45 Stahlwärmebehandlung: 700 °C bis 930 °C

Heute gilt Hersteller von CNC-Bearbeitungsteilen wird Ihnen den Zusammenhang zwischen Abschreckung, Mikrostruktur und Eigenschaften von 45-Stahl erläutern, um das Verständnis für den Einfluss verschiedener Wärmebehandlungsprozesse auf die Mikrostruktur zu vertiefen.

Fallanalyse 1

Materialbezeichnung: 45 Stahl

Behandlungsstatus: Wasserabschreckung bei 700 °C für 15 Minuten

Ätzmittel: 4 %ige Salpetersäurealkohollösung

Abbildung 1 45 Stahl 700 ℃ Heizwasser-Abschreckstruktur 400X

Strukturbeschreibung: Die in Abbildung 1 gezeigte abgeschreckte Struktur besteht aus weißem, unregelmäßigem, vieleckigem Ferrit, flockigem Perlit und Punktperlit. Die Probe wurde ursprünglich einer Abschreckbehandlung bei Unterhitzung unterzogen, aber aufgrund von Betriebsfehlern wurde die Heiztemperatur auf 700 °C eingestellt, während die Haltezeit und die Abkühlmethode weiterhin den Abschreckprozess nutzten.

Unter einem 400-fachen Mikroskop: Wenn 45-Stahl auf eine höhere Temperatur unter Ac1 erhitzt wird, wird der Zementit im Perlit kugelförmig und bildet körnigen Perlit. Aufgrund der kurzen Haltezeit dieser Probe wurde jedoch ein Teil des Zementits im Perlit in Punkte zerbrochen und dann mit Wasser abgekühlt, bevor sie aggregierten und wuchsen, sodass einige punktierte Perlite entstanden. Sein Härtewert ähnelt dem der geglühten Struktur.

Fallanalyse 2

Materialbezeichnung: 45 Stahl

Behandlungsstatus: Wasserabschreckung bei 760 °C für 15 Minuten

Ätzmittel: 4 %ige Salpetersäurealkohollösung

Abbildung 2 45 Stahl untererhitzte Abschreckstruktur 400X

Organisation Beschreibung:

Die in Abbildung 2a gezeigte Struktur besteht aus mehr weißem, polygonalem und massivem ungelöstem Ferrit, einer kleinen Menge schwarzem Troostit, cremefarbenem Martensit und Restaustenit, die entlang der Korngrenze ausgeschieden sind, und die Härte beträgt etwa 30 HRC;

Die in Abbildung 2b gezeigte Struktur besteht aus weißem, polygonalem, ungelöstem Ferrit, einer kleinen Menge dunklem Lattenmartensit, cremefarbenem Martensit und Restaustenit, und die Härte beträgt etwa 43 HRC;

Die in Abbildung 2c dargestellte Struktur besteht aus weißem, polygonalem, ungelöstem Ferrit, dunklem Lattenmartensit, Blattmartensit und Restaustenit mit einer Härte von 53 HRC.

Abbildung 2 zeigt die Mikrostruktur der untererhitzten, abgeschreckten Probe im selben Ofen. Das Experiment wurde in drei Gruppen aufgeteilt. Um jede Gruppe nicht zu verwechseln, wurden die Proben während des Unterhitzeabschreckens an unterschiedlichen Positionen im Ofen platziert, sodass die Temperatur der Proben im selben Ofen unterschiedlich war, was zu Härte und Mikrostruktur führte. Unterschied in Unter einem 400-fachen Mikroskop kann die Länge von Martensit 7 mm erreichen.

Theoretisch beträgt Ac1 von 45-Stahl 724 °C, Ac3 780 °C, die Unterhitzungs-Abschreck-Erwärmungstemperatur liegt im Zweiphasenbereich, die Mikrostruktur besteht aus Austenit und ungelöstem Ferrit, die Menge an ungelöstem Ferrit und die Erwärmungstemperatur hängen zusammen auf die Länge der Haltezeit. Je näher die Heiztemperatur an Ac3 liegt, desto geringer ist die Menge an ungelöstem Ferrit, und seine Form hängt von der Menge ab. Wenn die Menge groß ist, ist sie vieleckig oder massiv; wenn die Menge gering ist, ist sie im Wesentlichen polygonal und an der Korngrenze verteilt. Beim Abschrecken und Abkühlen bleiben diese ungelösten Ferrite ohne Umwandlung erhalten. Gleichzeitig aufgrund der niedrigen Abschrecktemperatur und der kurzen Haltezeit. Der Homogenisierungsgrad des Austenits ist schlecht und der lokale Bereich erfährt beim Abkühlen eine Troostit-Umwandlung.

Fallanalyse 3

Materialbezeichnung: 45 Stahl

Behandlungsstatus: Wasserabschreckung bei 830 °C für 15 Minuten

Ätzmittel: 4 %ige Salpetersäurealkohollösung

Abbildung 3 45 Stahl 830 ℃ Heiz- und Abschreckstruktur 400X

Organisation Beschreibung:

Die in Abbildung 3 dargestellte abgeschreckte Struktur besteht aus Martensit mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und weißem Restaustenit. Die Form von Martensit ist eigentlich eine Mischung aus Latte und Blech, und die durchschnittliche Härte beträgt etwa 60 HRC. Die Martensitlänge kann unter einem 10-fachen Mikroskop 400 mm erreichen.

Fallanalyse 4

Materialbezeichnung: 45 Stahl

Verarbeitungsstatus: Wasserabschreckung bei 840 °C für 25 Minuten (1)

Ätzmittel: 4 %ige Salpetersäurealkohollösung

Abbildung 4 45 Stahl 840 ℃ Heiz- und Abschreckstruktur (1) 400X

Organisation Beschreibung:

Die in Abbildung 4 dargestellte abgeschreckte Struktur besteht aus Martensit mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und weißem Restaustenit mit einer durchschnittlichen Härte von etwa 60 HRC. Die Martensitlänge beträgt unter einem 12-fachen Mikroskop etwa 400 mm.

Fallanalyse 5

Materialbezeichnung: 45 Stahl

Verarbeitungsstatus: Wasserabschreckung bei 840 °C für 25 Minuten (2)

Ätzmittel: 4 %ige Salpetersäurealkohollösung

Abb.5 Mikrostruktur von 45 Stahl 840℃ Erhitzen und Abschrecken (2) 400X

Organisation Beschreibung:

Die in Abbildung 5 gezeigte abgeschreckte Struktur besteht aus einer sehr kleinen Menge an weißem intermittierendem Netzwerk proeutektoidem Ferrit und schwarzem abgeschrecktem Troostit, verteilt entlang der Korngrenze, Kohlenstoffmartensit und weißer zurückgehaltener Austenitmatrix beim Abschrecken, und die durchschnittliche Härte beträgt etwa 53 HRC.

Die in Abbildung 5 gezeigte Probe und die in Abbildung 4 gezeigte Probe wurden im selben Ofen erhitzt und nacheinander in Wasser abgeschreckt. Bei einigen Proben trat in der abgeschreckten Struktur eine nichtmartensitische Struktur auf, und die Leistung zeigte eine ungleichmäßige Härte. Die Härte des Bereichs mit Troostit war gering und der Bereich ohne Troostit wies normale Abschreckhärte auf. Eine unzureichende Härte verringert die Verschleißfestigkeit der Werkstückoberfläche, insbesondere wird das Ermüdungsverhalten deutlich reduziert.

Es gibt viele Gründe für das Auftreten nichtmartensitischer Strukturen im abgeschreckten Werkstück, wie z. B. unzureichende Bewegung des Abschreckkühlmediums, unzureichende Bewegung des Werkstücks im Abschreckkühlmedium oder wenn die Richtung der Werkstückoberfläche in das Medium eingetaucht ist ist falsch, der Dampf in bestimmten Teilen der Werkstückoberfläche wird oft verzögert Der Film reißt, was zu einer Verringerung der Abkühlgeschwindigkeit, Zersetzungsprodukten bei hoher Temperatur, der Bildung von weichen Stellen oder einem Rückgang der lokalen Härte führt. Der Dampffilm von Wasser ist stabiler als der von Sole, sodass sich auf wassergekühlten Werkstücken eher weiche Stellen bilden. Je höher die Temperatur von Wasser und wässriger Lösung ist, desto leichter können weiche Stellen entstehen; Kohlenstoffstahl mit schlechter Härtbarkeit neigt zu weichen Stellen, wenn das Werkstück einen großen Querschnitt hat; Die Oberfläche des Werkstücks ist nicht sauber, wie z. B. Rost, Flecken, Oberflächenzunder und Ruß usw., was ebenfalls dazu führt, dass die lokale Härte nach dem Abschrecken niedrig ist.

