Legovaná ocel 4340 | 34CrNiMo6 | 1.6582

3. Tepelné zpracování

Následují standardní postupy tepelného zpracování použitelné pro legovanou ocel 4340, určené k úpravě její mikrostruktury a mechanických vlastností:

3.1 Žíhání oceli 4340 pro lepší obrobitelnost

Žíhání se používá především ke změkčení legované oceli 4340, čímž se zlepšuje její obrobitelnost pro následné zpracování.

• Proces: Zahřejte ocel na teplotu v rozmezí 790 až 845 °C (1450 až 1550 °F).
• Podíl: Tuto teplotu udržujte po dobu závislou na tloušťce profilu nebo zatížení pece.
• Chlazení: Pec se ochlazuje kontrolovanou rychlostí přibližně 15 °C/h (30 °F/h) až na 480 °C (900 °F), následuje ochlazení vzduchem.
• Výsledek: Výsledkem je obrobitelnost přibližně 45% (ve srovnání s ocelí válcovanou za studena B1112 s tvrdostí 100%). Mez kluzu bude nižší než v kaleném a popouštěném stavu. Tepelné zpracování legované oceli 4340 Tento krok je klíčový pro přípravu materiálu pro obrábění.

3.2 Normalizace oceli 4340 pro dosažení strukturální jednotnosti

Normalizace slouží ke zjemnění struktury zrn výkovků nebo válcovaných výrobků z oceli 4340, čímž podporuje rovnoměrnější mikrostrukturu a potenciálně zlepšuje obrobitelnost. Je to také běžná kondiční úprava před konečným tepelným zpracováním.

• Proces: Ocel 4340 zahřejte na teplotu nad jejím horním bodem transformace, obvykle 870 °C (1600 °F), nebo v rozmezí 845 až 925 °C (1550 až 1700 °F).
• Podíl: Držte minimálně 1 hodinu nebo 15 až 20 minut na každých 25 mm (1 palec) maximální tloušťky řezu.
• Chlazení: Ochlaďte vzduchem.
• Výsledek: Pro optimální obrobitelnost se často doporučuje struktura získaná normalizací a následným popouštěním při 650 °C (1200 °F). Tepelné zpracování legované oceli 4340 zajišťuje konzistentní výchozí bod pro další zpracování.

3.3 Kalení oceli 4340: Austenitizace a kalení

Proces kalení je zásadní pro dosažení vysoké úrovně tvrdosti a pevnosti charakteristické pro správně ošetřenou legovanou ocel 4340. To zahrnuje vytvoření martenzitické mikrostruktury.

• Austenitizace: Zahřejte na 800 až 845 °C (1475 až 1550 °F), typicky s cílem dosáhnout 845 °C (1550 °F).
• Podíl: Namočte přibližně 15 minut na každých 25 mm (1 palec) řezu s minimální dobou působení 150 minut.
• Kalení: Díky své vynikající hluboké prokalitelnosti se ocel 4340 obvykle kalí v oleji pro kulaté průřezy do průměru asi 75 mm (3 palce). Pro větší průřezy se používá voda. kalení může být nutné k dosažení kalení, i když to při tomto obsahu uhlíku výrazně zvyšuje riziko praskání. Tenké části oceli 4340 mohou dosáhnout tvrdosti i ochlazováním na vzduchu.
• Výsledek: Mikrostruktura po kalení je primárně martenzitická, což má za následek vysokou tvrdost, potenciálně kolem 601 HB nebo povrchovou tvrdost 58 HRC. Tato fáze Tepelné zpracování legované oceli 4340 je klíčové pro rozvoj jeho síly.

