Համապարփակ և մանրամասն! Պողպատի հալեցման վերաբերյալ լիարժեք գիտելիքներ!

Հալեցման սահմանումը և նպատակը
Պողպատը տաքացվում է մինչև Ac3 (հիպոէվտեկտոիդ պողպատ) կամ Ac1 (հիպերէվտեկտոիդ պողպատ) կրիտիկական կետից բարձր ջերմաստիճան, որոշ ժամանակ պահվում է լրիվ կամ մասնակի աուստենիտացման համար, ապա սառեցվում է կրիտիկական մարման արագությունից մեծ արագությամբ։ Ջերմային մշակման գործընթացը, որը գերսառեցված աուստենիտը վերածում է մարտենսիտի կամ ստորին բեյնիտի, կոչվում է մարում։

Հալեցման նպատակն է գերսառեցված աուստենիտը վերածել մարտենսիտի կամ բայնիտի՝ ստանալով մարտենսիտային կամ ցածր բայնիտային կառուցվածք, որը այնուհետև կոփվում է տարբեր ջերմաստիճաններում՝ պողպատի ամրությունը, կարծրությունը և դիմադրությունը զգալիորեն բարելավելու համար: Մաշվածության, հոգնածության նկատմամբ դիմադրության և կարծրության և այլնի շնորհիվ՝ տարբեր մեխանիկական մասերի և գործիքների տարբեր օգտագործման պահանջները բավարարելու համար: Հալեցումը կարող է նաև օգտագործվել որոշակի հատուկ պողպատների, ինչպիսիք են ֆերոմագնիսականությունը և կոռոզիոն դիմադրությունը, հատուկ ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները բավարարելու համար:

Երբ պողպատե մասերը սառեցվում են մարման միջավայրում՝ ֆիզիկական վիճակի փոփոխություններով, սառեցման գործընթացը սովորաբար բաժանվում է հետևյալ երեք փուլերի՝ գոլորշու թաղանթի փուլ, եռման փուլ և կոնվեկցիայի փուլ:

Պողպատի կարծրացումը
Կարծրացումը և կարծրացումը պողպատի մարման ունակությունը բնութագրող երկու ցուցանիշներ են: Դրանք նաև կարևոր հիմք են նյութի ընտրության և օգտագործման համար:

1. Կարծրացման և կարծրացման հասկացությունները

Կարծրացումը պողպատի ունակությունն է հասնելու ամենաբարձր կարծրությանը, որը կարող է հասնել իդեալական պայմաններում կարծրացման և թրծման ժամանակ: Պողպատի կարծրացումը որոշող հիմնական գործոնը պողպատի ածխածնի պարունակությունն է: Ավելի ճշգրիտ՝ դա աուստենիտի մեջ լուծված ածխածնի պարունակությունն է կարծրացման և տաքացման ընթացքում: Որքան բարձր է ածխածնի պարունակությունը, այնքան բարձր է պողպատի կարծրացումը: Պողպատի մեջ առկա համաձուլվածքային տարրերը քիչ ազդեցություն ունեն կարծրացման վրա, բայց դրանք զգալի ազդեցություն ունեն պողպատի կարծրացման վրա:

Կարծրացումը վերաբերում է այն բնութագրերին, որոնք որոշում են պողպատի կարծրացման խորությունը և կարծրության բաշխումը որոշակի պայմաններում: Այսինքն՝ պողպատի կարծրացման ժամանակ կարծրացած շերտի խորությունը ստանալու ունակությունը: Այն պողպատի ներքին հատկություն է: Կարծրացումը իրականում արտացոլում է այն հեշտությունը, որով աուստենիտը վերածվում է մարտենսիտի, երբ պողպատը կարծրացվում է: Այն հիմնականում կապված է պողպատի գերսառեցված աուստենիտի կայունության կամ պողպատի կրիտիկական կարծրացման սառեցման արագության հետ:

Պետք է նաև նշել, որ պողպատի կարծրացումը պետք է տարբերակել պողպատե մասերի արդյունավետ կարծրացման խորությունից՝ որոշակի կարծրացման պայմաններում: Պողպատի կարծրացումը պողպատի ներքին հատկություն է: Այն կախված է միայն իր ներքին գործոններից և կապ չունի արտաքին գործոնների հետ: Պողպատի արդյունավետ կարծրացման խորությունը կախված է ոչ միայն պողպատի կարծրացումից, այլև օգտագործվող նյութից: Այն կապված է արտաքին գործոնների հետ, ինչպիսիք են սառեցման միջավայրը և մշակվող մասի չափը: Օրինակ, նույն աուստենիտացման պայմաններում նույն պողպատի կարծրացումը նույնն է, բայց ջրային կարծրացման արդյունավետ կարծրացման խորությունն ավելի մեծ է, քան յուղային կարծրացմանը, իսկ փոքր մասերը ավելի փոքր են, քան յուղային կարծրացմանը: Մեծ մասերի արդյունավետ կարծրացման խորությունը մեծ է: Սա չի կարելի ասել, որ ջրային կարծրացումն ունի ավելի բարձր կարծրացում, քան յուղային կարծրացումը: Չի կարելի ասել, որ փոքր մասերն ունեն ավելի բարձր կարծրացում, քան մեծ մասերը: Կարելի է տեսնել, որ պողպատի կարծրացումը գնահատելու համար պետք է բացառել արտաքին գործոնների ազդեցությունը, ինչպիսիք են մշակվող մասի ձևը, չափը, սառեցման միջավայրը և այլն:

Բացի այդ, քանի որ կարծրացումը և կարծրացումը երկու տարբեր հասկացություններ են, կարծրացումից հետո բարձր կարծրություն ունեցող պողպատը պարտադիր չէ, որ ունենա բարձր կարծրացում, իսկ ցածր կարծրություն ունեցող պողպատը նույնպես կարող է ունենալ բարձր կարծրացում։