Eine unzureichende Erwärmung kann ebenfalls zu einer unzureichenden Härte des abgeschreckten Werkstücks führen, eine unzureichende Kühlung ist jedoch die häufigere Ursache für eine unzureichende Härte des abgeschreckten Werkstücks. Das Werkstück bleibt nach der Entnahme aus dem Ofen und vor dem Abschrecken zu lange stehen, das Kühlmedium ist falsch ausgewählt oder die Temperatur des Kühlmediums ist zu hoch geregelt, was zu einer unzureichenden Kühlleistung führt und die Temperatur des Werkstücks nach dem Abschrecken ist zu hoch, wenn es vom Kühlmedium abgehoben wird. Der Perlitbereich der Abkühlkurve zersetzt sich zu nichtmartensitischen Strukturen wie Ferrit und Troostit, wodurch die Härte des Werkstücks unzureichend wird.

Fallanalyse 6

Materialbezeichnung: 45 Stahl

Behandlungsstatus: Ölabschreckung bei 840 °C für 25 Minuten

Ätzmittel: 4 %ige Salpetersäurealkohollösung

Abbildung 6 45 Stahl 840 ℃ Heiz- und Abschreckstruktur (3) 400X

Organisation Beschreibung:

Die in Abbildung 6 gezeigte abgeschreckte Struktur besteht aus weißem proeutektoidem retikulärem Ferrit, das entlang der Korngrenzen ausgeschieden wurde, dunklem flockigem Perlit (abgeschreckter Troostit), schwarzem, federartigem oberen Bainit und cremefarbenem Martensit. Die Härte beträgt etwa 30 HRC und besteht aus Restaustenit die Korngröße ist ungleichmäßig. Die Korngröße wird unter einem 8-fachen Mikroskop mit 9-400 bewertet.

Die Härtbarkeit von 45er Stahl ist relativ schlecht. Da die Kühlkapazität von Öl geringer ist als die kritische Abkühlgeschwindigkeit von 45-Stahl, wird beim Abkühlen von Öl weißer retikulärer proeutektoider Ferrit an der Austenitkorngrenze ausgefällt und dann wiederum gebildet. Martensit, federartiger oberer Bainit, Martensit und Restaustenit.

Fallanalyse 7

Materialbezeichnung: 45 Stahl

Behandlungsstatus: Wasserabschreckung bei 850 °C für 20 Minuten

Ätzmittel: 4 %ige Salpetersäurealkohollösung

Abb.7 Mikrostruktur von 45-Stahl nach Erhitzen und Abschrecken bei 850℃ 400X

Organisation Beschreibung:

Abbildung 7 zeigt, dass die abgeschreckte Struktur aus Martensit mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und weißem Restaustenit besteht, die durchschnittliche Härte etwa 60 HRC beträgt und die Länge des Martensits unter einem 15-fachen Mikroskop 400 mm erreichen kann.

Fallanalyse 8

Materialbezeichnung: 45 Stahl

Behandlungsstatus: Wasserabschreckung bei 880 °C für 30 Minuten

Ätzmittel: 4 %ige Salpetersäurealkohollösung

Abb.8 Mikrostruktur von 45 Stahl 880℃ Erhitzen und Abschrecken (1) 400X

Organisation Beschreibung:

Die in Abbildung 8 gezeigte abgeschreckte Struktur besteht aus grobem Martensit mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und weißem Restaustenit, die durchschnittliche Härte beträgt etwa 58 HRC und die Länge des Martensits kann unter einem 35-fachen Mikroskop 400 mm erreichen.

Die normale Abschrecktemperatur von 45-Stahl überschreitet im Allgemeinen nicht 850 °C. Je höher die Temperatur, desto größer die Korngröße, desto besser ist die Stabilität des Austenits, desto größer ist die Menge an Restaustenit nach dem Abschrecken und desto geringer ist die Härte.

Fallanalyse 9

Materialbezeichnung: 45 Stahl

Behandlungsstatus: Ölabschreckung bei 880 °C für 30 Minuten

Ätzmittel: 4 %ige Salpetersäurealkohollösung

Abb.9 Mikrostruktur von 45 Stahl 880℃ Erhitzen und Abschrecken (2) 400X

Organisation Beschreibung:

Die in Abbildung 9 gezeigte abgeschreckte Struktur besteht aus weißem feinnetzwerkigem proeutektoidem Ferrit, dunklem flockigem Perlit (abgeschreckter Troostit), federartigem oberen Bainit, cremefarbenem Martensit und restlicher austenitischer Zusammensetzung.

Anhand der Bildung von weißem, fein vernetztem proeutektoidem Ferrit in der Korngrenze ist zu erkennen, dass die Austenitkörner relativ grob sind. Die Korngröße dieser Probe wird unter einem 6-fachen Mikroskop mit 7-400 bewertet.

Fallanalyse 10

Materialbezeichnung: 45 Stahl

Verarbeitungsstatus: Wasserabschreckung bei 900 °C für 25 Minuten (1)

Ätzmittel: 4 %ige Salpetersäurealkohollösung

Abb.10 Mikrostruktur von 45 Stahl 900℃ Erhitzen und Abschrecken (1) 400X

Organisation Beschreibung:

Die in Abbildung 10 gezeigte abgeschreckte Struktur besteht aus dunklem Martensit mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und weißem Restaustenit. Die durchschnittliche Härte beträgt etwa 58 HRC und die Länge des Martensits kann unter einem 40-fachen Mikroskop 400 mm erreichen.

Aufgrund der relativ hohen Abschreckerwärmungstemperatur ist die Kohlenstoffverteilung im Austenit relativ gleichmäßig, und nach dem Abschrecken werden grober Martensit und mehr Restaustenit erhalten, sodass die Härte verringert wird.

Fallanalyse 11

Materialbezeichnung: 45 Stahl

Verarbeitungsstatus: Wasserabschreckung bei 900 °C für 25 Minuten (2)

Ätzmittel: 4 %ige Salpetersäurealkohollösung

Abb.11 Mikrostruktur von 45 Stahl 900℃ Erhitzen und Abschrecken (2) 400X

Strukturbeschreibung: Die in Abbildung 11 dargestellte abgeschreckte Struktur besteht aus weißem, feinnetzwerkigem proeutektoidem Ferrit, schwarzem abgeschrecktem Troostit, abgeschrecktem Kohlenstoffmartensit und entlang der Korngrenze ausgeschiedenem Restaustenit.

Die in Abbildung 11 gezeigte Probe wird im gleichen Ofen wie die in Abbildung 10 erhitzt. Einerseits kann dies daran liegen, dass die Kühlkapazität mit der Erhöhung der Wassertemperatur im späteren Abschreckstadium abnimmt, wodurch das Material nichtmartensitisch wird Entlang der Korngrenze ausgeschiedene Strukturen erscheinen in der abgeschreckten Struktur. Andererseits kann es einerseits an der schlechten Homogenität der chemischen Komponenten im Austenit liegen. Beim Abschrecken und Abkühlen ist die Abkühlgeschwindigkeit im lokalen Bereich relativ gering. Zunächst wird entlang der Austenit-Korngrenze weißer, feinnetzwerkiger proeutektoider Ferrit ausgeschieden. Um den Ferrit bildet sich schwarzer, abgeschreckter Troostit, und schließlich bilden sich Martensit und Restaustenit. Die Korngröße der Probe wird unter dem 6-fachen Mikroskop mit 7-400 bewertet und die Härte beträgt etwa 54 HRC.

Fallanalyse 12

Materialbezeichnung: 45 Stahl

Behandlungsstatus: Ölabschreckung bei 900 °C für 25 Minuten

Ätzmittel: 4 %ige Salpetersäurealkohollösung

Abb.12 Mikrostruktur von 45 Stahl 900℃ Erhitzen und Abschrecken (3) 400X

Organisation Beschreibung:

Die in Abbildung 12 gezeigte Abschreckstruktur besteht aus weißem, feinnetzwerkigem proeutektoidem Ferrit, das entlang der Korngrenzen ausgefällt ist, schwarzem abgeschrecktem Troostit, dunklem, federartigem oberen Bainit, grob abgeschrecktem Kohlenstoffmartensit und zurückgehaltenem Austenit. Die Körperzusammensetzung, die durchschnittliche Härte beträgt etwa 35 HRC und die Korngröße wird unter dem 5-fachen Mikroskop mit 6-400 bewertet.

Fallanalyse 13

Materialbezeichnung: 45 Stahl

Behandlungsstatus: Wasserabschreckung bei 930 °C für 15 Minuten

Ätzmittel: 4 %ige Salpetersäurealkohollösung

Abb. 13 Mikrostruktur von 45 Stahl 930℃ Erhitzen und Abschrecken 400X

Organisation Beschreibung:

Die in Abbildung 13 gezeigte abgeschreckte Struktur besteht aus grobem Martensit mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und Restaustenit, die durchschnittliche Härte beträgt etwa 58 HRC und die Länge des Martensits kann unter einem 70-fachen Mikroskop 400 mm erreichen.

Fallanalyse 14

Materialbezeichnung: 45 Stahl

Behandlungsstatus: Wasserabschreckung bei 920 °C für 20 Minuten

Ätzmittel: 4 %ige Salpetersäurealkohollösung

Abb. 14 Mikrostruktur von 45 Stahl 920℃ Erhitzen und Abschrecken 400X

Strukturbeschreibung: Die in Abbildung 14 dargestellte abgeschreckte Struktur besteht aus abgeschrecktem Kohlenstoffmartensit und Restaustenit.

Aufgrund der hohen Heiztemperatur und relativ kurzen Haltezeit sind die Korngrößen unterschiedlich und die Korngrenzen klar erkennbar. Unter einem 400-fachen Mikroskop kann die Korngröße bis zur Güteklasse 5 reichen. Das Auftreten von Mischkristallphänomenen erhöht die Abschreckspannung des Werkstücks und die Tendenz zur Abschreckrissbildung nimmt zu.

Fazit

Tuofa CNC Machining teilte Ihnen die Abschreckstruktur von 45-Stahl bei einer Erwärmungstemperatur im Bereich von 700 °C bis 930 °C mit, in der auch viele Fehlerstrukturen zu finden sind, die bei der täglichen Arbeit häufig auftreten. Hat sich durch die Einleitung des Artikels das Verständnis aller über diese Art fehlerhafter Organisation weiter verbessert?

Expertenbewertungen

1. Der Kohlenstoffgehaltsbereich von Stahl Nr. 45 beträgt 0.42/0.50 %. Zwischen der kritischen Temperatur des tatsächlichen Werkstücks und dem Sollwert besteht eine relativ große Lücke. Da sich das Experiment vom Massenbetrieb unterscheidet, sollte der kritische Punkt des tatsächlichen Werkstückmaterials gemessen werden. dann besprechen

2. Die Härtbarkeit von Stahl Nr. 45 ist nicht hoch. Der Durchmesser der Probe und der Ort der Probenahme müssen erklärt werden, da auf dem gesamten Radius unterschiedliche Strukturen auftreten können und die Struktur des Probenquerschnitts etwas größer ist.

3. Mit steigender Austenitisierungstemperatur nimmt die Gleichmäßigkeit des Austenits zu, die Scherfestigkeit nimmt ab und die Bildungswahrscheinlichkeit von Lattenmartensit steigt. Wenn es bei 1200 °C austenitisiert wird, kann der gesamte Abschnitt der abgeschreckten kleinen Probe einen Volllattenmartensit bilden. Beachten Sie die Beziehung zwischen Martensitmorphologie und Austenitfestigkeit.

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