วิธีการอบชุบความร้อนทั่วไปสําหรับโลหะผสมหล่อ

อัลลอยหล่อ ตอบสนองต่อ การชุบความร้อน เนื่องจากโครงสร้างจุลภาคและกลไกการเสริมแรงไม่เหมือนกัน. เหล็กหล่อ, อัลลอยอลูมิเนียม, เหล็กหล่อและทองแดงอัลลอยจึงต้องการเส้นทางการชุบความร้อนที่แตกต่างกัน.

Ⅰ. ทำไมต้องชุบความร้อนชิ้นงานหล่อ?

การชุบความร้อนของโลหะหล่อผสมมักใช้เพื่อลดความเครียดตกค้าง, ปรับปรุงความคงตัวของขนาดและความสามารถในการกลึง, ปรับโครงสร้างเมทริกซ์ให้ละเอียด, หรือเพิ่มความแข็งแรง, ความทนทาน และความต้านทานการสึกหรองาน.

การชุบที่ต้องการขึ้นอยู่กับโลหะผสมก่อนเป็นอันดับแรก.

การหล่อเหล็กสามารถเกิดการเปลี่ยนแปลงของเฟสระหว่างการให้ความร้อนและการทำความเย็น, ทำให้เกิดการอบอ่อน, การอบให้เป็นมาตรฐาน การช็อกเย็น และการอบชุบเชิงปฏิบัติ. อลูมิเนียมหล่อที่สามารถอบชุบด้วยความร้อนได้ขึ้นอยู่กับการบำบัดด้วยสารละลายและการทำให้แข็งตัวเป็นส่วนใหญ่. เหล็กหล่อได้รับอิทธิพลอย่างมากจากลักษณะของกราไฟต์และโครงสร้างเมทริกซ์, ในขณะที่โลหะผสมทองแดงมีความแตกต่างอย่างมากตามองค์ประกอบ.

ดังนั้น ตารางการอบชุบด้วยความร้อนควรขึ้นอยู่กับเกรดวัสดุจริงและคุณสมบัติที่ต้องการ, ไม่ใช่เพียงเพราะชิ้นส่วนเป็นการหล่อ.

Ⅱ. การชุบความร้อนของเหล็กหล่อ

การอบชุบด้วยความร้อนด้วยเหล็กหล่อมักใช้เพื่อปรับแต่งโครงสร้างแบบหล่อที่ค่อนข้างหยาบ, ลดความเครียดที่ตกค้างหรือได้รับการผสมผสานระหว่างความแข็งแกร่งและความเหนียวที่ดีขึ้น.

• การรีดอ่อน

มักเลือกเมื่อต้องการความแข็งลดลงและปรับปรุงความสามารถในการแปรรูป. การหล่อจะถูกให้ความร้อนในช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสม จากนั้นจึงทำให้เย็นลงอย่างช้าๆ, มักจะอยู่ในเตาเผา. สำหรับเหล็กหล่อคาร์บอนและเหล็กหล่อผสมต่ำหลายชนิด, การอบอ่อน อุณหภูมิอยู่ในช่วงบน 800°C, แม้ว่าค่าที่แน่นอนจะขึ้นอยู่กับองค์ประกอบก็ตาม.

• การปรับสภาพปกติ

ยังใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับชิ้นส่วนเหล็กหล่อ. ชิ้นส่วนถูกทำให้ร้อนเหนือช่วงการเปลี่ยนแปลง จากนั้นทำให้เย็นในอากาศ. เมื่อเปรียบเทียบกับการอบเต็มรูปแบบ, การทำให้เป็นปกติโดยทั่วไปจะให้โครงสร้างที่ละเอียดและความแข็งแรงสูงขึ้นเล็กน้อย.

• การชุบแข็งและการอบ

สำหรับชิ้นส่วนที่รับแรงกลหนัก, การชุบแข็งและการอบ อาจถูกนำมาใช้. ชิ้นหล่อถูกทำให้เป็นออสเทไนต์, ชุบในสื่อที่เหมาะสมแล้วจากนั้นอบเพื่อได้ความสมดุลระหว่างความแข็งแรงและความเหนียวที่ต้องการ.

กระบวนการสุดท้ายขึ้นอยู่กับมากกว่าชนิดวัสดุ. ความหนาของชิ้นส่วน, ความรุนแรงของการชุบแข็ง และคุณสมบัติทางกลที่ต้องการมีผลต่อการชุบแข็งด้วย.

Ⅲ. การชุบความร้อนของอัลลอยหล่อ

การชุบความร้อนของอลูมิเนียมหล่อใช้กลไกการเพิ่มความแข็งแรงที่แตกต่างจากเหล็ก. อัลลอยเหล่านี้ไม่ได้ถูกเพิ่มความแข็งแรงโดยการเปลี่ยนโครงสร้างมาร์เทนไซต์; แต่, เกรดที่สามารถชุบความร้อนได้จะเพิ่มความแข็งแรงหลัก ๆ ผ่านการแข็งตัวจากการตกผลึก.

สำหรับอัลลอย Al-Si-Mg ที่หล่อหลายชนิด, เส้นทางพื้นฐานคือ:

ในระหว่างการชุบละลาย, ธาตุผสมที่สามารถละลายได้จะเข้าสู่ตัวแมทริกซ์อลูมิเนียม. การระบายความร้อนอย่างรวดเร็วจะรักษาสารละลายของแข็งที่มีความอิ่มตัวยิ่งยวดไว้, ในขณะที่การแก่ชราตามมาจะเกิดการตกตะกอนที่เข้มแข็งขึ้น.

T4

โดยทั่วไปประกอบด้วยการบำบัดความร้อนด้วยสารละลาย, ดับและแก่ชราตามธรรมชาติ. มักใช้เมื่อต้องการความเหนียวค่อนข้างดี.

T5

โดยปกติจะไม่รวมขั้นตอนการบำบัดสารละลายแยกต่างหาก. การหล่อจะถูกทำให้เย็นลงจากกระบวนการขึ้นรูปหรือหล่อที่อุณหภูมิสูง จากนั้นจึงทำการบ่มแบบเทียม.

T6

ประกอบด้วยสารละลายความร้อนบำบัด, การดับและอายุเทียม. สำหรับโลหะผสมหล่อ Al-Si-Mg บางชนิด, การบําบัดด้วยสารละลายอาจเกิดขึ้นในช่วงกลาง 500°C, ตามด้วยการชุบแข็งและการบ่มเทียมที่อุณหภูมิต่ํากว่ามาก.

T6 ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายเมื่อต้องการความแข็งแรงและความแข็งสูง.

การหล่อด้วยแรงดันสูงต้องระมัดระวังเป็นพิเศษ. ก๊าซที่ถูกกักเก็บระหว่างการหล่ออาจขยายตัวระหว่างการบําบัดด้วยสารละลายที่อุณหภูมิสูงและทําให้เกิดการพองหรือปัญหาด้านขนาด, ดังนั้นการบําบัด T6 แบบดั้งเดิมจึงไม่เหมาะสมกับทุกชิ้นส่วนของแม่พิมพ์.

Ⅳ. การชุบความร้อนของเหล็กหล่อ

การบำบัดความร้อนของเหล็กหล่อแตกต่างกันอย่างมากตามรูปแบบกราไฟต์และโครงสร้างแมทริกซ์.

เหล็กหล่อเกรย์

การอบผ่อนความเครียดเป็นเรื่องปกติในกรณีที่ความคงที่ของขนาดมีความสำคัญ. การบำบัดที่อุณหภูมิราว 500–550°C มักใช้เพื่อลดความเครียดตกค้างจากการหล่อโดยไม่เปลี่ยนแปลงโครงสร้างพื้นฐานอย่างมาก.

การบำบัดกราไฟต์ด้วยอุณหภูมิสูงกว่าอาจใช้ในกรณีที่ต้องลดคาร์ไบด์แข็งหรือโครงสร้างเหล็กขาวเฉพาะที่เพื่อปรับปรุงความสามารถในการกลึง.

เหล็กหล่อสีเทาโดยปกติจะไม่ผ่านการชุบแข็งแบบเดียวกับเหล็กกล้า. เกรดที่เหมาะสม, อย่างไรก็ตาม, สามารถได้รับการชุบแข็งผิวเฉพาะจุดเมื่อต้องการความทนทานต่อการสึกหรอมากขึ้น.

เหล็กหล่อเหนียว

มีการอบความร้อนที่หลากหลายมากขึ้น, รวมถึงการอบด้วยเฟอริไทซ์, การทําให้เป็นปกติ, การบรรเทาความเครียด, การชุบแข็งและการอบ, การอบแรงและการแข็งผิว.

เหล็กหล่อเหนียวแบบออสเทมเปอร์, หรือ ADI, จะพัฒนาโครงสร้างออสเฟอร์ริติกที่ประกอบด้วยเฟอร์ไรต์แบบแอซิคูลาร์และออสเทนไนต์ที่อุดมด้วยคาร์บอน. มันไม่ควรถูกอธิบายเพียงแค่เป็นไบไนต์แบบต่ำแบบดั้งเดิม.

เหล็กหล่อกราไฟต์แบบอัดแน่น

มักได้รับการบำบัดเพื่อผ่อนคลายความเครียดหรือควบคุมโครงสร้าง. การบำบัดเพื่อเพิ่มความแข็งแรงมากขึ้นโดยทั่วไปพบได้น้อยกว่าในเหล็กดัด, แม้ว่ากระบวนการสุดท้ายยังขึ้นอยู่กับเกรดและความต้องการของชิ้นส่วน.

สำหรับการชุบแข็งเฉพาะจุด, ดูคู่มือของเราแยกต่างหากเกี่ยวกับ การชุบแข็งด้วยเหนี่ยวนำของเหล็กหล่อ.

Ⅴ. การชุบความร้อนของทองแดงหล่อผสม

อัลลอยทองแดงหล่อไม่สามารถถือว่าเป็นครอบครัวการบำบัดความร้อนเดียวกันได้. ทองแดงดีบุก, ทองแดงฟอสฟอรัส, ทองเหลืองและทองแดงอะลูมิเนียมมีระบบเฟสที่แตกต่างกันและดังนั้นจึงตอบสนองต่อความร้อนได้ต่างกัน.

สำหรับทองแดงหล่อหลายชนิด, การอบความร้อนใช้หลัก ๆ เพื่อคลายความเครียดหรือเสถียรภาพด้านโครงสร้างมากกว่าการชุบแข็งแบบเหล็ก. สิ่งนี้พบบ่อยในบุชชิ่ง, ชิ้นส่วนแบริ่ง, วาล์ว และชิ้นส่วนทองแดงหล่ออื่น ๆ.

ชิ้นส่วนทองเหลืองบางชนิดอาจได้รับการอบคลายความเครียดเช่นกันเมื่อความเครียดตกค้างอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงมิติหรือการแตกร้าวจากความเครียด-การกัดกร่อนได้. การรักษาที่ต้องการขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของโลหะผสมและสภาพการใช้งาน มากกว่าที่จะใช้เพียงอุณหภูมิเดียว.

ทองแดงอะลูมิเนียม

ทองแดงอะลูมิเนียมแตกต่างกัน. บางเกรดสามารถตอบสนองต่อการอบแช่สารละลาย ตามด้วยการชุบเย็นและการอบแข็งตามมา. โลหะผสมเหล่านี้มักถูกเลือกใช้เมื่อจำเป็นต้องการความแข็งแรง, ความต้านทานการสึกหรอและการต้านทานการกัดกร่อน.

เนื่องจากตระกูลโลหะผสมของทองแดงแตกต่างกันอย่างมาก, อุณหภูมิการอบร้อนควรปฏิบัติตามเกรดโลหะผสมเฉพาะหรือข้อกำหนดกระบวนการเสมอ.

Ⅵ. การให้ความร้อนด้วยเหนี่ยวนำอยู่ตรงไหน?

การชุบความร้อนชิ้นส่วนหล่อทั้งชิ้นส่วนส่วนใหญ่ยังคงเป็นกระบวนการในเตาเผา.

การอบเต็ม, การทําให้เป็นปกติ, การบำบัดทางเคมีด้วยอลูมิเนียมและรอบการลดความเครียดยาวมักต้องให้ชิ้นส่วนทั้งหมดอยู่ในอุณหภูมิที่ควบคุมไว้เป็นเวลาที่กำหนด. เตาเผามักเหมาะสมกับการรักษาประเภทนี้มากกว่า.

การให้ความร้อนด้วยการเหนี่ยวนำจะเกี่ยวข้องมากขึ้นเมื่อการบำบัดที่ต้องการเป็นแบบเฉพาะที่.

