Deli iz ogljikovega jekla
Ogljikovo jeklo je jeklo z vsebnostjo ogljika od približno 0,05 do 3,8 mas.Definicija ogljikovega jekla Ameriškega inštituta za železo in jeklo (AISI) navaja:
1. ni določena ali zahtevana minimalna vsebnost kroma, kobalta, molibdena, niklja, niobija, titana, volframa, vanadija, cirkonija ali katerega koli drugega elementa, ki ga je treba dodati, da se doseže želeni legirni učinek;
2. določeni minimum za baker ne presega 0,40 odstotka;
3. ali največja vsebnost, določena za katerega koli od naslednjih elementov, ne presega navedenih odstotkov: mangan 1,65 odstotka;silicij 0,60 %;baker 0,60 odstotka.
Izraz ogljikovo jeklo se lahko uporablja tudi za jeklo, ki ni nerjavno jeklo;pri tej uporabi lahko ogljikovo jeklo vključuje legirana jekla.Jeklo z visoko vsebnostjo ogljika ima veliko različnih uporab, kot so rezkalni stroji, rezalna orodja (kot so dleta) in visoko trdne žice.Te aplikacije zahtevajo veliko bolj fino mikrostrukturo, ki izboljša žilavost.
Ko odstotek ogljika narašča, lahko jeklo s toplotno obdelavo postane trše in močnejše;vendar postane manj duktilen.Ne glede na toplotno obdelavo višja vsebnost ogljika zmanjša varivost.V ogljikovih jeklih višja vsebnost ogljika znižuje tališče.
Namen toplotne obdelave ogljikovega jekla je spremeniti mehanske lastnosti jekla, običajno duktilnost, trdoto, mejo tečenja ali odpornost na udarce.Upoštevajte, da sta električna in toplotna prevodnost le malo spremenjeni.Kot pri večini tehnik utrjevanja jekla, Youngov modul (elastičnost) ni prizadet.Vse obdelave duktilnosti jekla za večjo trdnost in obratno.Železo ima večjo topnost za ogljik v avstenitni fazi;zato se vse toplotne obdelave, razen sferoidizacije in procesnega žarjenja, začnejo s segrevanjem jekla na temperaturo, pri kateri lahko obstaja avstenitna faza.Jeklo se nato pogasi (odvaja toplota) z zmerno do nizko hitrostjo, kar omogoča difundiranje ogljika iz avstenita, pri čemer nastane železov karbid (cementit) in ostane ferit, ali z visoko hitrostjo, ki ujame ogljik v železo in tako tvori martenzit. .Hitrost, s katero se jeklo ohladi skozi evtektoidno temperaturo (približno 727 °C), vpliva na hitrost, s katero ogljik difundira iz avstenita in tvori cementit.Na splošno bo pri hitrem ohlajanju železov karbid fino razpršen in nastal bo drobnozrnat perlit, pri počasnem ohlajanju pa bo nastal bolj grob perlit.Hlajenje hipoevtektoidnega jekla (manj kot 0,77 mas. % C) povzroči lamelno-perlitno strukturo plasti železovega karbida z α-feritom (skoraj čisto železo) med njimi.Če gre za hiperevtektoidno jeklo (več kot 0,77 mas. % C), potem je struktura polno perlitna z majhnimi zrni (večjimi od perlitne lamele) cementita, ki se tvorijo na mejah zrn.Evtektoidno jeklo (0,77 % ogljika) bo imelo perlitno strukturo skozi vsa zrna brez cementita na mejah.Relativne količine sestavin se določijo s pravilom vzvoda.Sledi seznam možnih vrst toplotne obdelave.
Legirano jeklo je jeklo, ki je legirano z različnimi elementi v skupnih količinah med 1,0 % in 50 % teže, da se izboljšajo njegove mehanske lastnosti.Legirana jekla so razdeljena v dve skupini: nizkolegirana jekla in visoko legirana jekla.Razlika med obema je sporna.Smith in Hashemi definirata razliko na 4,0 %, medtem ko jo Degarmo in drugi definirajo na 8,0 %.Najpogosteje se izraz "legirano jeklo" nanaša na nizkolegirana jekla.
Strogo gledano je vsako jeklo zlitina, vendar se vsa jekla ne imenujejo "legirana jekla".Najenostavnejša jekla so železo (Fe), legirano z ogljikom (C) (približno 0,1 % do 1 %, odvisno od vrste).Vendar pa je izraz "legirano jeklo" standardni izraz, ki se nanaša na jekla z drugimi legirnimi elementi, namerno dodanimi poleg ogljika.Pogosti zlitini vključujejo mangan (najpogostejši), nikelj, krom, molibden, vanadij, silicij in bor.Manj običajne zlitine vključujejo aluminij, kobalt, baker, cerij, niobij, titan, volfram, kositer, cink, svinec in cirkonij.
Sledi niz izboljšanih lastnosti legiranih jekel (v primerjavi z ogljikovimi jekli): trdnost, trdota, žilavost, odpornost proti obrabi, odpornost proti koroziji, kaljivost in trdota pri vročem jeklu.Da bi dosegli nekatere od teh izboljšanih lastnosti, bo morda potrebna toplotna obdelava kovine.
Nekateri od teh se uporabljajo v eksotičnih in zelo zahtevnih aplikacijah, kot so turbinske lopatice reaktivnih motorjev in jedrski reaktorji.Zaradi feromagnetnih lastnosti železa najdejo nekatere jeklene zlitine pomembne aplikacije, kjer so njihovi odzivi na magnetizem zelo pomembni, vključno z električnimi motorji in transformatorji.
Sferoidiziranje
Sferoidit nastane, ko ogljikovo jeklo segrevamo na približno 700 °C več kot 30 ur.Sferoidit lahko nastane pri nižjih temperaturah, vendar se potreben čas drastično poveča, saj je to difuzijsko nadzorovan proces.Rezultat je struktura palic ali kroglic cementita znotraj primarne strukture (ferita ali perlita, odvisno od tega, na kateri strani evtektoida ste).Namen je zmehčati visokoogljična jekla in omogočiti večjo sposobnost oblikovanja.To je najmehkejša in najbolj duktilna oblika jekla.
Popolno žarjenje
Ogljikovo jeklo se segreva na približno 40 °C nad Ac3 ali Acm 1 uro;to zagotavlja, da se ves ferit spremeni v avstenit (čeprav lahko cementit še vedno obstaja, če je vsebnost ogljika večja od evtektoida).Jeklo je treba nato počasi ohladiti, približno 20 °C (36 °F) na uro.Običajno gre samo za hlajenje peči, kjer je peč izklopljena, jeklo pa je še vedno v notranjosti.Posledica tega je groba perlitna struktura, kar pomeni, da so "trakovi" perlita debeli.Popolnoma žarjeno jeklo je mehko in duktilno, brez notranjih napetosti, kar je pogosto potrebno za stroškovno učinkovito oblikovanje.Samo sferoidizirano jeklo je mehkejše in bolj duktilno.
Procesno žarjenje
Postopek, ki se uporablja za lajšanje napetosti v hladno obdelanem ogljikovem jeklu z manj kot 0,3 % C. Jeklo se običajno segreva na 550–650 °C za 1 uro, včasih pa tudi do 700 °C.Slika desno [potrebno je pojasnilo] prikazuje območje, kjer pride do procesnega žarjenja.
Izotermno žarjenje
Gre za postopek, pri katerem podevtektoidno jeklo segrejemo nad zgornjo kritično temperaturo.Ta temperatura se vzdržuje nekaj časa, nato pa se zniža pod spodnjo kritično temperaturo in se ponovno vzdržuje.Nato se ohladi na sobno temperaturo.Ta metoda odpravlja kakršen koli temperaturni gradient.
Normaliziranje
Ogljikovo jeklo se segreva na približno 55 °C nad Ac3 ali Acm 1 uro;to zagotavlja, da se jeklo popolnoma spremeni v avstenit.Jeklo se nato zračno ohladi, kar je hitrost ohlajanja približno 38 °C (100 °F) na minuto.Posledica tega je fina perlitna struktura in bolj enotna struktura.Normalizirano jeklo ima večjo trdnost kot žarjeno jeklo;ima relativno visoko trdnost in trdoto.
Kaljenje
Ogljikovo jeklo z najmanj 0,4 mas.% C se segreje do normalnih temperatur in nato hitro ohladi (pogasi) v vodi, slanici ali olju do kritične temperature.Kritična temperatura je odvisna od vsebnosti ogljika, vendar je praviloma nižja, ko se vsebnost ogljika poveča.Posledica tega je martenzitna struktura;oblika jekla, ki ima prenasičeno vsebnost ogljika v deformirani telesno osredotočeni kubični (BCC) kristalni strukturi, pravilno imenovani telesno osredotočeni tetragonalni (BCT), z veliko notranje napetosti.Tako kaljeno jeklo je izjemno trdo, a krhko, običajno preveč krhko za praktične namene.Te notranje napetosti lahko povzročijo napetostne razpoke na površini.Kaljeno jeklo je približno trikrat trše (štiri z več ogljika) kot normalizirano jeklo.
Martempiranje (markiranje)
Martempering pravzaprav ni postopek kaljenja, od tod tudi izraz marquenching.To je oblika izotermne toplotne obdelave, ki se uporablja po začetnem gašenju, običajno v kopeli s staljeno soljo, pri temperaturi tik nad "začetno temperaturo martenzita".Pri tej temperaturi se zaostale napetosti v materialu sprostijo in nekaj bainita se lahko oblikuje iz ohranjenega avstenita, ki se ni imel časa preoblikovati v nič drugega.V industriji je to postopek, ki se uporablja za nadzor duktilnosti in trdote materiala.Z daljšim markeniranjem se poveča duktilnost ob minimalni izgubi trdnosti;jeklo se drži v tej raztopini, dokler se notranja in zunanja temperatura dela ne izenačita.Nato jeklo ohladimo pri zmerni hitrosti, da ohranimo minimalni temperaturni gradient.Ne samo, da ta postopek zmanjša notranje napetosti in napetostne razpoke, ampak tudi poveča odpornost na udarce.
Kaljenje
To je najpogostejša toplotna obdelava, saj lahko s temperaturo in časom popuščanja natančno določimo končne lastnosti.Kaljenje vključuje ponovno segrevanje kaljenega jekla na temperaturo pod evtektoidno temperaturo in nato ohlajanje.Povišana temperatura omogoča nastanek zelo majhnih količin sferoidita, ki povrne duktilnost, vendar zmanjša trdoto.Dejanske temperature in časi so skrbno izbrani za vsako sestavo.
Austempering
Postopek popuščanja je enak kot popuščanje, le da se kaljenje prekine in jeklo drži v kopeli staljene soli pri temperaturah med 205 °C in 540 °C, nato pa se zmerno ohladi.Nastalo jeklo, imenovano bainit, proizvaja iglasto mikrostrukturo v jeklu, ki ima veliko trdnost (vendar manj kot martenzit), večjo duktilnost, večjo odpornost na udarce in manjše popačenje kot martenzitno jeklo.Pomanjkljivost austemperinga je, da se lahko uporablja samo na nekaterih jeklih in zahteva posebno solno kopel.
Ogljikovo jeklo cnc
obračalna puša za gred
Ogljikovo jeklo cnc
strojna obdelava črno eloksiranje
Bush deli z
zdravljenje črnenja
Struženje ogljikovega jekla
deli s šestrobo palico
Ogljikovo jeklo
DIN deli zobnikov
Ogljikovo jeklo
kovanje obdelovalnih delov
Ogljikovo jeklo cnc
struženje delov s fosfatiranjem
Bush deli z
zdravljenje črnenja
