Zašto je ležajnom čeliku potrebno kovanje i pripremna toplinska obrada
Visoko{0}}ugljični kromni čelik kao što je GCr15, obuhvaćen GB/T 18254 u Kini i međunarodnom sekcijom čelika s kugličnim i valjkastim ležajevima EN ISO 683-17, visoko je legiran i stvrdnjava se do vrlo visoke tvrdoće. Ta kombinacija također čini lijevanu strukturu grubom i kemijski segregiranom, s karbidima koncentriranim u trakama i na granicama zrna.
Kovanjem se razbija struktura lijeva i zatvara unutarnja poroznost, a pripremna toplinska obrada koja slijedi dovodi čelik do mekog, obradivog i strukturno jednoličnog stanja prije nego što se prstenovi tokare i konačno očvrsnu. Preskakanje ili skraćivanje ovih koraka kasnije se pokazuje kao iskrivljenje, pucanje ili kratak vijek trajanja ležaja.
Od ingota do gredice: izrezivanje i difuzijsko žarenje
Ruta počinje lijevanjem ingota. Vrh ingota, koji sadrži steznu cijev i najtežu segregaciju, odrezan je tako da neispravni materijal ne uđe u proizvod. Ovaj korak rezanja je odlučujući za kvalitetu ležišta, jer se inkluzije i poroznost koncentrirana u odbačenom poklopcu ne mogu ukloniti nikakvim kasnijim postupkom.
Obrezani ingot se zatim podvrgava difuzijskom žarenju, dugom-natapanju na visokoj temperaturi koje omogućuje redistribuciju legirajućih elemenata i ugljika kroz presjek. Difuzijsko žarenje smanjuje makrosegregaciju naslijeđenu od lijevanja i omekšava ingot dovoljno za prvu operaciju kovanja. To je spora, energetski-intenzivna obrada, ali proizvodi daleko ujednačeniju početnu strukturu nego isti čelik koji se isporučuje kao kontinuirano lijevani bloom.
Praksa kovanja i odvajanje karbida
Kovanje se provodi u fazama. Ingot se najprije savija i obrađuje u poliedar tako da deformacija djeluje u nekoliko smjerova, što razbija dendritsku mrežu i raspršuje vrpčaste karbide. Obrada se zatim kuje u traženi presjek šipke ili prstena s kontroliranim omjerom kovanja tako da deformacija dosegne središte presjeka.
Kontrola temperature je kritična. Početna temperatura kovanja ne smije biti previsoka, jer pregrijavanje zrna austenita zgrubljuje i može uzrokovati gorenje na granicama zrna; također ne smije biti tako nizak da se čelik obrađuje u području krhkosti. Nakon završnog prolaza kovanja, sirovina se hladi na kontrolirani način, korištenjem hlađenja raspršenim zrakom ili hlađenja raspršivanjem, tako da se karbidne mreže ne talože duž prethodnih granica austenitnih zrna.
Dijelovi ležaja obično se proizvode putem kovanja, a ne jednostavnim kontinuiranim lijevanjem jer kovani proizvod ima zdraviju izvornu strukturu i ravnomjerniju raspodjelu karbida, što je bitno za otpornost na zamor kotrljanjem.
Sferoidizirano žarenje i mrežna kontrola karbida
Nakon kovanja i oblikovanja, materijal se sferoidno žari. Tretman drži čelik neposredno ispod donje kritične temperature dulje vrijeme, a zatim ga polako hladi, pretvarajući lamelarni karbid u male kuglice raspršene u feritnoj matrici. Rezultat je meka struktura koja se može obraditi s ravnomjernom raspodjelom karbida i dovoljno niskom tvrdoćom za tokarenje, a također priprema strukturu tako da završna obrada kaljenja daje fini, ujednačeni martenzit.
Sferoidizirano žarenje primjenjuje se u različitim oblicima na šipke, ploče ili blokove, žicu i cijevi te na valjane prstenove, jer se presjek i namjeravana operacija oblikovanja razlikuju. Tamo gdje je kovanje ili hlađenje ostavilo mrežu karbida duž granica zrna, normalizirajući tretman se koristi za lomljenje mreže prije sferoidizirajućeg žarenja, budući da je neprekinutu mrežu teško ukloniti nakon toga i djeluje kao put pukotine.
Inspekcija i točke kvalitete
Provjerite položaj obrezivanja i odbacite težinu, tako da se stezna cijev u potpunosti ukloni.
Zabilježite ciklus difuzijskog žarenja, jer pod-namakanje ostavlja segregaciju koju kovačnica ne može ukloniti.
Kontrolirajte početnu i završnu temperaturu kovanja, bez ponovnog zagrijavanja koje zgrubljuje zrno.
Kontrolirajte brzinu hlađenja nakon-kovanja kako biste izbjegli karbidne mreže na granicama zrna.
Potvrdite sferoidizirano žarenje tvrdoćom i metalografskom procjenom oblika i raspodjele karbida.
Procijenite karbidne trake, dubinu razugljičenja i unutarnju čvrstoću prije nego što se sirovina pusti na strojnu obradu.
FAQ
P: Zašto je vrh ingota izrezan?
Sadrži skupljajuću cijev i najgoru segregaciju, koja se kasnije u procesu ne može popraviti.
P: Što se postiže difuzijskim žarenjem?
Smanjuje makrosegregaciju i omekšava ingot, dajući ujednačeniju strukturu prije kovanja.
P: Zašto se ingot prvo savija u poliedar?
Obrada čelika u nekoliko smjerova razbija dendritsku mrežu i raspršuje vrpčaste karbide.
P: Koja je svrha sferoidiziranog žarenja?
Proizvodi globularne karbide u feritnoj matrici, smanjujući tvrdoću za strojnu obradu i pripremajući strukturu za otvrdnjavanje.
P: Kako se uklanjaju mrežni karbidi?
Primjenjuje se normalizacijski tretman kako bi se razbila mreža prije sferoidizirajućeg žarenja.
P: Da li put kovanja košta više?
Da, slijed ingota, difuzijskog žarenja i kovanja košta više od kontinuiranog lijevanja, ali daje bolju izvornu strukturu i veću pouzdanost.
