อายุที่แข็งตัวคืออะไร?
Sep 29, 2020
การแข็งตัวของอายุในโลหะคืออะไร?
การชุบแข็งด้วยอายุหรือที่เรียกว่าการชุบแข็งด้วยการตกตะกอนเป็นการบำบัดความร้อนประเภทหนึ่งที่ใช้เพื่อให้โลหะและโลหะผสมมีความแข็งแรง เรียกว่าการตกตะกอนการทำให้แข็งตัวเนื่องจากใช้สิ่งเจือปนที่เป็นของแข็งหรือตะกอนในกระบวนการเสริมกำลัง โลหะจะถูกทำให้มีอายุโดยการให้ความร้อนหรือเก็บไว้ที่อุณหภูมิต่ำลงเพื่อให้เกิดการตกตะกอน กระบวนการทำให้อายุแข็งตัวขึ้นถูกค้นพบโดยอัลเฟรด วิล์ม
การชุบแข็งตามอายุ (การชุบแข็งแบบตกตะกอน) ขึ้นอยู่กับการประมวลผลด้วยความร้อนที่ควบคุมเพื่อเพิ่มความแข็งแรงเชิงกลในโลหะผสมที่อ่อนตัวได้ เช่น การตกตะกอน-การชุบแข็งสเตนเลสสตีล (เช่น17-4PH, 15-5PH) และซูเปอร์อัลลอยที่มีนิกเกิล (เช่นอินโคเนล 718,โมเนล K500). กระบวนการนี้อยู่ภายใต้การควบคุมของมาตรฐาน ASTM, ASME และ AMS รวมถึงการบำบัดสารละลาย การชุบแข็งอย่างรวดเร็ว และการควบคุมการเสื่อมสภาพ ลำดับนี้จะตกตะกอนเฟสทุติยภูมิที่ละเอียดซึ่งขัดขวางการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่ภายในโครงตาข่ายคริสตัล ทำให้มีความทนทานเป็นพิเศษ ความสามารถในการรองรับ-การรับน้ำหนักที่อุณหภูมิสูง- และความต้านทานต่อการเสียรูปโดยไม่ทำให้ความสมบูรณ์ของโครงสร้างลดลง
โลหะอ่อนและโลหะผสมของนิกเกิล แมกนีเซียม และไทเทเนียมเหมาะสำหรับกระบวนการชุบแข็งตามอายุ ผ่านกระบวนการชุบแข็งอายุ แรงดึงและความแข็งแรงของผลผลิตจะเพิ่มขึ้น การตกตะกอนที่เกิดขึ้นจะยับยั้งการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่หรือข้อบกพร่องในโครงผลึกโลหะ โลหะและโลหะผสมต้องได้รับการบำรุงรักษาที่อุณหภูมิสูงเป็นเวลาหลายชั่วโมงจึงจะเกิดการตกตะกอน ดังนั้นกระบวนการนี้จึงเรียกว่าการแข็งตัวของอายุ
การแข็งตัวของอายุทำงานอย่างไร?
ขั้นตอนของ-กระบวนการชุบแข็งมีดังนี้: ขั้นแรก โลหะจะต้องผ่านการบำบัดด้วยสารละลายที่อุณหภูมิสูง-เพื่อละลายอะตอมของตัวถูกละลายทั้งหมด จนเกิดเป็น-สารละลายของแข็งเฟสเดียว ต่อมา นิวเคลียสขนาดเล็กจำนวนมากที่เรียกว่า "โซน" ก่อตัวขึ้นภายในโลหะ กระบวนการก่อตัวนี้จะถูกเร่งให้เร็วขึ้นอีกเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น
1. การบำบัดด้วยสารละลาย
โลหะผสมจะถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่องค์ประกอบของโลหะผสมละลายเป็นสารละลายของแข็ง จากนั้นจะถูกทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว บ่อยครั้งโดยทางอากาศหรือน้ำ เพื่อรักษาองค์ประกอบเหล่านี้ไว้ในโครงสร้างที่มีความอิ่มตัวยิ่งยวด
2. ความชรา
วัสดุจะถูกเก็บรักษาไว้ที่อุณหภูมิที่ควบคุม ไม่ว่าจะเป็นที่อุณหภูมิห้อง (การบ่มตามธรรมชาติ) หรือในเตาเผา (การบ่มโดยธรรมชาติ) ตะกอนละเอียดเริ่มก่อตัว