2. Կարծրացման վրա ազդող գործոններ

Պողպատի կարծրացումը կախված է աուստենիտի կայունությունից: Ցանկացած գործոն, որը կարող է բարելավել գերսառեցված աուստենիտի կայունությունը, C կորը տեղաշարժել դեպի աջ և դրանով իսկ նվազեցնել կրիտիկական սառեցման արագությունը, կարող է բարելավել բարձր կարծրացման պողպատի կարծրացումը: Աուստենիտի կայունությունը հիմնականում կախված է դրա քիմիական կազմից, հատիկի չափից և կազմի միատարրությունից, որոնք կապված են պողպատի քիմիական կազմի և տաքացման պայմանների հետ:

3. Կարծրացման չափման մեթոդ

Պողպատի կարծրությունը չափելու բազմաթիվ մեթոդներ կան, որոնցից ամենատարածվածն են կրիտիկական տրամագծի չափման մեթոդը և վերջնական կարծրացման փորձարկման մեթոդը։

(1) Կրիտիկական տրամագծի չափման մեթոդ

Պողպատը որոշակի միջավայրում թրծելուց հետո, առավելագույն տրամագիծը, երբ միջուկը ստանում է ամբողջությամբ մարտենսիտային կամ 50% մարտենսիտային կառուցվածք, կոչվում է կրիտիկական տրամագիծ, որը ներկայացված է Dc-ով: Կրիտիկական տրամագծի չափման մեթոդը տարբեր տրամագծերով կլոր ձողերի շարք պատրաստելն է, և թրծելուց հետո չափել կարծրության U կորը, որը բաշխված է տրամագծի երկայնքով յուրաքանչյուր նմուշի հատվածի վրա, և գտնել կենտրոնում կիսամարտենսիտային կառուցվածք ունեցող ձողը: Կլոր ձողի տրամագիծը սա է կրիտիկական տրամագիծը: Որքան մեծ է կրիտիկական տրամագիծը, այնքան բարձր է պողպատի կարծրացումը:

(2) Վերջնական մարման փորձարկման մեթոդ

Վերջնական կարծրացման փորձարկման մեթոդը օգտագործում է ստանդարտ չափի վերջնական կարծրացված նմուշ (Ф25 մմ × 100 մմ): Աուստենիտացումից հետո ջուր է ցողվում նմուշի մեկ ծայրի վրա հատուկ սարքավորման միջոցով՝ այն սառեցնելու համար: Սառեցնելուց հետո կարծրությունը չափվում է առանցքի ուղղությամբ՝ ջրով սառեցված ծայրից: Հեռավորության հարաբերակցության կորի փորձարկման մեթոդ: Վերջնական կարծրացման փորձարկման մեթոդը պողպատի կարծրացման ունակության որոշման մեթոդներից մեկն է: Դրա առավելություններն են պարզ շահագործումը և լայն կիրառման շրջանակը:

4. Սթրեսի, դեֆորմացիայի և ճաքերի մարում

(1) Մարման ընթացքում աշխատանքային մասի ներքին լարվածությունը

Երբ նախապատրաստուկը արագորեն սառեցվում է մարման միջավայրում, քանի որ նախապատրաստուկն ունի որոշակի չափս, և ջերմահաղորդականության գործակիցը նույնպես որոշակի արժեք ունի, սառեցման գործընթացում նախապատրաստուկի ներքին հատվածում կառաջանա որոշակի ջերմաստիճանային գրադիենտ։ Մակերեսի ջերմաստիճանը ցածր է, միջուկի ջերմաստիճանը բարձր է, և մակերեսի և միջուկի ջերմաստիճանները բարձր են։ Կա ջերմաստիճանային տարբերություն։ Նախապատրաստուկի սառեցման գործընթացում կան նաև երկու ֆիզիկական երևույթներ՝ մեկը ջերմային ընդարձակումն է, երբ ջերմաստիճանի անկմանը զուգընթաց նախապատրաստուկի գծի երկարությունը կկծկվի, մյուսը՝ աուստենիտի վերածումը մարտենսիտի, երբ ջերմաստիճանը իջնում ​​է մինչև մարտենսիտի փոխակերպման կետը, ինչը կմեծացնի տեսակարար ծավալը։ Սառեցման գործընթացի ընթացքում ջերմաստիճանի տարբերության պատճառով ջերմային ընդարձակման չափը տարբեր կլինի նախապատրաստուկի լայնական հատվածքի տարբեր մասերում, և նախապատրաստուկի տարբեր մասերում կառաջանան ներքին լարվածություններ։ Նախապատրաստուկի ներսում ջերմաստիճանային տարբերությունների առկայության պատճառով կարող են լինել նաև մասեր, որտեղ ջերմաստիճանը իջնում ​​է ավելի արագ, քան այն կետում, որտեղ առաջանում է մարտենսիտ։ Կերպարանափոխության արդյունքում ծավալը ընդարձակվում է, և բարձր ջերմաստիճան ունեցող մասերը դեռևս գտնվում են կետից բարձր և դեռևս աուստենիտային վիճակում են։ Այս տարբեր մասերը նույնպես ներքին լարում կառաջացնեն՝ պայմանավորված ծավալի որոշակի փոփոխությունների տարբերություններով։ Հետևաբար, մարման և սառեցման գործընթացում կարող են առաջանալ երկու տեսակի ներքին լարում. մեկը ջերմային լարումն է, մյուսը՝ հյուսվածքային լարումը։