3.4 Popouštění oceli 4340 pro dosažení houževnatosti a tažnosti

Ihned po kalení musí být kalená ocel 4340 s její křehkou martenzitickou strukturou popuštěna. Temperování mírně snižuje tvrdost, ale výrazně zlepšuje houževnatost, tažnost a rázovou houževnatost, čímž dosahuje požadované rovnováhy mechanických vlastností.

a. Načasování: S popouštěním začněte, jakmile kalené díly vychladnou na přibližně 52 až 65 °C (125 až 150 °F). To je zásadní pro prevenci praskání.

b. Teplotní rozsah: Teploty popouštění pro ocel 4340 se obvykle pohybují v rozmezí 200 až 650 °C (400 až 1200 °F). Zvolená specifická teplota přímo určuje konečné mechanické vlastnosti.

c. Doba výdrže: Standardní doba popouštění je 1 až 2 hodiny, nebo 2 hodiny na 25 mm (1 palec) průřezu.

d. Dopad na nemovitost:

• Popouštění na 205 °C (400 °F) dosahuje vysoké pevnosti v tahu (cca 1980 MPa) a tvrdosti (cca 520 HB / 53 HRC), ale s relativně nízkou rázovou energií (cca 20 J).
• Popouštění na 650 °C (1200 °F) má za následek nižší pevnost (cca 1020 MPa) a tvrdost (cca 290 HB / 31 HRC), ale výrazně vyšší energii nárazu (cca 100 J).

e. Upozornění: Obecně se doporučuje vyhnout se popouštění legované oceli 4340 v rozmezí teplot „modré křehkosti“ od 230 do 370 °C (450 až 700 °F).

f. Úvahy: Zatímco ocel 4340 je relativně odolná vůči popouštěcímu křehnutí, dosažení velmi vysokých úrovní pevnosti (nad cca 1400 MPa nebo 200 ksi) ji činí náchylnou k vodíkovému křehnutí. V takových případech je nutné po procesech, jako je moření nebo pokovování, vypalování. Kromě toho ocel 4340 vykazuje nízkou odolnost vůči koroznímu praskání v důsledku napětí, pokud je popouštěna na extrémně vysoké úrovně pevnosti (1500 až 1950 MPa nebo 220 až 280 ksi). Pečlivý výběr parametrů popouštění v Tepelné zpracování legované oceli 4340 cyklus je nejdůležitější.

3.5 Ocel 4340 pro odlehčení pnutí

Odlehčení pnutí se provádí za účelem snížení vnitřního napětí vyvolaného předchozími výrobními operacemi, jako je rovnání, tváření nebo těžké obrábění, zejména před kalením.

• Teplota: Typická teplota pro uvolnění pnutí je 650 až 675 °C (1200 až 1250 °F).
• Poznámka: Pokud se provádí odlehčení pnutí z již kaleného a popouštěného dílu, nesmí teplota pro odlehčení pnutí překročit původní popouštěcí teplotu, aby se zabránilo změně požadovaných mechanických vlastností.
• Svařování: U svařovaných součástí z oceli 4340 se často doporučuje uvolnění pnutí ihned po svařování, nejlépe předtím, než součást vychladne na pokojovou teplotu a při teplotě pod A1 (dolní kritická teplota).

3.6 Nitridace oceli 4340 pro dosažení povrchové tvrdosti

Legovaná ocel 4340 je vhodná pro nitridaci, což je proces povrchového kalení, který vytváří velmi tvrdý, otěruvzdorný plášť a může zlepšit únavovou životnost.

• Předpoklad: Nitridace se obvykle provádí na oceli 4340, která již byla kalená a popouštěná, aby se dosáhlo požadovaných vlastností jádra.
• Optimalizace tvrdosti pouzdra: Pro dosažení maximální tvrdosti povrchu nitridací by měla být maximalizována tvrdost jádra. To znamená popouštění oceli na nejnižší přijatelnou teplotu (v souladu s požadovanou houževnatostí jádra) před procesem nitridace.
• Výsledek: Typická tvrdost nitridované oceli 4340 může překročit 60 HRC. Tato specializovaná ocel Tepelné zpracování legované oceli 4340 je ideální pro aplikace s kritickým opotřebením.

3.7 Souhrn parametrů tepelného zpracování legované oceli 4340

Pro rychlý přehled níže uvedená tabulka shrnuje klíčové parametry pro běžné tepelné zpracování legované oceli 4340: