понатаму се шират за време на процесот на гаснење; понекогаш неколку форми на пукнатини може да се појават во истиот дел истовремено. Во овој случај, врз основа на морфолошките карактеристики на пукнатината, макроскопска анализа на површината на фрактурата, металографско испитување и, кога е потребно, хемиска анализа и други методи треба да се користат за да се спроведе сеопфатна анализа од квалитетот на материјалот, организациската структура до причините за стресот од термичката обработка за да се пронајде пукнатината, главните причини, а потоа да се утврдат ефикасни превентивни мерки.
Анализата на фрактури на пукнатини е важен метод за анализа на причините за пукнатини. Секоја фрактура има почетна точка за пукнатини. Гаснењето на пукнатините обично започнува од точката на конвергенција на радијалните пукнатини.
Ако потеклото на пукнатината постои на површината на делот, тоа значи дека пукнатината е предизвикана од прекумерен затегнувачки стрес на површината. Ако нема структурни дефекти како што се инклузии на површината, но постојат фактори на концентрација на стрес како што се силни траги од нож, оксиден скала, остри агли на челични делови или делови со структурни мутации, може да се појават пукнатини.
Ако потеклото на пукнатината е во внатрешноста на делот, тоа е поврзано со дефекти на материјалот или прекумерен внатрешен преостанат затегнувачки стрес. Површината на фрактурата при нормално гаснење е сива и фин порцелан. Ако површината на фрактурата е темно сива и груба, тоа е предизвикано од прегревање или оригиналното ткиво е дебело.
Општо земено, не треба да има оксидациска боја на стаклениот дел од пукнатината за гаснење, а околу пукнатината не треба да има декарбуризација. Ако има декарбуризација околу пукнатината или оксидирана боја на делот од пукнатината, тоа укажува дека делот веќе имал пукнатини пред гаснењето, а оригиналните пукнатини ќе се прошират под влијание на стресот од термичка обработка. Ако се гледаат одвоени карбиди и инклузии во близина на пукнатините на делот, тоа значи дека пукнатините се поврзани со сериозната сегрегација на карбидите во суровината или присуството на инклузии. Ако пукнатините се појавуваат само на острите агли или мутираат облик на деловите од делот без горенаведениот феномен, тоа значи дека пукнатината е предизвикана од неразумен структурен дизајн на делот или неправилни мерки за спречување на пукнатини или прекумерен стрес од термичка обработка.
Покрај тоа, пукнатините во деловите што се обработуваат со хемиска термичка обработка и површинско гаснење најчесто се појавуваат во близина на стврднатиот слој. Подобрувањето на структурата на стврднатиот слој и намалувањето на стресот од термичка обработка се важни начини за избегнување на површински пукнатини.
Време на објавување: 22 мај 2024 година