Ներքին լարման գոյության ժամանակի բնութագրերի համաձայն՝ այն կարելի է բաժանել նաև ակնթարթային լարման և մնացորդային լարման։ Սառեցման գործընթացի որոշակի պահին նախապատրաստվածքի կողմից առաջացած ներքին լարումը կոչվում է ակնթարթային լարում, իսկ նախապատրաստվածքի սառեցումից հետո նախապատրաստվածքի ներսում մնացած լարումը կոչվում է մնացորդային լարում։

Ջերմային լարումը վերաբերում է անհամապատասխան ջերմային ընդարձակման (կամ սառը կծկման) հետևանքով առաջացած լարմանը, որը պայմանավորված է աշխատանքային մասի տարբեր մասերում ջերմաստիճանի տարբերությամբ, երբ այն տաքացվում (կամ սառեցվում) է։

Այժմ որպես օրինակ վերցնենք պինդ գլանը՝ ներքին լարման ձևավորման և փոփոխության կանոնները պատկերելու համար սառեցման գործընթացում: Այստեղ քննարկվում է միայն առանցքային լարումը: Սառեցման սկզբում, քանի որ մակերեսը արագ սառչում է, ջերմաստիճանը ցածր է և շատ է կծկվում, մինչդեռ միջուկը սառչում է, ջերմաստիճանը բարձր է, և կծկումը՝ փոքր: Արդյունքում, մակերեսը և ներսը փոխադարձաբար զսպվում են, ինչը հանգեցնում է մակերեսի վրա ձգման լարման, մինչդեռ միջուկը ճնշման տակ է: Սառեցման ընթացքում ներքին և արտաքին մասերի միջև ջերմաստիճանի տարբերությունը մեծանում է, և ներքին լարումը նույնպես համապատասխանաբար մեծանում է: Երբ լարումը մեծանում է այս ջերմաստիճանում հոսունության սահմանից գերազանցելու համար, տեղի է ունենում պլաստիկ դեֆորմացիա: Քանի որ սրտի հաստությունը ավելի բարձր է, քան մակերեսինը, սիրտը միշտ առաջինը կծկվում է առանցքային ուղղությամբ: Պլաստիկ դեֆորմացիայի արդյունքում ներքին լարումը այլևս չի մեծանում: Որոշակի ժամանակահատվածում սառչելուց հետո մակերեսի ջերմաստիճանի նվազումը աստիճանաբար կդանդաղի, և դրա կծկումը նույնպես աստիճանաբար կնվազի: Այս պահին միջուկը դեռևս կծկվում է, ուստի մակերեսի վրա ձգման լարումը և միջուկի վրա սեղմման լարումը աստիճանաբար կնվազեն, մինչև դրանք անհետանան: Սակայն, սառեցման շարունակմանը զուգընթաց, մակերեսային խոնավությունը գնալով նվազում է, իսկ կծկման քանակը՝ ավելի ու ավելի նվազում, կամ նույնիսկ դադարում է կծկվել։ Քանի որ միջուկի ջերմաստիճանը դեռևս բարձր է, այն կշարունակի կծկվել, և վերջապես, մշակվող մասի մակերեսին կձևավորվի սեղմման լարում, մինչդեռ միջուկը կունենա ձգման լարում։ Սակայն, քանի որ ջերմաստիճանը ցածր է, պլաստիկ դեֆորմացիան հեշտ չէ առաջանալ, ուստի այս լարումը կաճի սառեցման ընթացքում։ Այն շարունակում է աճել և վերջապես մնում է մշակվող մասի ներսում՝ որպես մնացորդային լարում։

Կարելի է տեսնել, որ սառեցման գործընթացի ընթացքում ջերմային լարումը սկզբում առաջացնում է մակերեսային շերտի ձգում և միջուկի սեղմում, իսկ մնացած մնացորդային լարումը սեղմվող մակերեսային շերտի և ձգվող միջուկի վրա է։

Ամփոփելով՝ սառեցման ընթացքում առաջացող ջերմային լարումը պայմանավորված է սառեցման գործընթացի ընթացքում լայնական հատույթի ջերմաստիճանի տարբերությամբ։ Որքան մեծ է սառեցման արագությունը և որքան մեծ է լայնական հատույթի ջերմաստիճանի տարբերությունը, այնքան մեծ է առաջացող ջերմային լարումը։ Նույն սառեցման միջավայրի պայմաններում, որքան բարձր է մշակվող մասի տաքացման ջերմաստիճանը, այնքան մեծ է չափը, այնքան փոքր է պողպատի ջերմահաղորդականությունը, այնքան մեծ է ջերմաստիճանի տարբերությունը մշակվող մասի ներսում, և այնքան մեծ է ջերմային լարումը։ Եթե մշակվող մասը անհավասարաչափ սառեցվում է բարձր ջերմաստիճանում, այն կաղավաղվի և կդեֆորմացվի։ Եթե մշակվող մասի սառեցման գործընթացի ընթացքում առաջացող ակնթարթային ձգման լարումը մեծ է նյութի ձգման ամրությունից, կառաջանան մարման ճաքեր։

Փուլային փոխակերպման լարումը վերաբերում է ջերմային մշակման գործընթացի ընթացքում աշխատանքային մասի տարբեր մասերում փուլային փոխակերպման տարբեր ժամանակային լարմանը, որը հայտնի է նաև որպես հյուսվածքային լարում։

Հանգստացման և արագ սառեցման ընթացքում, երբ մակերեսային շերտը սառչում է մինչև Ms կետը, տեղի է ունենում մարտենսիտային ձևափոխություն և առաջացնում է ծավալի ընդարձակում: Սակայն, դեռևս ձևափոխություն չանցած միջուկի խցանման պատճառով, մակերեսային շերտը առաջացնում է սեղմման լարում, մինչդեռ միջուկն ունի ձգման լարում: Երբ լարումը բավականաչափ մեծ է, այն առաջացնում է դեֆորմացիա: Երբ միջուկը սառչում է մինչև Ms կետը, այն նույնպես կենթարկվի մարտենսիտային ձևափոխության և կընդլայնվի ծավալով: Սակայն, ցածր պլաստիկության և բարձր ամրության ձևափոխված մակերեսային շերտի սահմանափակումների պատճառով, դրա վերջնական մնացորդային լարումը կլինի մակերեսային լարվածության տեսքով, և միջուկը կլինի ճնշման տակ: Կարելի է տեսնել, որ փուլային ձևափոխության լարման փոփոխությունը և վերջնական վիճակը ճիշտ հակառակն են ջերմային լարմանը: Ավելին, քանի որ փուլային փոփոխության լարումը տեղի է ունենում ցածր ջերմաստիճաններում՝ ցածր պլաստիկությամբ, դեֆորմացիան այս պահին դժվար է, ուստի փուլային փոփոխության լարումն ավելի հավանական է, որ առաջացնի աշխատանքային մասի ճաքեր:

Կան բազմաթիվ գործոններ, որոնք ազդում են փուլային փոխակերպման լարման չափի վրա: Որքան արագ է պողպատի սառեցման արագությունը մարտենսիտային փոխակերպման ջերմաստիճանային տիրույթում, որքան մեծ է պողպատե կտորի չափը, այնքան վատ է պողպատի ջերմահաղորդականությունը, որքան մեծ է մարտենսիտի տեսակարար ծավալը, այնքան մեծ է փուլային փոխակերպման լարումը: Որքան մեծ է այն: Բացի այդ, փուլային փոխակերպման լարումը կապված է նաև պողպատի կազմի և պողպատի կարծրացման հետ: Օրինակ, բարձր ածխածնային բարձր համաձուլվածքային պողպատը մեծացնում է մարտենսիտի տեսակարար ծավալը՝ իր բարձր ածխածնի պարունակության պատճառով, ինչը պետք է մեծացնի պողպատի փուլային փոխակերպման լարումը: Սակայն, ածխածնի պարունակության աճին զուգընթաց, Ms կետը նվազում է, և մարումից հետո մեծ քանակությամբ պահպանված աուստենիտ է մնում: Դրա ծավալային ընդարձակումը նվազում է, և մնացորդային լարումը ցածր է:

(2) Պատրաստման մասի դեֆորմացիան մարման ընթացքում

Մարման ընթացքում մշակվող կտորի դեֆորմացիան լինում է երկու հիմնական տեսակի՝ մեկը մշակվող կտորի երկրաչափական ձևի փոփոխությունն է, որը դրսևորվում է չափերի և ձևի փոփոխություններով, որը հաճախ կոչվում է ծռման դեֆորմացիա և առաջանում է մարման լարման հետևանքով, մյուսը՝ ծավալային դեֆորմացիան է, որը դրսևորվում է մշակվող կտորի ծավալի համամասնական ընդարձակմամբ կամ կծկումով, որը պայմանավորված է փուլային փոփոխության ընթացքում տեսակարար ծավալի փոփոխությամբ։

Ծռման դեֆորմացիան ներառում է նաև ձևի և ոլորման դեֆորմացիաները: Ծռման դեֆորմացիան հիմնականում առաջանում է վառարանում աշխատանքային մասի անպատշաճ տեղադրման, կամ մարելուց առաջ դեֆորմացիայի շտկումից հետո ձևավորման մշակման բացակայության, կամ աշխատանքային մասի տարբեր մասերի անհավասար սառեցման պատճառով, երբ աշխատանքային մասը սառեցվում է: Այս դեֆորմացիան կարող է վերլուծվել և լուծվել որոշակի իրավիճակների համար: Ստորև հիմնականում քննարկվում է ծավալի և ձևի դեֆորմացիան:

1) Դեֆորմացիայի մարման պատճառները և դրա փոփոխման կանոնները

Կառուցվածքային ձևափոխության հետևանքով առաջացած ծավալային դեֆորմացիա։ Մխեցումից առաջ պատրաստվածքի կառուցվածքային վիճակը սովորաբար պեռլիտային է, այսինքն՝ ֆերիտի և ցեմենտիտի խառը կառուցվածք, իսկ մխեցումից հետո՝ մարտենսիտային կառուցվածք։ Այս հյուսվածքների տարբեր տեսակարար ծավալները կառաջացնեն ծավալային փոփոխություններ մխեցումից առաջ և հետո, ինչը կհանգեցնի դեֆորմացիայի։ Սակայն այս դեֆորմացիան միայն հանգեցնում է պատրաստվածքի համամասնական լայնացման և կծկման, ուստի այն չի փոխում պատրաստվածքի ձևը։

Բացի այդ, որքան շատ մարտենսիտ կա կառուցվածքում ջերմային մշակումից հետո, կամ որքան բարձր է մարտենսիտի ածխածնի պարունակությունը, այնքան մեծ է դրա ծավալային ընդարձակումը, և որքան մեծ է պահպանված աուստենիտի քանակը, այնքան փոքր է ծավալային ընդարձակումը: Հետևաբար, ծավալի փոփոխությունը կարելի է վերահսկել՝ ջերմային մշակման ընթացքում մարտենսիտի և մնացորդային մարտենսիտի հարաբերական պարունակությունը վերահսկելով: Եթե ճիշտ վերահսկվի, ծավալը ո՛չ կընդլայնվի, ո՛չ էլ կփոքրանա:

Ջերմային լարման հետևանքով ձևի դեֆորմացիա Ջերմային լարման հետևանքով դեֆորմացիան տեղի է ունենում բարձր ջերմաստիճանի տարածքներում, որտեղ պողպատե մասերի հոսունության սահմանը ցածր է, պլաստիկությունը՝ բարձր, մակերեսը արագ սառչում է, և աշխատանքային մասի ներքին և արտաքին մասերի միջև ջերմաստիճանի տարբերությունն ամենամեծն է: Այս պահին ակնթարթային ջերմային լարումը մակերեսային ձգման լարումն է և միջուկի սեղմման լարումը: Քանի որ միջուկի ջերմաստիճանը այս պահին բարձր է, հոսունության սահմանը շատ ավելի ցածր է, քան մակերեսինը, ուստի այն դրսևորվում է որպես դեֆորմացիա բազմակողմանի սեղմման լարման ազդեցության տակ, այսինքն՝ խորանարդը գնդաձև է ուղղված: Բազմազանություն: Արդյունքն այն է, որ մեծը կծկվում է, մինչդեռ փոքրը լայնանում է: Օրինակ, երկար գլանը կարճանում է երկարության ուղղությամբ և լայնանում է տրամագծի ուղղությամբ:

Հյուսվածքային լարվածության հետևանքով ձևի դեֆորմացիա։ Հյուսվածքային լարվածության հետևանքով դեֆորմացիան տեղի է ունենում նաև վաղ պահին, երբ հյուսվածքային լարվածությունը առավելագույնն է։ Այս պահին լայնական հատույթի ջերմաստիճանի տարբերությունը մեծ է, միջուկի ջերմաստիճանը՝ ավելի բարձր, այն դեռևս աուստենիտային վիճակում է, պլաստիկությունը՝ լավ, իսկ հոսունության սահմանը՝ ցածր։ Հյուսվածքային ակնթարթային լարումը մակերեսային սեղմման և միջուկի ձգման լարումն է։ Հետևաբար, դեֆորմացիան դրսևորվում է որպես միջուկի երկարացում բազմակողմանի ձգման լարման ազդեցության տակ։ Արդյունքն այն է, որ հյուսվածքային լարվածության ազդեցության տակ աշխատանքային մասի ավելի մեծ կողմը երկարում է, իսկ փոքր կողմը՝ կարճանում։ Օրինակ, երկար գլանում հյուսվածքային լարվածության հետևանքով դեֆորմացիան երկարության երկարացումն է և տրամագծի փոքրացումը։

Աղյուսակ 5.3-ը ցույց է տալիս տարբեր տիպիկ պողպատե մասերի մարման դեֆորմացիայի կանոնները։

2) Հանգստացման դեֆորմացիայի վրա ազդող գործոններ

Հագեցման դեֆորմացիայի վրա ազդող գործոնները հիմնականում պողպատի քիմիական կազմն են, սկզբնական կառուցվածքը, մասերի երկրաչափությունը և ջերմային մշակման գործընթացը։

3) ճաքերի մարում

Մասերի ճաքերը հիմնականում առաջանում են մարման և սառեցման ուշ փուլում, այսինքն՝ մարտենսիտային փոխակերպման գրեթե ավարտից կամ լրիվ սառեցումից հետո, տեղի է ունենում փխրուն փլուզում, քանի որ մասերի ձգման լարումը գերազանցում է պողպատի կոտրման ամրությունը: Ճաքերը սովորաբար ուղղահայաց են ձգման առավելագույն դեֆորմացիայի ուղղությանը, ուստի մասերի ճաքերի տարբեր ձևերը հիմնականում կախված են լարման բաշխման վիճակից:

Հանգստացնող ճաքերի տարածված տեսակները. Երկայնական (առանցքային) ճաքերը հիմնականում առաջանում են, երբ շոշափողական ձգման լարումը գերազանցում է նյութի կոտրման ամրությունը. լայնակի ճաքերը առաջանում են, երբ մասի ներքին մակերեսին առաջացած մեծ առանցքային ձգման լարումը գերազանցում է նյութի կոտրման ամրությունը: Ճաքեր. ցանցային ճաքերը առաջանում են մակերեսի վրա երկչափ ձգման լարման ազդեցության տակ. շատ բարակ կարծրացած շերտում առաջանում են թեփոտվող ճաքեր, որոնք կարող են առաջանալ, երբ լարումը կտրուկ փոխվում է, և չափազանց ձգման լարումը գործում է ճառագայթային ուղղությամբ: Ճաքի տեսակ:

Երկայնական ճաքերը կոչվում են նաև առանցքային ճաքեր: Ճաքերն առաջանում են մասի մակերեսին մոտ գտնվող առավելագույն ձգման լարման ժամանակ և ունեն որոշակի խորություն դեպի կենտրոն: Ճաքերի ուղղությունը, որպես կանոն, զուգահեռ է առանցքին, բայց ուղղությունը կարող է փոխվել նաև, երբ մասում լարման կենտրոնացում կա կամ երբ կան ներքին կառուցվածքային թերություններ:

Պատրաստվածքի լրիվ կարծրացումից հետո երկայնական ճաքերի առաջացման հավանականությունը մեծանում է։ Սա կապված է կարծրացված պատրաստվածքի մակերեսի վրա մեծ շոշափողական ձգման լարման հետ։ Պողպատի ածխածնի պարունակության մեծացմանը զուգընթաց, երկայնական ճաքերի առաջացման հակումը մեծանում է։ Ցածր ածխածնային պողպատն ունի մարտենսիտի փոքր տեսակարար ծավալ և ուժեղ ջերմային լարում։ Մակերևույթի վրա կա մեծ մնացորդային սեղմման լարում, ուստի այն հեշտ չէ կարծրացնել։ Ածխածնի պարունակության մեծացմանը զուգընթաց, մակերեսային սեղմման լարումը նվազում է, իսկ կառուցվածքային լարումը մեծանում։ Միևնույն ժամանակ, ձգման գագաթնակետային լարումը շարժվում է դեպի մակերեսային շերտը։ Հետևաբար, բարձր ածխածնային պողպատը գերտաքացման դեպքում հակված է երկայնական կարծրացման ճաքերի։

