Zašto hladna obrada bešavnih čeličnih cijevi mora slijediti strogi redoslijed?

Hladna obrada (ponekad nazvana ispod{0}}nulte ili kriogena obrada) sljedeći je-korak koji se primjenjuje nakon kaljenja određenih vrsta bešavnih čeličnih cijevi - najčešće od legiranog čelika, čeličnih ležajeva i precizno-vučenih cijevi gdje je dimenzionalna stabilnost tijekom životnog vijeka važnija nego za obične konstrukcijske cijevi. Ako se pravilno izvede, pretvara zaostali zadržani austenit u martenzit i ublažava unutarnje naprezanje koje kaljenje ostavlja. Izvedeno pogrešnim redoslijedom, ili s preskočenim korakom, može ostaviti cijev koja izgleda dimenzionalno u redu na podu radionice, a zatim pukne, iskrivi se ili izraste izvan tolerancije mjesecima kasnije tijekom rada.

Proces konceptualno nije kompliciran, aliradi samo kao niz- svaki korak postoji kako bi upravljao stresom koji stvara korak prije njega. U nastavku ćemo proći kroz metalurgiju koja stoji iza toga zašto je hladna obrada uopće potrebna, četiri-fazni proces redoslijedom kojim se zapravo mora dogoditi i što treba provjeriti kada kupujete cijev za koju se pretpostavlja da je prošla kroz nju.

Kada se čelik koji se može kaliti kali, austenit u njegovoj strukturi prelazi u martenzit kako se materijal hladi iznad temperature koja se naziva Ms (početak martenzita). Ta se transformacija nastavlja kako temperatura pada, sve do niže temperature koja se naziva Mf (martenzitna obrada) - točka u kojoj je transformacija u biti dovršena. Problem je u tomeza mnoge legure i čelike za ležajeve, Mf je znatno ispod sobne temperature. Kaljenje koje se zaustavlja na sobnoj temperaturi (ili se -ohlađuje zrakom natrag na sobnu temperaturu) stoga zaustavlja transformaciju djelomično, ostavljajući dio izvornog austenita netransformiranim. Ovo jezadržani austenit.

Zadržani austenit je metastabilan - to nije trajno stabilna faza, to je austenit koji se jednostavno nikada nije dovoljno ohladio da završi transformaciju. Ostavljen sam, može se polako transformirati tijekom vremena tijekom rada, osobito pod opterećenjem, vibracijama ili promjenama temperature. Budući da martenzit zauzima više volumena od austenita iz kojeg nastaje, ta se spora transformacija pokazuje kaodimenzionalni rast i unutarnje naprezanje koje se stvara nakon što je dio već u upotrebi- točno način kvara za koji postoji tretman hladnoće da bi ga spriječio.

Zbog toga se liječenje prehladom najčešće pojavljuje naprecizna bešavna cijev, prstenovi ležajeva, komponente mjerača i dijelovi-čeličnog alata- aplikacija u kojima je djelić milimetra dimenzionalnog pomaka nakon ugradnje dijela pravi problem, a ne kozmetički. Ne primjenjuje se kao rutinski korak na obične ugljične-čelične cijevi ili konstrukcijske bešavne cijevi, jer ti stupnjevi nisu skroz-očvrsnuti na prvom mjestu i jednostavno ne nose značajni zadržani austenit nakon kaljenja. Ako kupac nabavlja standardA106iliAPI 5Lbešavne cijevi, hladna obrada nije nešto o čemu se treba pitati; ako je narudžba za precizno-brušenu bešavnu cijev namijenjenu za kućište ležaja, košuljicu hidrauličnog cilindra ili mjerni blok, vrijedi se zapitati uključuje li to proces dobavljača i kako.

1. korak: Zašto prethodno-namočiti u kipućoj vodi?

Prije nego što cijev dostigne temperaturu ispod-ništice, prvo se stavi u kipuću vodu i tamo držioko 30 sekundi. Ovaj korak čini dvije stvari odjednom. Prvo, toumanjuje otprilike 15% unutarnjeg naprezanjapreostalo od izvornog prigušivanja - naprezanja koje bi se inače nagomilalo na novo naprezanje koje će uvesti hladna obrada. Drugo, tostabilizira zadržani austenitu trenutnom stanju prije nego što dio bude izložen mnogo većoj temperaturnoj promjeni koja slijedi. Preskakanje ovog koraka ne zaustavlja rad hladne obrade, ali uklanja međuspremnik na koji računaju kasnije faze, a to je jedan od uobičajenih prečaca kada trgovina pokušava uštedjeti vrijeme ciklusa.

Korak 2: Zašto tretirati u dvije faze - ispod nule, a zatim duboko kriogeno?

Sama hladnoća se radi u dvije temperaturne faze umjesto u jednoj. Cijev prvo ide do akonvencionalna temperatura ispod nule od oko -60 stupnjeva C, a tek nakon toga se spušta naduboki kriogeni tretman na oko -120 degC. Raditi to u dva koraka umjesto izravnog poniranja na -120 degC postoji iz istog razloga kao i prethodno-namakanje u kipućoj{3}}vodi: ono upravlja brzinom toplinskog šoka, budući da je veliki, nekontrolirani delta-T upravo ono što ima tendenciju otvaranja pukotina u već-ugašenom, već opterećenom dijelu.

Što je niža temperatura obrade, to se više zadržanog austenita pretvara u martenzit- ovo je cijela poanta odlaska na -120 degC umjesto zaustavljanja na -60 degC. Ali transformacija nikada nije potpuna. Testiranje to dosljedno pokazujeostaje otprilike 2% zadržanog austenitačak i nakon duboke kriogene obrade na -120 degC, bez obzira na to koliko je vrijeme zadržavanja produženo. Taj ostatak nije greška koju treba težiti do nule - mala, kontrolirana količina zadržanog austenita koji je ostao u strukturi djeluje kaotampon koji apsorbira stresumjesto da ga prenosi izravno u okolni martenzit, što je jedan od razloga zašto specifikacije duboke kriogene obrade ciljaju na temperaturu i vrijeme zadržavanja, a ne na ishod -zadržanog-austenita.

Korak 3: Zašto zagrijavati u toploj vodi prije kaljenja?

Nakon što je duboko kriogeno držanje završeno, cijev se vraća van i zagrijavatople vode, nije ostavljen da se sam izjednači s okolnim zrakom. Ovaj korak zagrijavanjaublažava približno 40% stresa izazvanog samim tretmanom hladnoće- novi martenzit nastao tijekom faza ispod nule i dubokih krio faza nosi vlastito unutarnje naprezanje, povrh onoga što je preostalo od izvornog kaljenja. Postupno zagrijavanje u vodi upravlja povratnim putem na isti način na koji je kipuća-voda-namakanje upravljalo putovanjem prema dolje: održavajući temperaturnu promjenu kontroliranom, a ne naglom.

Korak 4: Zašto se kaljenje mora dogoditi odmah?

Niz se zatvara kaljenjem, ikaljenje se mora dogoditi odmah nakon ponovnog-grijanja tople vode, a ne u prikladnom kasnijem trenutku u rasporedu proizvodnje. Kaljenjem se uklanja velika većina stresa hladnog-tretmana koji preostane nakon koraka tople-vode, i to je ono što zapravo sprječava odgođeno pucanje - svježe formirani martenzit iz kriogenih faza je tvrd i krhak, a najviše je pukotina-sklon u razdoblju između hladnog tretmana i kaljenja. Cijev koja se predugo drži u tom prozoru, čak i na sobnoj temperaturi, postoji stvarni rizik od razvoja mikro-pukotina prije nego što kaljenje uopće dobije priliku za ublažavanje stresa koji ih uzrokuje.

Učinjen ispravno, ovaj posljednji korak je ono što donosi praktičnu isplatu cijelog procesa: dio sastabilne konačne dimenzije, nema zaostalog naprezanja koje uzrokuje sporo izobličenje u radu i nema latentnog rizika od pukotina koji stoje u kaljenoj strukturi čekajući da se pojave nakon što je dio već otpremljen.

Svaki korak u ovom nizu postoji za upravljanje stresom koji je prethodni korak stvorio, zbog čega redoslijed nije stvar pogodnosti:

• Preskočite prethodno namakanje-kipućom vodom, a ispod nule/duboke-krio faze počinju od većeg osnovnog unutarnjeg naprezanja, povećavajući rizik od pukotina tijekom samih hladnih faza.
• Skočite ravno na -120 degC bez međufaze od -60 degC, a cijev doživljava puno veći pojedinačni toplinski udar, ponovno povećavajući rizik od pukotina umjesto da ga smanjuje.
• Preskočite ili skratite zagrijavanje tople vode-, a otprilike 40% stresa hladnog-tretmana ostaje zaključano u dijelu koji ide u kaljenje, radeći suprotno onome što se kaljenjem pokušava postići.
• Odgodite kaljenje nakon podgrijavanja, a dio ostaje u stanju-najsklonijem pucanju dulje nego što je potrebno, bez jamstva da će kašnjenje biti oprostivo.

Dobavljač koji to komprimira u jedno hladno namakanje i jedno kaljenje, bez postupnog pristupa na obje strane, može proizvesti dio koji prolazi trenutnu provjeru dimenzija i još uvijek nosi rizik od naprezanja ili pukotina koji se pojavljuju tek kasnije.

Seriju precizne bešavne cijevi za primjenu ležajeva hladno je-tretirao podizvođač koji je radio prema skraćenom ciklusu: jedno izravno uranjanje na -120 degC bez -60 degC međufaze, nakon čega je slijedilo kaljenje sljedeći dan, a ne odmah nakon ponovnog zagrijavanja. Cijevi su prošle dimenzionalni pregled po primitku. Nekoliko tjedana u upotrebi, podskup šarže pokazao je pukotine u obliku dlake koje se mogu pratiti unatrag do ciklusa komprimirane obrade - kombinacija većeg pojedinačnog toplinskog šoka tijekom hlađenja i produljene odgode prije temperiranja ostavila je latentni stres u materijalu koji sam pregled dimenzija nije mogao otkriti. Šarža je prerađena s punim redoslijedom od četiri faze, a procesna dokumentacija dobavljača je revidirana kako bi se zabilježila vremena zadržavanja i razmak između ponovnog zagrijavanja i temperiranja za svaku seriju koja ide dalje, a ne samo za konačne dimenzije.

Hladna obrada je proces, a ne linija specifikacija, a potvrda tvornice koja prikazuje samo konačnu tvrdoću ili konačne dimenzije neće vam reći je li slijed stvarno ispoštovan. Prije naručivanja bešavne cijevi ili cijevi gdje je hladna obrada važna za vašu primjenu, vrijedi zatražiti:

1. Potvrda da je ocjeni zapravo potrebna hladna obrada.Ne koristi svaka vrsta bešavne čelične cijevi od ovog procesa - to je važno za legirane, ležajne i alatne čelike s niskom Mf točkom, a ne za obične ugljične konstrukcijske ili linijske cijevi koje nikada nisu-kaljene.
2. Dokumentirana vremena zadržavanja i temperature za svaki stupanj, a ne samo napomena da je izvršen "kriogeni tretman". Konkretno se raspitajte je li se u procesu koristio stupanjski pristup -60 degC / -120 degC ili jednokratno izravno hladno namakanje.
3. Jaz između ponovnog zagrijavanja toplom-vodom i kaljenja.Dobavljač koji ne može navesti ovu prazninu ili koji umiruje prema odgođenom rasporedu serija umjesto odmah nakon ponovnog zagrijavanja, nosi veći rizik od puknuća nego što to pokazuje certifikat.
4. Zadržani austenit ili podaci o ispitivanju mikrostrukture gdje je aplikacija osjetljiva na to- očekivana je rezidualna razina u niskim jednoznamenkastim znamenkama i općenito je korisna; mnogo viša rezidualna razina sugerira da su faze hladnog tretmana skraćene ili preskočene.
5. Je li korak pred-namakanja kipuće{0}}vode dio standardnog postupka dobavljača, budući da je to jedan od najlakših koraka za tiho ispuštanje bez pojavljivanja u konačnom inspekcijskom izvješću.
6. Sljedivost lota, tako da ako problem dimenzija ili pukotina ispliva kasnije, može se pratiti unatrag do specifičnog ciklusa obrade, a ne tretirati kao generički nedostatak materijala.

Dobavljač koji bez oklijevanja može odgovoriti na svih šest pitanja opisuje kontrolirani proces. Onaj tko može ukazati samo na konačni broj tvrdoće opisuje ishod, a ne proces -, a za hladno-tretiranu bešavnu cijev, ishod prvog dana ne govori vam što će dio raditi šest mjeseci u upotrebi.

Kontaktirajte odmah