3. การเสริมสร้างความเข้มแข็ง
การตกตะกอนละเอียดขัดขวางการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่ ความแข็งแรงของผลผลิตที่เพิ่มขึ้น ความต้านทานแรงดึง และความแข็ง
ข้อดีของการแข็งตัวตามอายุ
- ให้แรงดึงสูงและให้ความแข็งแรงแก่โลหะ
- ช่วยเพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอ
- ปรับปรุงความสามารถในการแปรรูป
- ไม่ทำให้เกิดการเสียรูปของชิ้นส่วน
- การใช้งานทางอุตสาหกรรม
การใช้งานทางอุตสาหกรรมของการแข็งตัวของอายุ:
- การเสริมความแข็งแกร่งให้กับโลหะ เช่น อลูมิเนียม นิกเกิล สแตนเลส และไทเทเนียม
- การแข็งตัวของวาล์วประตู ส่วนประกอบเครื่องยนต์ เพลา เกียร์ และลูกสูบ
- การเสริมความแข็งแกร่งให้กับทรงกลม บุชชิ่ง ใบพัดกังหัน ตัวยึด การขึ้นรูป และส่วนประกอบของภาชนะบรรจุขยะนิวเคลียร์
- การจัดการชิ้นส่วนเครื่องบิน อุปกรณ์แปรรูป และก้านวาล์ว
ตัวอย่างการชุบแข็งตามอายุ: สแตนเลส 17-4PH
สแตนเลส 17-4PH (UNS S17400 / ASTM A564) เป็นตัวอย่างทางอุตสาหกรรมทั่วไป
ประกอบด้วยทองแดงประมาณ 3–5% ซึ่งก่อตัวเป็นทองแดง-เข้มข้นตกตะกอนในช่วงอายุ การตกตะกอนเหล่านี้ทำให้เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติกแข็งแรงขึ้น
| การรักษาความร้อน | อุณหภูมิการเสื่อมสภาพโดยทั่วไป | การใช้งานทั่วไป |
| H900 | 482 องศา (900 องศาฟาเรนไฮต์) | มีความแข็งแรงและความแข็งสูง |
| H1025 | 552 องศา (1,025 องศาฟาเรนไฮต์) | ความแข็งแกร่งและความเหนียวที่สมดุล |
| H1075 | 579 องศา (1,075 องศาฟาเรนไฮต์) | ความเหนียวและความเหนียวที่สูงขึ้น |
| H1150 | 621 องศา (1150 องศาฟาเรนไฮต์) | ปรับปรุงความเหนียวและความเหนียว |
สิ่งเหล่านี้เป็นการกำหนดอายุมาตรฐาน ไม่ใช่ขั้นตอนการรักษาความร้อนที่สมบูรณ์ การบำบัดสารละลาย ระยะเวลาในการคงตัว การทำความเย็น และความหนาของวัสดุต้องเป็นไปตามข้อกำหนดเฉพาะที่เกี่ยวข้อง
การแข็งตัวของอายุเทียบกับการชุบแข็งและการแบ่งเบาบรรเทา
| คุณสมบัติ | การแข็งตัวของอายุ | การดับและแบ่งเบาบรรเทา |
| กลไกหลัก | การก่อตัวของตะกอนละเอียด | การก่อตัวและการแบ่งเบาบรรเทาของมาร์เทนไซต์ |
| โลหะผสมทั่วไป | 17-4PH, 15-5PH, อลูมิเนียมอัลลอยด์ | เหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กกล้าโลหะผสมต่ำ- |
| เสริมสร้างอนุภาค | ใช่ | เท็มเปอร์คาร์ไบด์และระยะอื่นๆ อาจก่อตัวขึ้น |
| ขั้นตอนการแก่ชรา | ที่จำเป็น | ขั้นตอนการแบ่งเบาบรรเทา |
| ตัวอย่าง | 17-4PH H900 | AISI 4140 คิวแอนด์ที |
สิ่งสำคัญ: การแข็งตัวของอายุและการอบคืนตัวไม่ใช่กระบวนการเดียวกัน โลหะผสมบางชนิด เช่น 17-4PH จำเป็นต้องมีการบำบัดสารละลายตามด้วยการตกตะกอนเพื่อให้ได้คุณสมบัติตามที่ระบุ
เหตุใดการแข็งตัวของอายุจึงมีความสำคัญในด้านวิศวกรรม?
การชุบแข็งตามอายุจะเป็นประโยชน์เมื่อส่วนประกอบต้องการความแข็งแรงสูงโดยไม่ต้องอาศัยปริมาณคาร์บอนที่สูงมาก
การใช้งานทั่วไปได้แก่:
- วาล์วน้ำมันและแก๊ส เพลา และส่วนประกอบที่มีแรงดัน-
- ตัวยึดการบินและอวกาศและส่วนประกอบโครงสร้าง
- เพลาเดินเรือและส่วนประกอบปั๊ม
- อุปกรณ์แปรรูปทางเคมี
- เหล็กเส้นกลมและการตีขึ้นรูปสแตนเลสที่มีความแข็งแรงสูง-
สินค้าที่เกี่ยวข้อง
เกี่ยวกับเจิ้งโจว Huitong Pipeline Equipment Co., LTD.
HT PIPE เป็นผู้จัดเก็บและผู้ส่งออกที่มีชื่อเสียง- เราคือผู้จำหน่ายวัสดุโลหะผสมสเตนเลส/คาร์บอน/นิกเกิลที่มีประสบการณ์การส่งออก 15+ เราไม่เพียงแต่จำหน่ายท่อ แผ่น เหล็กเส้นกลม แต่ยังจำหน่ายข้อต่อท่อ หน้าแปลน ฯลฯ ติดต่อเราเพื่อขอข้อมูลเพิ่มเติมและราคาได้ฟรี
คำถามที่พบบ่อย:
ถาม: อายุที่แข็งตัวคืออะไร?
ตอบ: การแข็งตัวตามอายุหรือที่เรียกว่าการแข็งตัวด้วยการตกตะกอนเป็นกระบวนการบำบัดความร้อนที่ใช้เพื่อเพิ่มความแข็งแรงและความแข็งของโลหะบางชนิดโดยการสร้างอนุภาคขนาดเล็กที่เรียกว่าตะกอนภายในโครงสร้างจุลภาคของโลหะ
ถาม: อายุที่แข็งตัวขึ้นเหมือนกับการตกตะกอนที่แข็งตัวหรือไม่?
ก. ใช่. การแข็งตัวของอายุเป็นอีกชื่อหนึ่งของการแข็งตัวของฝน ทั้งสองอธิบายการเสริมความแข็งแกร่งผ่านการก่อตัวของตะกอนละเอียด
ถาม: สแตนเลสสามารถชุบแข็งตามอายุได้หรือไม่?
ตอบ: ได้ แต่เฉพาะเกรด. 17-4PH, 15-5PH, 13-8Mo และสเตนเลสสตีลชุบแข็งด้วยการตกตะกอนอื่นๆ บางเกรดเท่านั้นที่ได้รับการออกแบบมาเพื่อกระบวนการนี้ โดยทั่วไปแล้ว สแตนเลส 304 และ 316 ทั่วไปจะไม่ผ่านการชุบแข็งตามอายุเพื่อให้สามารถเสริมความแข็งแกร่งที่เทียบเคียงได้
ถาม: เหล็กเส้นกลม 17-4PH สามารถชุบแข็งตามอายุหลังการตัดเฉือนได้หรือไม่
ตอบ: ได้. 17-4แท่ง PH สามารถจัดหาได้ในสภาวะอายุ-ที่แข็งตัวหรือผ่านเครื่องจักรแล้วจึงบ่มในภายหลัง โดยมีเงื่อนไขว่าการอบชุบด้วยความร้อนนั้นเข้ากันได้กับกระบวนการตัดเฉือนและข้อกำหนดด้านขนาด
ถาม: Age Hardening และ Annealing แตกต่างกันอย่างไร?
ตอบ: การหลอมจะทำให้โลหะอ่อนตัวลงเพื่อปรับปรุงความเหนียวและลดความเครียดภายใน ในขณะที่การชุบแข็งตามอายุตั้งใจจะเพิ่มความแข็งและความแข็งแรงของผลผลิต ผ่านการตกตะกอนด้วยความร้อนที่ควบคุมหลังการบำบัดสารละลาย
ถาม: วัสดุใดที่ได้ประโยชน์มากที่สุดจากการแข็งตัวด้วยการตกตะกอน
ตอบ: การชุบแข็งด้วยการตกตะกอนมีประสิทธิภาพมากที่สุดในการตกตะกอน-การชุบแข็งเหล็กกล้าไร้สนิม (เช่น 17-4PH, 15-5PH) และนิกเกิล-ซูเปอร์อัลลอย (เช่น Inconel 718, Monel K500) ที่ใช้ในอุตสาหกรรมที่มีความเครียดสูง