Մասերի չափսը անմիջականորեն ազդում է մնացորդային լարման չափի և բաշխման վրա, և դրա մարման ճաքերի առաջացման հակումը նույնպես տարբեր է: Երկայնական ճաքերը նույնպես հեշտությամբ առաջանում են վտանգավոր լայնական հատույթի չափերի սահմաններում մարման միջոցով: Բացի այդ, պողպատե հումքի խցանումը հաճախ առաջացնում է երկայնական ճաքեր: Քանի որ պողպատե մասերի մեծ մասը պատրաստվում է գլանման միջոցով, պողպատի մեջ ոչ ոսկե ներառումները, կարբիդները և այլն բաշխվում են դեֆորմացիայի ուղղությամբ, ինչը պողպատը դարձնում է անիզոտրոպ: Օրինակ, եթե գործիքային պողպատն ունի ժապավենաձև կառուցվածք, մարումից հետո դրա լայնակի կոտրման ամրությունը 30%-ից 50%-ով փոքր է երկայնական կոտրման ամրությունից: Եթե պողպատում կան գործոններ, ինչպիսիք են ոչ ոսկե ներառումները, որոնք առաջացնում են լարման կենտրոնացում, նույնիսկ եթե շոշափողական լարումը մեծ է առանցքային լարումից, երկայնական ճաքերը հեշտությամբ առաջանում են ցածր լարման պայմաններում: Այդ պատճառով պողպատում ոչ մետաղական ներառումների և շաքարի մակարդակի խիստ վերահսկողությունը կարևոր գործոն է մարման ճաքերի կանխարգելման համար:

Լայնակի և աղեղային ճաքերի ներքին լարման բաշխման բնութագրերն են՝ մակերեսը ենթարկվում է սեղմման լարման։ Մակերեսից որոշակի հեռավորություն դուրս գալուց հետո սեղմման լարումը փոխվում է մեծ ձգման լարման։ Ճաքը առաջանում է ձգման լարման տարածքում, և ներքին լարման դեպքում այն ​​տարածվում է մասի մակերեսին միայն այն դեպքում, եթե այն վերաբաշխվում է կամ պողպատի փխրունությունն ավելի է մեծանում։

Լայնակի ճաքերը հաճախ առաջանում են լիսեռի խոշոր մասերում, ինչպիսիք են գլանները, տուրբինային ռոտորները կամ լիսեռի այլ մասերը: Ճաքերի բնութագրերն այն են, որ դրանք ուղղահայաց են առանցքի ուղղությանը և կոտրվում են ներսից դեպի դուրս: Դրանք հաճախ ձևավորվում են կարծրացումից առաջ և առաջանում են ջերմային լարվածության պատճառով: Մեծ կռած մասերը հաճախ ունենում են մետաղագործական թերություններ, ինչպիսիք են ծակոտիները, ներառումները, կռած ճաքերը և սպիտակ բծերը: Այս թերությունները ծառայում են որպես կոտրման և կոտրման սկզբնակետ առանցքային ձգման լարվածության ազդեցության տակ: Աղեղային ճաքերը առաջանում են ջերմային լարվածությունից և սովորաբար բաշխվում են աղեղի տեսքով այն մասերում, որտեղ փոխվում է մասի ձևը: Այն հիմնականում առաջանում է աշխատանքային մասի ներսում կամ սուր եզրերի, ակոսների և անցքերի մոտ և բաշխվում է աղեղի տեսքով: Երբ 80-ից 100 մմ կամ ավելի տրամագծով կամ հաստությամբ բարձր ածխածնային պողպատե մասերը չեն կարծրանում, մակերեսը կցուցադրի սեղմման լարվածություն, իսկ կենտրոնը՝ ձգման լարվածություն: Լարվածությունը, առավելագույն ձգման լարվածությունը, առաջանում է կարծրացած շերտից չկարծրացած շերտ անցումային գոտում, և աղեղային ճաքեր են առաջանում այդ տարածքներում: Բացի այդ, սուր եզրերի և անկյունների սառեցման արագությունը արագ է, և բոլորը մարում են: Երբ անցնում ենք նուրբ մասերի, այսինքն՝ չկարծրացած հատվածի, այստեղ է առաջանում առավելագույն ձգման լարման գոտի, ուստի հակված են աղեղային ճաքերի առաջացմանը: Պատրաստվածքի քորոցի անցքի, ակոսի կամ կենտրոնական անցքի մոտ սառեցման արագությունը դանդաղ է, համապատասխան կարծրացած շերտը բարակ է, և կարծրացած անցման գոտու մոտ ձգման լարումը կարող է հեշտությամբ առաջացնել աղեղային ճաքեր:

Ցանցաձև ճաքերը, որոնք հայտնի են նաև որպես մակերեսային ճաքեր, մակերեսային ճաքեր են: Ճաքի խորությունը մակերեսային է, սովորաբար մոտ 0.01~1.5 մմ: Այս տեսակի ճաքերի հիմնական առանձնահատկությունն այն է, որ ճաքի կամայական ուղղությունը կապ չունի մասի ձևի հետ: Շատ ճաքեր միացված են միմյանց՝ ցանց կազմելով և լայնորեն տարածված են: Երբ ճաքի խորությունը մեծ է, օրինակ՝ ավելի քան 1 մմ, ցանցային բնութագրերը անհետանում են և վերածվում են պատահականորեն կողմնորոշված ​​կամ երկայնականորեն բաշխված ճաքերի: Ցանցային ճաքերը կապված են մակերեսի վրա երկչափ ձգման լարման վիճակի հետ:

