Bạn nên kiểm soát những gì khi làm nguội ống thép hình vuông và hình chữ nhật mảnh?

Làm nguội một ống hình vuông hoặc hình chữ nhật trông giống như một thao tác đơn lẻ từ bên ngoài - làm nóng ống, thả vào chất lỏng, kéo mạnh ra. Trong quá trình sản xuất, đó là một chuỗi các quyết định riêng biệt và sai sót ở bất kỳ quyết định nào trong số đó sẽ xuất hiện dưới dạng ống bị cong, số đọc độ cứng không đồng đều hoặc một vết nứt không bao giờ nhìn thấy được cho đến khi bộ phận đó không được sử dụng. Đây là bản tóm tắt các điểm kiểm soát thực sự quyết định kết quả, được rút ra từ thực tiễn sản xuất chứ không phải từ bảng đặc tính cơ học của cấp.

Một ống mảnh được nung nóng theo chiều ngang, cho dù trong lò nung buồng hay trong bồn tắm, sẽ hơi chùng xuống dưới trọng lượng của chính nó ngay khi nó đạt đến nhiệt độ và mất đi độ cứng. - thép mất một phần đáng kể mô đun đàn hồi nhiệt độ phòng-trước khi nó đạt đến nhiệt độ đông đặc điển hình và một nhịp dài không được đỡ sẽ bị cong có thể đo được ngay cả khi chỉ tính riêng trọng lượng của nó.Việc treo ống thẳng đứng trong lò nung muối hoặc lò nung kiểu hố-sẽ loại bỏ hoàn toàn mômen uốn đó- ống treo dưới lực căng dọc trục thay vì nằm trên một nhịp ngang, do đó không có độ lệch trọng lượng bản thân- cần điều chỉnh sau đó.

Điều này quan trọng nhất đối với tỷ lệ chiều dài-trên{1}}mặt cắt ngang{2}}trong đó các điểm đỡ ngang sẽ nằm cách xa nhau so với độ cứng của mặt cắt. Một đoạn ngắn, chắc nịch có thể chịu được sức nóng theo chiều ngang mà không gây ra nhiều hậu quả; một ống có thành dài và mỏng thì không. Quyết định định hướng gia nhiệt phải được đưa ra dựa trên độ mảnh của ống cụ thể, không được áp dụng như chính sách lò nung.

Lò nung hiếm khi chạy một kích thước chi tiết tại một thời điểm trong khối lượng sản xuất. Khi các phần có kích thước mặt cắt-khác nhau chia sẻ tải trọng lò,các phần nhỏ hơn nên nằm ở phía ngoài của buồng lò, không được chôn vào bên trong- chúng đạt đến nhiệt độ nhanh hơn vì chúng có khối lượng nhỏ hơn để truyền nhiệt và nếu chúng được đặt ở vị trí để dễ dàng loại bỏ, chúng có thể được kéo và làm nguội ngay khi đạt đến nhiệt độ mà không ảnh hưởng đến các mảnh lớn hơn vẫn đang nóng.

Hậu quả thực tế của việc mắc sai lầm này rất đơn giản: nếu các bộ phận nhỏ và lớn được trộn lẫn mà không có kế hoạch loại bỏ, thì các bộ phận nhỏ sẽ quá nóng trong khi chờ các bộ phận lớn hoặc các bộ phận lớn sẽ bị kéo ra sớm và nguội dưới nhiệt độ-.Cả phần lớn và phần nhỏ nên được tính thời gian và loại bỏ riêng biệt, với tải trọng lò được bố trí vật lý để có thể thực hiện được sự phân tách đó thay vì ngẫu hứng ở cửa lò.

Một lò có nhiệt lượng tỏa ra cố định. Tải nó vượt quá mức đầu ra có thể duy trì và nhiệt độ lò giảm xuống khi nạp điện - lò phải mất thời gian để phục hồi về điểm đặt trước khi các bộ phận thực sự bắt đầu nóng lên ở tốc độ dự kiến.Một cục sạc quá khổ không chỉ làm nóng lâu hơn; điều đó cũng có nghĩa là các bộ phận sẽ ở nhiệt độ-so với-dự kiến ​​trong thời gian dài hơn, điều này làm thay đổi hành vi austenitizing theo những cách khó có thể sửa chữa sau thực tế.

Quy tắc thực tế là điều chỉnh kích thước điện tích theo định mức công suất thực tế của lò chứ không phải thể tích buồng của nó - một lò thường có thể chứa nhiều vật liệu hơn mức nó có thể gia nhiệt ở tốc độ dự định. Khi không thể tránh khỏi việc sạc nặng hơn, thì thời gian gia nhiệt cần phải được kéo dài để bù đắp cho sự sụt giảm nhiệt độ ban đầu và việc kéo dài thời gian đó phải được đưa vào kế hoạch xử lý thay vì được phát hiện bằng cách kéo phần-có nhiệt độ thấp.

Hầu hết các loại thép chỉ định phạm vi nhiệt độ tôi thay vì một con số duy nhất và việc lựa chọn trong phạm vi đó phải tuân theo môi trường tôi, không cố định bất kể bộ phận nào được tôi.Làm nguội bằng nước hoặc nước muối sẽ thoát nhiệt đủ nhanh để mức nhiệt độ thấp hơn thường là đủ- lên đến đỉnh của phạm vi trên một chất đã được làm nguội vốn đã-nghiêm trọng sẽ làm tăng nguy cơ nứt và biến dạng mà không mang lại lợi ích đáng kể về độ cứng.Làm nguội bằng dầu hoặc muối nóng chảy-sẽ loại bỏ nhiệt nhẹ nhàng hơn, do đó, phần trên của phạm vi thường được sử dụngđể đảm bảo tốc độ làm nguội chậm hơn vẫn đạt đến độ sâu đông cứng hoàn toàn.

Đây là một quyết định-phù hợp ở mức trung bình và coi nó như một số cố định duy nhất bất kể bộ phận đó đi vào chất lỏng nào là một trong những nguồn phổ biến hơn dẫn đến kết quả độ cứng không nhất quán giữa hai lô được xử lý trên giấy theo cùng một thông số kỹ thuật.

Trước tiên, -nước làm nguội trung bình kép - hoặc nước muối, sau đó là dầu hoặc muối nóng chảy - được sử dụng đặc biệt để đạt được tốc độ làm nguội ban đầu nhanh cần thiết nhằm tránh sự biến đổi ngọc trai, đồng thời tránh nguy cơ nứt do mang tốc độ làm nguội nhanh đó suốt quá trình biến đổi martensite.Thời gian dừng trong môi trường đầu tiên tuân theo cùng logic nhiệt độ-và-được dùng để làm nguội-một môi trường; việc chuyển giao giữa các phương tiện là phần cần kiểm soát riêng biệt.

Quá trình chuyển đó sẽ mất khoảng 0,5 đến 2 giây- đủ dài để di chuyển bộ phận mà không làm rơi nó, đủ ngắn để bề mặt không có thời gian phục hồi nhiệt độ (tái hoạt động) trước khi nó đi vào môi trường thứ hai. Quá trình truyền chậm sẽ làm mất đi mục đích của môi trường đầu tiên bằng cách để bề mặt ấm lên trở lại trước khi giai đoạn làm mát thứ hai bắt đầu; Việc chuyển giao quá đột ngột có nguy cơ gây sốc cơ học đối với bộ phận đang trong quá trình biến đổi cứng lại. Dòng thời gian bên dưới cho thấy vị trí chuyển giao này so với điểm bắt đầu martensite (Ms) và điểm kết thúc (Mf) mà toàn bộ chuỗi được xây dựng xung quanh.

Làm nóng thép trong không khí mở ở nhiệt độ đông cứng đồng thời thực hiện hai tác động lên bề mặt: oxy phản ứng với bề mặt để tạo thành cặn và cacbon khuếch tán ra khỏi lớp bề mặt nhanh hơn mức có thể được bổ sung, để lại lớp da được khử cacbon có hàm lượng cacbon thấp hơn - và do đó độ cứng có thể đạt được thấp hơn - so với lõi.Đối với các bề mặt ống không thể chịu đựng được điều này, nên thực hiện gia nhiệt trong lò tắm muối được bảo trì đúng cách hoặc lò-khí quyển bảo vệ, cả hai đều hạn chế sự tiếp xúc của bề mặt với oxy tự do.

Ở những nơi không có sẵn, vẫn có thể sử dụng lò nung kháng khí-không khí nhưng chỉ với các biện pháp bảo vệ tại chỗ - lớp phủ đóng gói, hợp chất chống-oxy hóa hoặc màng bọc hy sinh - vì gia nhiệt trong không khí mở mà không có bất kỳ biện pháp bảo vệ nào sẽ khử cacbonat lớp bề mặt đến độ sâu phụ thuộc vào thời gian và nhiệt độ và độ sâu đó khó dự đoán chính xác nếu không có thử nghiệm quy trình cụ thể.

Khi một ống treo thẳng đứng đi vào môi trường làm nguội,nó phải được di chuyển bằng những cú vuốt lên{0}}và-xuống nhỏ, có kiểm soát thay vì được phép lắc lưbên này sang bên kia. Chuyển động lắc lư tạo ra dòng chảy cục bộ không đồng đều của môi trường làm nguội đối với các mặt khác nhau của ống khi nó di chuyển qua chất lỏng, làm nguội các mặt đó ở các tốc độ khác nhau - và tốc độ làm nguội không đồng đều xung quanh mặt cắt ngang-là nguyên nhân trực tiếp gây ra biến dạng và mất cân bằng ứng suất dư giữa các mặt.

Ngược lại, một hành trình thẳng đứng được kiểm soát sẽ giữ cho dòng môi trường làm nguội tương đối đồng đều xung quanh toàn bộ chu vi của phần khi nó hoạt động qua chất lỏng, đó là toàn bộ điểm di chuyển bộ phận ở đó - sự khuấy trộn là để loại bỏ lớp chăn hơi vốn có thể hình thành trên bề mặt cố định và làm chậm tốc độ làm mát không đều, không làm di chuyển bộ phận xung quanh bể.

Một số bộ phận cần có độ cứng cao hơn tại một vị trí - mặt mài mòn, khu vực ổ trục - so với việc làm nguội số lượng lớn một cách đáng tin cậy, thường là do khối lượng hoặc hình dạng của phần đó kéo nhiệt ra khỏi vùng cụ thể đó chậm hơn trong quá trình làm nguội bằng ngâm đơn giản.Cách khắc phục là giữ cho toàn bộ bộ phận được ngâm trong nước như bình thường, nhưng phun thêm chất lỏng làm nguội đặc biệt vào vùng cần tốc độ làm mát cục bộ nhanh hơn., trên hết là sự đắm chìm hoàn toàn thay vì thay vào đó.

Đây là phần bổ sung có mục tiêu, không thay thế cho quá trình làm nguội tổng thể chính xác - phần còn lại của bộ phận vẫn cần trình tự ngâm tiêu chuẩn để đạt được độ cứng cần thiết và để tránh độ cứng không khớp đủ nghiêm trọng để tạo ra nồng độ ứng suất của chính nó tại ranh giới giữa vùng được phun và phần còn lại của phần.

Lò nung muối làm nóng thông qua điện trở giữa các điện cực nhúng trong muối nóng chảy và một bộ phận được đặt quá gần điện cực sẽ nhận quá nhiệt cục bộ từ đường dẫn dòng điện tập trung gần điện cực đó - quá trình gia nhiệt không hoàn toàn đồng đều trong thể tích bể và khoảng cách gần với điện cực là nơi mà sự không đồng nhất đó{1}}là mạnh nhất.Khoảng cách làm việc ít nhất là 50 mm so với các điện cực là mức tối thiểu thực tế để tránh hiệu ứng cục bộ đó.

Logic khe hở tương tự áp dụng cho hai kích thước khác bên trong lò: khoảng cách từ thành lò và độ sâu ngâm dưới bề mặt chất lỏng của bể -, cả hai đều phải được giữ ở mức tối thiểu 50 mm. Một bộ phận nằm sát tường hoặc quá gần bề mặt chất lỏng sẽ tiếp xúc với môi trường nhiệt khác với môi trường nhiệt được đặt chính giữa trong bể và sự khác biệt đó thể hiện ở độ cứng hoặc độ biến dạng không nhất quán giữa các bộ phận giống hệt nhau được xử lý ở các vị trí khác nhau trong cùng một tải.

Làm nguội theo cấp độ - còn được gọi là martempering - giữ bộ phận ở nhiệt độ ngay trên điểm bắt đầu martensite thay vì tiếp tục đi thẳng đến nhiệt độ phòng, cho phép nhiệt độ cân bằng trong toàn bộ phần trước khi quá trình biến đổi cuối cùng diễn ra đồng đều hơn.Việc tăng nhiệt độ dập austenitizing lên phần nào cho quá trình này làm tăng độ ổn định của austenite được giữ lại, làm giảm xu hướng austenite đó phân hủy thành ngọc trai trong giai đoạn giữ đẳng nhiệt thay vì biến đổi hoàn toàn thành martensite khi bộ phận tiếp tục nguội.

Đây là sự khởi đầu có chủ ý so với việc lựa chọn nhiệt độ phù hợp với môi trường-được mô tả trước đó - quá trình làm nguội phân loại là một quá trình riêng biệt với logic nhiệt độ riêng, được thúc đẩy bởi độ ổn định của austenite trong quá trình giữ chứ không phải bởi mức độ làm nguội nghiêm trọng của một môi trường duy nhất.

Thép kết cấu và thép cacbon trơn có thể chịu được việc nạp trực tiếp vào lò đã ở nhiệt độ tôi hoặc thậm chí cao hơn 20 đến 30 độ C mà không cần giai đoạn gia nhiệt trước - hàm lượng hợp kim của chúng đủ thấp để sốc nhiệt và sự phát triển của hạt trong quá trình gia nhiệt nhanh không phải là mối lo ngại lớn.Thép-cacbon cao và thép hợp kim-cao là một trường hợp khác: sạc chúng trực tiếp vào lò nóng có nguy cơ giãn nở nhiệt không đồng đều trên toàn bộ mặt cắt và hạt phát triển quá mức trong ma trận hợp kim-cao hơn.Các loại này trước tiên phải được làm nóng trước ở khoảng 600 độ C, sau đó nâng lên nhiệt độ làm nguội cuối cùngở giai đoạn thứ hai, cho phần này thời gian để cân bằng trước khi được đẩy qua-phạm vi nhiệt độ cao hơn, nơi có nhiều rủi ro hơn.

Xử lý mọi loại thép bằng cùng một phương pháp sạc trực tiếp-là một lối tắt phổ biến trong các hoạt động nhỏ hơn và cụ thể là các loại thép-cacbon cao và hợp kim-cao mà lối tắt đó tạo ra những vấn đề mà thép cacbon kết cấu sẽ không bao giờ xuất hiện.

Trong trường hợp ống cần vỏ được làm cứng sâu - một phần dày chịu tải mài mòn xuyên qua hầu hết-mặt cắt ngang của nó - thì nhiệt độ tôi cao hơn một chút trong phạm vi cho phép của cấp độ sẽ hỗ trợ độ sâu đông cứng sâu hơn. Khi chỉ cần lớp cứng nông, nhiệt độ thấp hơn trong phạm vi là lựa chọn tốt hơn, vì nó hạn chế hiệu ứng đông cứng đến gần bề mặt hơn và giảm nguy cơ giòn và biến dạng lõi đi kèm với việc austenit hóa nhiều phần hơn so với ứng dụng thực sự cần.

Đây là trục thứ ba, độc lập để lựa chọn nhiệt độ cùng với logic-so khớp trung bình và logic làm nguội-phân cấp được mô tả ở trên yêu cầu về độ sâu của - trường hợp-, môi trường làm nguội và loại quy trình (trung bình-đơn lẻ so với phân loại) mỗi loại có thể đẩy lựa chọn nhiệt độ theo một hướng khác nhau và lựa chọn cuối cùng phải điều chỉnh cả ba phương tiện này với yêu cầu dịch vụ thực tế của bộ phận.

Bản thân môi trường làm nguội cần phải sạch và-được kiểm soát nhiệt độ để hoạt động có thể dự đoán được.Dầu, cặn xà phòng hoặc các chất ô nhiễm khác trong nước làm nguội làm thay đổi đặc tính làm mát một cách khó lường- bồn tắm bị ô nhiễm có thể tạo thành một lớp màng hơi không đều trên bề mặt của bộ phận, làm chậm tốc độ làm mát theo cách khó phát hiện cho đến khi kết quả độ cứng trở lại không nhất quán.Nhiệt độ nước thường phải ở dưới 40 độ C và nhiệt độ dầu dưới 80 độ C- cả hai phương tiện đều giảm mức độ làm mát khi chúng nóng lên và bồn tắm đã tăng lên trên nhiệt độ dự định do sử dụng nhiều lần mà không làm mát sẽ nguội dần ít mạnh hơn so với quy trình được thiết kế xung quanh.

Liên hệ ngay