ตัวอย่างทั่วไป ได้แก่:

ลูกกลิ้งเหล็กหล่อ, ตัวอย่างเช่น, อาจต้องการความแข็งสูงขึ้นเฉพาะบนพื้นผิวที่ใช้งาน. เฟืองเหล็กเหนียวอาจต้องการฟันที่แข็งตัวในขณะที่ยังคงคุณสมบัติที่แตกต่างกันในแกน.

ในสถานการณ์เหล่านี้, การให้ความร้อนด้วยเหนี่ยวนำสามารถรวมพลังงานไว้ในบริเวณที่ต้องการแทนการให้ความร้อนกับทั้งชิ้นหล่อ.

ดังนั้นจึงควรมองว่าเป็นวิธีการบำบัดความร้อนเสริมมากกว่าการแทนที่การบำบัดในเตาโดยทั่วไป.

การให้ความร้อนในเตากับ. การเหนี่ยวนำความร้อนแบบเฉพาะท้องที่สำหรับอัลลอยหล่อ.

Ⅶ. เส้นทางการชุบความร้อนทั่วไปสำหรับโลหะหล่อผสมที่แตกต่างกัน

ประเด็นสำคัญคือการชุบความร้อนควรขึ้นอยู่กับโลหะผสมและคุณสมบัติที่ต้องการเปลี่ยนแปลง. การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทั้งชิ้นมักจะทำโดยการบำบัดด้วยเตาเผา, ในขณะที่วิธีการเฉพาะส่วน เช่น การทำความร้อนด้วยเหนี่ยวนำ จะมีความเกี่ยวข้องมากขึ้นเมื่อมีเพียงพื้นผิวหรือพื้นที่ทำงานที่เลือกไว้เท่านั้นที่ต้องการปรับปรุง.

คีย์ Takeaway

การชุบความร้อนของโลหะผสมที่หล่อ ไม่ใช่กระบวนการเดียว — เส้นทางจะขึ้นอยู่กับโลหะผสมและคุณสมบัติที่ต้องการเปลี่ยนแปลง. การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทั้งชิ้น เช่น การอบผ่อน, การทําให้เป็นปกติและการบําบัดด้วยสารละลายมักเป็นงานในเตาหลอม, ในขณะที่การให้ความร้อนเหนี่ยวนํากลายเป็นทางเลือกที่เหมาะสมเมื่อมีเพียงพื้นผิวหรือพื้นที่ที่ต้องการการบําบัด.

คำถามที่พบบ่อย

คลิกคำถามเพื่อขยายคำตอบ.

การให้ความร้อนแบบเหนี่ยวนําสามารถแทนที่การอบความร้อนในเตาสําหรับงานหล่อได้หรือไม่?

ไม่ใช่สําหรับการบําบัดแบบชิ้นงานส่วนใหญ่. การรีดอ่อน, การทําให้เป็นปกติ, การบําบัดสารละลายอลูมิเนียมและการบรรเทาความเครียดที่ยาวนานต้องการการหล่อทั้งหมดที่ควบคุมอุณหภูมิ, ซึ่งเอื้อต่อเตาเผา. การเหนี่ยวนํามีความสําคัญสําหรับงานเฉพาะจุด เช่น การชุบแข็งผิว, การอบเทมในพื้นที่หรือการให้ความร้อนในพื้นที่เลือก.

ทำไมการบำบัดด้วย T6 จึงไม่เหมาะกับการหล่ออะลูมิเนียมทุกชิ้นส่วน?

ก๊าซที่ถูกกักระหว่างการหล่อด้วยแรงดันสูงสามารถขยายตัวเมื่อผ่านการบำบัดด้วยความร้อนแบบ solution treatment ที่อุณหภูมิสูงและทำให้เกิดการพองหรือปัญหาด้านขนาด. ดังนั้น T6 แบบดั้งเดิมจึงไม่เหมาะกับชิ้นส่วนหล่อทุกชนิด.

ชิ้นส่วนเหล็กหล่อสีเทามักต้องการการบำบัดความร้อนแบบใด?

การอบคลายความเครียดที่อุณหภูมิประมาณ 500–550°C เป็นเรื่องปกติเมื่อต้องการความคงตัวด้านขนาด, ลดความเครียดตกค้างจากการหล่อโดยไม่เปลี่ยนโครงสร้างพื้นฐาน. การกราไฟต์ด้วยอุณหภูมิสูงสามารถช่วยเพิ่มความสามารถในการกลึงในกรณีที่มีคาร์ไบด์แข็งหรือโครงสร้างเหล็กขาว.