Բարձր ածխածնային կամ կարբուրացված պողպատե մասերը, որոնք մակերեսին ունեն ապակարբուրացված շերտ, հակված են ցանցային ճաքեր առաջացնելու մարման ընթացքում: Դա պայմանավորված է նրանով, որ մակերեսային շերտն ունի ավելի ցածր ածխածնի պարունակություն և ավելի փոքր տեսակարար ծավալ, քան մարտենսիտի ներքին շերտը: Մարման ընթացքում կարբիդի մակերեսային շերտը ենթարկվում է ձգման լարման: Մասերը, որոնց ֆոսֆորազերծման շերտը լիովին չի հեռացվել մեխանիկական մշակման ընթացքում, նույնպես ցանցային ճաքեր կառաջացնեն բարձր հաճախականության կամ բոցի մակերեսային մարման ընթացքում: Նման ճաքերից խուսափելու համար մասերի մակերեսի որակը պետք է խստորեն վերահսկվի, և ջերմային մշակման ընթացքում պետք է կանխվի օքսիդացնող եռակցումը: Բացի այդ, կռման մամլիչի որոշակի ժամանակահատվածում օգտագործումից հետո, այս ձևին են պատկանում ջերմային հոգնածության ճաքերը, որոնք առաջանում են խոռոչի շերտերում կամ ցանցերում, և ճաքերը մարված մասերի հղկման գործընթացում:

Մակերեսային շերտի շատ նեղ հատվածում առաջանում են ճաքերի շերտի շերտի շերտազատումը։ Սեղմման լարումը գործում է առանցքային և շոշափողական ուղղություններով, իսկ ձգման լարումը՝ ճառագայթային ուղղությամբ։ Ճաքերը զուգահեռ են մասի մակերեսին։ Նման ճաքերի թվին է պատկանում կարծրացած շերտի շերտազատումը մակերեսային մարումից և մասերի ածխացման արդյունքում։ Դրա առաջացումը կապված է կարծրացած շերտի անհարթ կառուցվածքի հետ։ Օրինակ՝ համաձուլվածքային ածխացված պողպատը որոշակի արագությամբ սառեցնելուց հետո ածխացված շերտի կառուցվածքն է՝ արտաքին շերտը՝ չափազանց նուրբ պեռլիտ + կարբիդ, իսկ ենթաշերտը մարտենսիտ + մնացորդային աուստենիտ է, ներքին շերտը՝ նուրբ պեռլիտ կամ չափազանց նուրբ պեռլիտային կառուցվածք։ Քանի որ ենթաշերտի մարտենսիտի ձևավորման տեսակարար ծավալը ամենամեծն է, ծավալային ընդարձակման արդյունքն այն է, որ սեղմման լարումը ազդում է մակերեսային շերտի վրա առանցքային և շոշափողական ուղղություններով, իսկ ձգման լարումը տեղի է ունենում ճառագայթային ուղղությամբ, և լարման մուտացիա է տեղի ունենում դեպի ներս՝ անցնելով սեղմման լարման վիճակի, և շերտազատման ճաքերը տեղի են ունենում չափազանց բարակ հատվածներում, որտեղ լարումը կտրուկ անցնում է։ Սովորաբար, ճաքերը թաքնված են ներսում՝ մակերեսին զուգահեռ, և ծանր դեպքերում կարող են առաջացնել մակերեսի շերտազատում: Եթե կարբուրացված մասերի սառեցման արագությունը արագացվի կամ նվազեցվի, կարբուրացված շերտում կարելի է ստանալ միատարր մարտենսիտային կառուցվածք կամ գերնուրբ պեռլիտային կառուցվածք, որը կարող է կանխել նման ճաքերի առաջացումը: Բացի այդ, բարձր հաճախականության կամ բոցի մակերևութային մարման ժամանակ մակերեսը հաճախ գերտաքանում է, և կարծրացած շերտի երկայնքով կառուցվածքային անհամասեռությունը կարող է հեշտությամբ առաջացնել նման մակերեսային ճաքեր:

Միկրոկտրակները տարբերվում են վերոնշյալ չորս ճաքերից նրանով, որ առաջանում են միկրոլարումներից: Բարձր ածխածնային գործիքային պողպատի կամ կարբուրացված աշխատանքային մասերի կարծրացումից, գերտաքացումից և հղկումից հետո առաջացող միջհատիկային ճաքերը, ինչպես նաև կարծրացված մասերի ժամանակին չկոփման հետևանքով առաջացած ճաքերը, բոլորը կապված են պողպատի վրա միկրոճաքերի առկայության և հետագա լայնացման հետ:

Միկրոկտրակները պետք է ուսումնասիրվեն մանրադիտակով։ Դրանք սովորաբար առաջանում են աուստենիտի հատիկների սկզբնական սահմաններում կամ մարտենսիտի թերթերի միացման հատվածներում։ Որոշ ճաքեր թափանցում են մարտենսիտի թերթերի միջով։ Հետազոտությունները ցույց են տալիս, որ միկրոճաքերն ավելի տարածված են թեփոտված երկվորյակ մարտենսիտում։ Պատճառն այն է, որ թեփոտված մարտենսիտը մեծ արագությամբ աճելիս բախվում է միմյանց հետ և առաջացնում է մեծ լարվածություն։ Սակայն, երկվորյակ մարտենսիտն ինքնին փխրուն է և չի կարող առաջացնել պլաստիկ դեֆորմացիա։ Պլաստիկ դեֆորմացիան թուլացնում է լարվածությունը, այդպիսով հեշտությամբ առաջացնելով միկրոճաքեր։ Աուստենիտի հատիկները կոպիտ են, և միկրոճաքերի նկատմամբ զգայունությունը մեծանում է։ Պողպատում միկրոճաքերի առկայությունը զգալիորեն կնվազեցնի կարծրացված մասերի ամրությունն ու պլաստիկությունը, ինչը կհանգեցնի մասերի վաղաժամ վնասման (կոտրվածքի)։

