Udglødning er en varmebehandlingsproces, hvor et metal eller en legering opvarmes til en passende temperatur, holdes ved denne temperatur i en vis periode og derefter langsomt afkøles, typisk i ovnen. Essensen af udglødning er at opvarme stålet for at austenitisere det, efterfulgt af en perlitisk transformation, hvilket resulterer i en mikrostruktur tæt på ligevægt.
Formål med udglødning:
Reducer hårdhed og øg plasticitet:Dette gør materialet lettere at bearbejde og koldbearbejde.
Homogeniser sammensætning og struktur:Dette forfiner kornstørrelsen og forbedrer materialeegenskaber eller forbereder mikrostrukturen til bratkøling.
Lindre indre belastninger og arbejdshærdning:Dette hjælper med at forhindre deformation og revner.
Udglødning og normalisering anvendes primært som forberedende varmebehandlinger. For dele med lav belastning og beskedne krav til ydeevne kan udglødning og normalisering også tjene som den endelige varmebehandling.
Klassificering af udglødningsmetoder
Almindelige udglødningsmetoder er klassificeret efter opvarmningstemperaturen:
Udglødning over kritisk temperatur (Ac1 eller Ac3):Dette inkluderer fuld udglødning, diffusionsglødning, ufuldstændig annealing og sfæroidiserende annealing.
Udglødning under kritisk temperatur (Ac1 eller Ac3):Dette omfatter rekrystallisationsudglødning og afspændingsudglødning.
Syv typer af udglødningsmetoder
Fuld udglødning:
Behandle:Stålet opvarmes til 20-30 grad over Ac3, holdes ved denne temperatur og afkøles derefter langsomt (normalt i ovnen) for at opnå en mikrostruktur tæt på ligevægt (fuldt austenitiseret).
Ansøgninger:Anvendes hovedsageligt til hypoeutectoid stål (0.3-0,6 % C), inklusive mellem-kulstofstål og lav-til-medium kulstoflegeret stålstøbegods, smedegods og varmvalsede sektioner. Det bruges også nogle gange til svejsninger. Stål med lavt kulstofindhold, efter fuld udglødning, kan have en hårdhed, der er for lav til bearbejdning. Opvarmning af hypereutektoid stål over Accm og langsom afkøling kan forårsage, at Fe3CII udfældes langs korngrænserne, hvilket signifikant reducerer styrke, hårdhed, plasticitet og sejhed, hvilket kan føre til potentielle problemer i den endelige varmebehandling.
Formål:For at forfine kornstørrelsen, homogenisere strukturen, lindre intern stress, reducere hårdheden og forbedre bearbejdeligheden. Mikrostrukturen efter fuld udglødning for hypoeutectoid stål er ferrit plus perlit (F+P). I praksis kan afkølingen stoppes ved omkring 500 grader for at forbedre produktiviteten, og materialet kan luftkøles.
Isotermisk udglødning:
Behandle:Efter austenitisering afkøles stålet hurtigt til lige under Ar1-temperaturen og holdes isotermisk, indtil austenitten omdannes til perlit, derefter luftkølet til stuetemperatur. Denne metode reducerer udglødningstiden betydeligt.
Ansøgninger: Suitable for steels with stable austenite, such as high carbon steels (C > 0.6%), alloy tool steels, and high alloy steels (with total alloy content >10 %). Isotermisk udglødning er gavnlig for at opnå ensartet mikrostruktur og egenskaber. Den er dog ikke egnet til store sektionsstålkomponenter eller store partier, da det er svært at sikre ensartede isotermiske forhold hele vejen igennem.
Formål:Svarende til fuld udglødning, men med mere kontrollerede transformationer.
Ufuldstændig udglødning:
Behandle:Stålet opvarmes til en temperatur mellem Ac1 og Ac3 (for hypoeutectoid stål) eller mellem Ac1 og Accm (for hypereutectoid stål), holdes og afkøles derefter langsomt for at opnå en næsten ligevægtsmikrostruktur.
Ansøgninger:Anvendes hovedsageligt til hypereutectoid stål for at opnå en sfæroid perlitstruktur, som lindrer indre stress, sænker hårdheden og forbedrer bearbejdeligheden. Spheroidizing annealing er en form for ufuldstændig annealing.
Sfæroidiserende udglødning:
Behandle:Stålet opvarmes til 20-30 grad over Ac1 og holdes i en kort periode, normalt 2-4 timer, efterfulgt af ovnafkøling eller langvarig isotermisk opbevaring lige under Ar1.
Ansøgninger:Primært til eutectoid og hypereutectoid stål såsom kulstofværktøjsstål, legeret værktøjsstål og lejestål. Formålet er at producere en mikrostruktur, hvor karbider sfæroidiseres, hvilket resulterer i kugleformet perlit. Denne struktur er blødere og lettere at bearbejde, og under efterfølgende bratkøling forbliver austenitkornstørrelsen fin, hvilket reducerer tendensen til deformation og revner. Hvis der er et netværk af carbider i hypereutectoid stål, bør normalisering udføres før sfæroidisering for at sikre vellykket sfæroidisering.
Formål:For at reducere hårdheden, homogenisere strukturen og forbedre bearbejdeligheden som forberedelse til bratkøling. Spheroidizing annealing metoder omfatter:
Enkelt sfæroidiserende udglødning:Opvarm stålet til 20-30 grad over Ac1, hold det i en passende periode, afkøl derefter langsomt i ovnen. Den oprindelige struktur skal være fin perlit uden carbidnetværk.
Isotermisk sfæroidiserende udglødning:Efter opvarmning og fastholdelse afkøles stålet til lidt under Ar1 til isotermisk fastholdelse. Når det er færdigt, afkøles stålet langsomt til omkring 500 grader og luftkøles derefter. Denne metode har fordelene ved en kort cyklus, ensartet sfæroidiseret struktur og kontrollerbar kvalitet.
Cyklisk sfæroidiserende udglødning.
Diffusionsannealing (homogeniseringsannealing):
Behandle:Stålbarren, støbningen eller smedningen opvarmes til en temperatur lidt under solidus og holdes i en længere periode, efterfulgt af langsom afkøling for at eliminere adskillelse af kemisk sammensætning.
Ansøgninger:Anvendes til højkvalitets legeret stål og legeret stål støbegods eller ingots med betydelig adskillelse. Efter diffusionsudglødning kræves fuld udglødning eller normalisering for at forfine strukturen.
Formål:For at eliminere dendritisk segregation og regional segregation dannet under størkning, opnåelse af en ensartet sammensætning og struktur.
Afspændingsudglødning:
Behandle:Stålet opvarmes til en temperatur under Ac1 (generelt 500-650 grad ), holdes og afkøles derefter langsomt i ovnen.
Ansøgninger:Da temperaturen er under Ac1, forårsager denne udglødningsmetode ikke mikrostrukturelle ændringer.
Formål:For at eliminere resterende interne spændinger.
Rekrystallisationsudglødning:
Behandle:Også kendt som mellemudglødning, omkrystallisationsudglødning involverer opvarmning af koldbearbejdet metal til en temperatur over omkrystallisationstemperaturen, holder den i et passende tidsrum og afkøler derefter langsomt for at lindre arbejdshærdning og resterende stress.
Ansøgninger:Denne proces bruges, når metallet har gennemgået betydelig kold plastisk deformation og skal opvarmes over en vis temperatur for at fremkalde omkrystallisation. Den laveste temperatur, ved hvilken omkrystallisation finder sted, kaldes den minimale omkrystallisationstemperatur, generelt 0,4 gange materialets smeltepunkt.
Formål:For at eliminere arbejdshærdning og resterende stress ved at omdanne deforme korn til ensartede ligeaksede korn.
Valg af udglødningsmetoder
Valget af udglødningsmetode følger generelt disse principper:
Fuld udglødning:Typisk valgt til hypoeutektoid stål. For reduceret udglødningstid kan isotermisk udglødning anvendes.
Sfæroidiserende udglødning:Almindeligvis brugt til hypereutectoid stål. Hvis kravene ikke er strenge, kan ufuldstændig udglødning vælges. Værktøjsstål og lejestål gennemgår ofte sfæroidiserende udglødning. Nogle gange er lav- eller mediumkulstofstål til kold ekstrudering eller kold overskrift også sfæroidiseret.
Rekrystallisationsudglødning:Valgt for at eliminere arbejdshærdning.
Afspændingsudglødning:Valgt til at eliminere interne spændinger forårsaget af forskellige forarbejdningstrin.
Diffusionsudglødning:Ofte valgt til højkvalitets legeret stål og store legeret stål støbegods for at forbedre mikrostruktur og kemisk ensartethed.
