Hvad er quenching?

I metallurgi defineres quenching som "kontrolleret udvinding af varme". Det vigtigste ord i denne definition er "kontrolleret". Quenching er en hurtig metode til at bringe metaller tilbage til stuetemperatur efter varmebehandling for at forhindre afkølingsprocessen i at ændre metallets mikrostruktur væsentligt. Ved at nedsænke en metalgenstand i olie eller vand kaldes valget af flydende eller forceret luft et medium, hvorefter metallet hurtigt afkøles fra de høje temperaturer, når det dannes. Dette bruges ofte til at bevare mekaniske egenskaber relateret til krystalstruktur eller fasefordeling, som går tabt ved langsom afkøling. Denne teknik anvendes normalt på stålgenstande, der giver hårdhed. På den anden side kan kobbergenstande, der er hærdet ved hamring eller anden deformation ved normal temperatur, genoprettes til en formbar tilstand ved opvarmning og bratkøling.

Sådan slukkes

Almindelig anvendte bratkølingsmedier omfatter specialpolymerer, tvungen luftkonvektion, ferskvand, saltlage og olie. Vand er et effektivt medie, når målet er at opnå maksimal hårdhed i stål. Brug af vand kan dog få metallet til at revne eller deformeres.

Hvis ekstrem hårdhed ikke er påkrævet, kan mineralolie, hvalolie eller bomuldsfrøolie bruges i bratkølingsprocessen. For den uindviede kan slukningsprocessen virke dramatisk. Når metalarbejderen overfører det varme metal til det valgte medium, stiger en stor mængde damp fra metallet.

Slukkende medium

Der er en række forskellige quenching-medier tilgængelige til at udføre quenching-processen. Hvert medium har sine egne unikke quenching-egenskaber. Overvejelser for den type medie, der anvendes, omfatter quench-hastighed, quench-mediers miljøhensyn, quench-medieudskiftning og quench-medieomkostninger. Følgende er hovedtyperne af bratkølende medier:

Luft

Olie

vand

saltlage

Luft

Luft er et populært bratkølemiddel, der bruges til at afkøle metaller til bratkøling. Overkommelighed er en af ​​de vigtigste fordele ved luft. Dens overkommelighed er resultatet af dens overflod på jorden. Faktisk betragtes ethvert materiale, der opvarmes og derefter afkøles til stuetemperatur ved blot at stå alene, som luftkølet. Luftslukning er også mere tilsigtet, når den komprimeres og tvinges rundt om det metal, der bratkøles. Dette afkøler dele hurtigere end stillestående luft, selvom selv komprimeret luft stadig kan afkøle mange metaller for langsomt til at ændre de mekaniske egenskaber.

Olie

Olie kan slukke opvarmet metal hurtigere end komprimeret luft. For at slukke med olie skal du placere den opvarmede del i en tank fyldt med en slags olie. Olie kan også skylles gennem dele. På grund af forskellige afkølingshastigheder og flammepunkter anvendes der sædvanligvis forskellige typer olier afhængigt af anvendelsen. Imidlertid er slukningshastigheden for olie meget mindre end for vand. Ferrit og troostit kan dannes selv i små portioner. Mellemhastigheder mellem vand og olie kan opnås med vand, der indeholder 10-30 procent Ucon, et stof med omvendt opløselighed og derfor aflejres på genstande for at sænke afkølingshastigheden. For at minimere deformation skal lange cylindriske genstande afkøles lodret, med kanter af flade dele og tykke dele først ind i den smeltede pool. For at forhindre dampbobler i at danne bløde pletter, bør vandbadet omrøres.

Vand

Vand er også i stand til hurtigt at slukke opvarmede metaller. Det afkøler metal hurtigere end olie. På en måde, der ligner oliequenching, fyldes tanken med vand, og det opvarmede metal nedsænkes i det. Den kan også skylles igennem dele. En fordel ved vand er, at mediets brændbarhed ikke er et problem. Derudover er vand et af de mest effektive bratkølingsmedier, der kræver maksimal hårdhed, men det er tilbøjeligt til at deformere og revne produktet. Hvor fasthed kan ofres, brug hval, bomuldsfrø og mineralolier. Disse har en tendens til at oxidere og danne slam, hvilket reducerer effektiviteten.

saltlage

Lage er en blanding af vand og salt. Saltvand afkøles hurtigere end luft, vand og olie. Grunden til dette er, at blandingen af ​​salt og vand forhindrer, at der dannes bobler, når det kommer i kontakt med det opvarmede metal. Det betyder, at mere af metallets overflade vil være dækket af væske i stedet for bobler.

Hærdet stål

Når man diskuterer bratkølingsprocessen, fortjener stål særlig omtale, fordi dets mekaniske egenskaber er meget følsomme over for bratkøling. Gennem en quenching-proces kaldet quench-hærdning hæves stålet til en temperatur over dets omkrystallisationstemperatur og afkøles hurtigt gennem quenching-processen. Sammenlignet med langsom afkøling ændrer hurtig bratkøling stålets krystalstruktur. Afhængigt af kulstofindholdet og legeringselementerne i stålet, kan det efterlade en hårdere, mere skør mikrostruktur, såsom martensit eller bainit, da det gennemgår quench-hærdningsprocessen. Disse mikrostrukturer fører til en stigning i stålets styrke og hårdhed. Men de gør stålet modtageligt for revner og reducerer i høj grad duktiliteten. Af denne grund bliver nogle stål udglødet eller normaliseret efter hærdningsprocessen.

Slukningsproces

Bratkølingsprocessen er designet til at ændre metallets mikrostruktur i forbindelse med termiske processer. Hvis det gøres korrekt, vil dette give maksimal styrke og god forlængelse i støbningen.

Slukning af stål opnås sædvanligvis ved nedsænkning i vand, olie, polymeropløsning eller salt, selvom der undertiden anvendes tvungen luft. Som et resultat af quenching skal produktionshardware udvikle en acceptabel quenched mikrostruktur, og i kritiske områder skal mekaniske egenskaber opfylde minimumsspecifikationer, efter at delen er hærdet. Effektiviteten af ​​bratkøling afhænger af bratkølingsmediets køleegenskaber i forhold til stålets hærdningsevne. Derfor kan resultaterne variere ved at ændre stålsammensætning eller omrøring, temperatur og bratkølingsmedietype.

Udformningen af ​​quench-systemet og grundigheden af ​​systemvedligeholdelse bidrager til processens succes. Designet af delen bidrager også til de mekaniske egenskaber og forvrængning på grund af bratkøling.