Բարձր ածխածնային պողպատե մասերում միկրոճաքերից խուսափելու համար կարելի է ձեռնարկել այնպիսի միջոցառումներ, ինչպիսիք են մարման տաքացման ջերմաստիճանի իջեցումը, նուրբ մարտենսիտային կառուցվածքի ստացումը և մարտենսիտում ածխածնի պարունակության նվազեցումը: Բացի այդ, մարման ժամանակին կոփումը ներքին լարվածությունը նվազեցնելու արդյունավետ մեթոդ է: Փորձարկումները ցույց են տվել, որ 200°C-ից բարձր ջերմաստիճանում բավարար կոփումից հետո ճաքերի վրա նստվածք տված կարբիդները ունենում են ճաքերի «եռակցման» ազդեցություն, ինչը կարող է զգալիորեն նվազեցնել միկրոճաքերի առաջացման վտանգը:

Վերը նշվածը ճաքերի առաջացման պատճառների և կանխարգելման մեթոդների քննարկում է՝ հիմնված ճաքերի բաշխման օրինաչափության վրա: Իրական արտադրության մեջ ճաքերի բաշխումը տատանվում է՝ կախված այնպիսի գործոններից, ինչպիսիք են պողպատի որակը, մասի ձևը և տաք ու սառը մշակման տեխնոլոգիան: Երբեմն ճաքերն արդեն գոյություն ունեն ջերմային մշակումից առաջ և ավելի են ընդարձակվում մարման գործընթացի ընթացքում. երբեմն նույն մասում կարող են միաժամանակ հայտնվել ճաքերի մի քանի տեսակներ: Այս դեպքում, ճաքի ձևաբանական բնութագրերի հիման վրա, կոտրվածքի մակերեսի մակրոսկոպիկ վերլուծությունը, մետաղագրական հետազոտությունը և անհրաժեշտության դեպքում քիմիական վերլուծությունը և այլ մեթոդներ պետք է օգտագործվեն՝ ջերմային մշակման լարվածության նյութի որակից, կազմակերպչական կառուցվածքից մինչև պատճառները համապարփակ վերլուծություն անցկացնելու համար՝ ճաքը գտնելու համար: Հիմնական պատճառները և այնուհետև արդյունավետ կանխարգելիչ միջոցառումները որոշելու համար:

Ճաքերի կոտրվածքային վերլուծությունը կարևոր մեթոդ է ճաքերի առաջացման պատճառները վերլուծելու համար: Ցանկացած կոտրվածք ունի ճաքերի մեկնարկային կետ: Ճաքերի մարումը սովորաբար սկսվում է ճառագայթային ճաքերի կոնվերգենցիայի կետից:

Եթե ​​ճաքի ծագումը գտնվում է մասի մակերեսին, դա նշանակում է, որ ճաքը առաջացել է մակերեսի վրա չափազանց ձգման լարման հետևանքով։ Եթե մակերեսի վրա կառուցվածքային թերություններ չկան, ինչպիսիք են ներառումները, բայց կան լարման կենտրոնացման գործոններ, ինչպիսիք են դանակի ուժեղ հետքերը, օքսիդային նստվածքը, պողպատե մասերի սուր անկյունները կամ կառուցվածքային մուտացիայի մասերը, կարող են ճաքեր առաջանալ։

Եթե ​​ճաքի ծագումը դետալի ներսում է, դա կապված է նյութական թերությունների կամ ներքին մնացորդային չափազանց մեծ ձգման լարման հետ։ Նորմալ մարման դեպքում կոտրվածքի մակերեսը մոխրագույն է և նուրբ ճենապակե։ Եթե կոտրվածքի մակերեսը մուգ մոխրագույն և կոպիտ է, դա պայմանավորված է գերտաքացմամբ կամ սկզբնական հյուսվածքը հաստ է։

Ընդհանուր առմամբ, մարման ճաքի ապակե հատվածում չպետք է օքսիդացման գույն լինի, և ճաքի շուրջ չպետք է լինի ապակարբուրացում: Եթե ճաքի շուրջ ապակարբուրացում կա կամ ճաքի հատվածում օքսիդացված գույն կա, դա նշանակում է, որ մասը մարելուց առաջ արդեն ճաքեր է ունեցել, և սկզբնական ճաքերը կընդլայնվեն ջերմային մշակման լարվածության ազդեցության տակ: Եթե մասի ճաքերի մոտ նկատվում են առանձնացված կարբիդներ և ներառումներ, դա նշանակում է, որ ճաքերը կապված են հումքի մեջ կարբիդների խիստ առանձնացման կամ ներառումների առկայության հետ: Եթե ճաքերը հայտնվում են միայն սուր անկյուններում կամ մասի ձևի մուտացիայի մասերում՝ առանց վերը նշված երևույթի, դա նշանակում է, որ ճաքը առաջացել է մասի անհիմն կառուցվածքային նախագծման կամ ճաքերը կանխելու համար ոչ պատշաճ միջոցառումների կամ ջերմային մշակման չափազանց լարվածության պատճառով:

Բացի այդ, քիմիական ջերմային մշակման և մակերեսային մարման մասերի ճաքերը հիմնականում առաջանում են կարծրացած շերտի մոտ: Կարծրացած շերտի կառուցվածքի բարելավումը և ջերմային մշակման լարվածության նվազեցումը մակերեսային ճաքերից խուսափելու կարևոր միջոցներ են: