Als Kernkomponenten mechanischer Verbindungen bestimmt die Schraubleistung direkt die Zuverlässigkeit und Sicherheit von Geräten. Die Wärmebehandlung ist ein kritischer Prozess, der die innere Struktur von Schrauben modifiziert, indem die Erwärmung, Isolierung und Kühlprozesse gesteuert werden, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften (wie Festigkeit, Härte und Zähigkeit) zu erreichen. Schrauben aus verschiedenen Materialien (z. B. Kohlenstoffstahl, Legierungsstahl und Edelstahl) erfordern maßgeschneiderte Wärmebehandlungslösungen, um die Anforderungen verschiedener Anwendungen (wie Automobile, Konstruktion und Luft- und Raumfahrt) zu erfüllen.
Der Kernzweck der Schraubenwärmenbehandlung
Schrauben müssen Lasten wie Spannung, Scher und Auswirkungen während des Betriebs standhalten, und einige müssen auch heftigen Umgebungen wie Korrosion und hohen Temperaturen standhalten. Das Kernziel der Wärmebehandlung ist es, ein Gleichgewicht zwischen Stärke und Zähigkeit zu erreichen, die in drei Hauptkategorien eingeteilt werden kann:
Leistungsverbesserung (das wichtigste Ziel): Durch die Änderung der inneren Struktur (z. B. die Bildung von Martensit oder Sorbit) werden die Zugfestigkeit, die Ertragsfestigkeit und die Härte der Schraube erhöht, wodurch plastische Verformung oder Bruch unter Last verhindert wird. (Typische Anwendungen umfassen Automobilmotorblockschrauben und Brückenverbindungsschrauben, die hohe Lasten ohne Verformung standhalten müssen.)
Innenspannung lindern: Nach der kalten Überschrift (Bildung) und Bearbeitung bleibt die Restspannung innerhalb der Schraube, was leicht zu Rissen oder dimensionaler Verformung während der nachfolgenden Verwendung führen kann. Die Wärmebehandlung kann durch Prozesse wie Temperatur mit niedrigem Temperatur und Tempern von Stressabbau diese inneren Belastungen freisetzen und eine dimensionale Stabilität gewährleisten. (Typischer Anwendungsfall: Mikroschrauben, die in Präzisionsinstrumenten verwendet werden, erfordern eine extrem hohe dimensionale Genauigkeit (z. B. Toleranzen von ± 0,01 mm).).
Verbesserung der Verarbeitbarkeit: Einige Materialien mit hoher Härte (z. B. mit hohem Kohlenstoffstahl) sind schwer direkt zu maschine. Tempern kann die Härte verringern und die Plastizität erhöhen und die kalte Überschrift oder das Fädeln erleichtern. Das Löschen und Temperieren kann dann verwendet werden, um die Festigkeit zu erhöhen. (Typische Anwendungsfälle: 45# Stahlschrauben werden vor der Bildung geglüht (um die Härte auf HB180-220 zu verringern), gefolgt von dem Löschen und Temperieren nach der Bearbeitung (um die Härte auf HRC35-40 zu erhöhen).).
Gemeinsame Schraubenmaterialien und entsprechende Wärmebehandlungsprozesse
Die Auswahl des Schraubenmaterials bestimmt den Wärmebehandlungsweg. Die Unterschiede in der Zusammensetzung (wie Kohlenstoffgehalt und Legierungselemente) zwischen verschiedenen Materialien führen zu vollständig unterschiedlichen Phasentransformationseigenschaften und Leistungsanforderungen. Im Folgenden finden Sie Prozesskombinationen für drei Mainstream -Materialien:
Kohlenstoffstahl mit kohlenstoffreichem Stahl Q235, 10# Stahl: Kernwärmebehandlungsprozess (Kohlensäurestellung mit niedrigem Temperatur Temperatur)
Mittelgroßen Stahl 45# Stahl, 35# Stahl: Durchlöser mit mittlerer Temperaturtemperatur
Legierungsstahlstahl 40CR, 35CRMO: Löschen und Temperieren (Temperatur des Hochtemperaturs)
Martensitic Edelstahl 410, 420: Temperatur mit niedrigem Temperatur löschen
Wichtige Prozessverbindungen der Schraubenwärmebehandlung
Die Schraubenwärmenbehandlung erfordert eine strenge Kontrolle der dreistufigen Parameter von "Erwärmen - Halten - Kühlung", um Defekte wie unzureichende Härte, Risse und Verformung zu vermeiden. Das Folgende ist eine detaillierte Analyse des Kernprozesses:
Vorbehandlung: Tempern/Normalisierung (Vorbereitung auf die nachfolgende Verarbeitung oder endgültige Wärmebehandlung)
Glühen: Erwärmen Sie die Schraube langsam auf 30-50 ° C über AC3 (Hypoutectoid-Stahl) oder AC1 (Überdachsektoidstahl), halten Sie sich für einen bestimmten Zeitraum hinweg und kühlen Sie dann langsam im Ofen (Kühlrate ≤ 50 ° C/h).
Zweck: Reduzieren Sie die Härte (z. B. 45# Stahlhärte ≤ HB229 nach dem Tempern), lindern Sie die Verarbeitungsspannungen und verfeinern Sie die Korngröße zur Vorbereitung auf kaltes Übergang oder Löschung.
Normalisierung: Erhitzen auf eine Temperatur ähnlich dem Tempern, aber das Halten von Kühlung in Luft (Kühlrate schneller als Tempern).
Zweck: Erstellen Sie eine feinere Pearlitstruktur mit etwas höherer Härte als Tempern (45# Stahlhärte HB170-230 nach der Normalisierung). Geeignet für nicht kritische Schrauben mit bestimmten Festigkeitsanforderungen.
Verstärkung der Behandlung: Temperierung abbrechen (bestimmt die endgültigen mechanischen Eigenschaften der Schraube)
(Quenching) erreicht hohe Härte, aber auch Sprödigkeit: Die Schraube wird auf die "Austenitisierungstemperatur" erhitzt (z. B. 840-860 ° C für 45# Stahl, 830-850 ° C für 40cr-Stahl), die bei dieser Temperatur gehalten werden, damit die Mikrostruktur vollständig in Austenit transformiert werden kann. Durch die schnelle Abkühlung (z. B. Wasser- oder Ölkühlung) kann sich der Austenit in Martensit verwandeln und die Härte erheblich erhöhen.
(Tempering) Ausgleich zu Härte und Zähigkeit (der Kernstimmschritt "): Die abgestürzte Schraube wird auf" Sub-AC1-Temperatur "(nicht höher als 727 ° C erhitzt, um Austenitisierung zu vermeiden), bei dieser Temperatur gehalten und dann zum teilweise zersetzenden Verschlechterung des Martensites, Troostit und toostitisch, während des Martensitives, bei der martersit, troostit und toostitisch und trostitisch und tosistitisch, auf dem Weg, auf dem Weg, auf dem Weg, auf dem Weg, auf dem Weg, auf dem Weg, auf dem Weg, auf dem Weg, auf dem Weg, auf dem Weg, auf dem Weg zu rücken, während der Retechnik während der Retrügung während der Retlosheit, während der Trübte, während der tosistitischen, auf und zu einem tosistitischen, durchdauzen, durch Retlosbilität verteilt.
Oberflächenhärtung: Kohlensäure/Nitring (für hohe Oberflächenhärteanforderungen)
Bei mit kohlenstoffarmen Stahlschrauben mit kohlenstoffarmen Stahl (z. B. 10# Stahl) aufgrund ihres niedrigen Kohlenstoffgehalts (≤ 0,15%) kann die vollständige Abschreckung keine hohe Härte erreichen. Oberflächenkarburisierung ist erforderlich, um die Oberflächenhärte zu erhöhen und gleichzeitig die Zähigkeit des Kerns beizubehalten.
Kohlenhydratverfahren: Die Schraube wird in einem Vergaserofen (mit einem Vergaser wie Methan oder Propan) bei 900-950 ° C für 2-6 Stunden gelegt, um den Oberflächenkohlenstoffgehalt auf 0,8%-1,2%zu erhöhen. Die Schraube wird dann gelöscht und bei niedriger Temperatur getempert.
Häufige Mängel und Vorbeugung einer Schraubenwärmenbehandlung
Während des Wärmebehandlungsprozesses führen eine unsachgemäße Parametersteuerung oder Betriebsfehler zu, die die Schrauben ausgelöscht werden. Häufige Mängel und vorbeugende Maßnahmen sind wie folgt:
Unzureichende Härte
Ursachen: 1. Temperatur zu niedrig abbrechen; 2. Unzureichende Haltezeit; 3. Langsame Kühlrate
Vorbeugende Maßnahmen: 1. Setzen Sie die Ablöstentemperatur gemäß den materiellen Spezifikationen; 2. Gewährleistung einer ausreichenden Haltezeit; 3.. Verwenden Sie Wasserlöschen für kohlenstoffarme Stahl- und Öllöschungen für Legierungsstahl
Cracking löschen
Ursachen: 1. Übermäßige Erwärmungsrate (große interne und externe Temperaturdifferenz); 2. Übermäßige Kühlrate; 3. Scharfe Ecken/Risse in der Schraube
Vorbeugende Maßnahmen: 1. Langsamer Erwärmen (inszenierte Erwärmung); 2. Verwenden Sie Öllöschen oder Austempering für Legierungsstahl; 3. Entfernen Sie während der Verarbeitung scharfe Ecken und untersuchen Sie im Voraus Oberflächenfehler
Dimensionsdeformation
Ursachen: 1. Unebener Erhitzen/Kühlung; 2. asymmetrische Schraubenform; 3.. Unzureichende Temperierung
Vorbeugende Maßnahmen: 1. Verwenden Sie einen gleichmäßigen Heizofen und drehen Sie die Schraube während des Abkühlens. 2. Optimieren Sie die Schraubdesign (Variationen der Wandstärke reduzieren); 3. Temperament sofort nach dem Löschen.
Oxidation und Dekarburisierung
Ursache: Übermäßige Luft im Heizofen, was zu Oberflächenoxidation oder Kohlenstoffverlust führt.
Vorbeugende Maßnahmen: 1. Verwenden Sie einen Schutzatmosphäre (Stickstoff/Wasserstoff); 2. Vor dem Erhitzen auf die Schrauboberfläche Antioxidationsbeschichtung auftragen.
