Aký je štandardný proces tepelného spracovania pre rúry z martenzitickej nehrdzavejúcej ocele

AUSTENITIZÁCIA ZÁKLADOV SILY

Tepelné spracovanie je nevyhnutný proces, ktorý odomyká výnimočné vlastnosti Rúry z martenzitickej nehrdzavejúcej ocele , ktorá mení svoju mikroštruktúru na tvrdú, pevnú a opotrebeniu odolnú formu. Táto transformácia sa dosahuje tromi základnými fázami: austenitizáciou, kalením a temperovaním.

Prvým kritickým štádiom je austenitizácia. To zahŕňa ohrev MSS trubice na presný teplotný rozsah, kde sa pôvodná feritická a karbidová štruktúra úplne premení na homogénnu, jednofázovú, plošne centrovanú kubickú štruktúru známu ako austenit (Gamma).

Presná kontrola teploty

Austenitizačné teploty sa zvyčajne pohybujú medzi 950 °C a 1050 °C (1742 °F a 1922 °F). Špecifická teplota kriticky závisí od kvality a obsahu uhlíka; napríklad trieda 420 môže z dôvodu vyššieho obsahu uhlíka vyžadovať iný rozsah ako trieda 410.

• Cieľ: Úplne rozpustiť všetky uhlíkové a legujúce prvky v austenitovej matrici. To zaisťuje maximálnu následnú tvrdosť.

• Riziko odchýlky: Príliš nízky ohrev má za následok nerozpustené karbidy, čím sa znižuje plný potenciál tvrdosti. Príliš vysoké zahrievanie vedie k nadmernému rastu zŕn, čo výrazne znižuje konečnú húževnatosť a ťažnosť rúry.

Čas namáčania a predhrievanie

Potrubie sa musí udržiavať pri austenitizačnej teplote počas dostatočnej doby namáčania, aby sa zabezpečilo rovnomerné zahriatie celého prierezu a úplné rozpustenie legujúcich prvkov. Pre hrubostenné MSS rúrky alebo zložité geometrie sa často používa predhrievanie v rozsahu 650 °C až 850 °C. Tento krok zmierňuje tepelný šok a minimalizuje riziko deformácie alebo prasknutia počas rýchleho prechodu na vysoké teploty.

HASENIE TVORBY MARTENZITU A TVRDNUTIE

Kalenie je fáza rýchleho ochladzovania bezprostredne po austenitizácii. Jeho účelom je potlačiť transformáciu austenitu na mäkšie fázy, ako je perlit alebo bainit, a prinútiť ho, aby sa namiesto toho premenil na ultra tvrdú, na telo centrovanú tetragonálnu štruktúru známu ako Martensit (Alpha Prime).

Riadené chladiace médium

Chladiace médium a rýchlosť sú starostlivo vybrané tak, aby sa dosiahla požadovaná tvrdosť pri zvládaní zvyškového napätia a deformácie.

• Olejové kalenie: Poskytuje rýchlu rýchlosť chladenia, ktorá je nevyhnutná pre určité druhy MSS s vyšším obsahom uhlíka, ale prináša vyššie riziko deformácie a vnútorného napätia.

• Kalenie vzduchom alebo plynom: Používa sa pre druhy s vysokou kaliteľnosťou, najmä tie, ktoré obsahujú nikel alebo molybdén. Poskytuje pomalšiu, menej agresívnu rýchlosť chladenia, čo výrazne znižuje skreslenie, vďaka čomu je veľmi žiaduce pre aplikácie s presným potrubím.

• Prerušované ochladzovanie (soľné kúpele): Používa sa na minimalizáciu tepelných gradientov rýchlym ochladením hadičky na teplotu tesne nad teplotou Martensite Start (Ms), jej udržiavaním izotermicky a následným pomalším chladením. Táto technika je životne dôležitá pre minimalizáciu vnútorného napätia a rozmerových zmien.

Štruktúra bezprostredne po kalení je netemperovaný martenzit, ktorý sa vyznačuje extrémnou tvrdosťou, vysokou pevnosťou, ale veľmi vysokou krehkosťou. Nie je vhodný na priame použitie.

TEMPEROVANIE VYVÁŽENÉ SILNOU A Húževnatosťou

Temperovanie je konečná a najkritickejšia fáza, proces opätovného ohrevu po kalení, ktorý sa používa na úpravu vlastností MSS trubice tak, aby spĺňala špecifikácie konečného použitia. Zmierňuje masívne vnútorné pnutie spôsobené kalením a zlepšuje ťažnosť a húževnatosť na úkor určitej tvrdosti.

Temperačné teplotné spektrum

Teplota, trvanie a rýchlosť chladenia popúšťania určujú konečnú rovnováhu vlastností. Výber sa riadi požiadavkami aplikácie.

• Nízkoteplotné temperovanie (150 °C až 400 °C): Používa sa na aplikácie vyžadujúce maximálnu tvrdosť a odolnosť proti opotrebovaniu, ako sú chirurgické nástroje alebo špeciálne ložiskové trubice. Zachováva si väčšinu zakalenej tvrdosti.

• Vysokoteplotné temperovanie (550 °C až 700 °C): Vo veľkej miere sa používa pre rúrkový tovar pre ropné krajiny (O C T G) a iné konštrukčné komponenty vyžadujúce vynikajúcu húževnatosť a vysokú úroveň pevnosti. Tento proces produkuje temperovaný sorbit, optimálnu mikroštruktúru pre odolnosť proti nárazu.

Predchádzanie krehnutiu povahe

Kritickým aspektom je jav popúšťacieho krehnutia, kde pomalé zahrievanie alebo ochladzovanie v rozsahu približne 400 stupňov C až 550 stupňov C môže výrazne znížiť rázovú pevnosť materiálu. Pri vysokovýkonných hadičkách sa tomuto rozsahu teplôt často opatrne vyhýba, alebo sa materiál po temperovaní rýchlo ochladí.

TRENDY A POKROKY PRIEMYSLU

Dopyt po vysokovýkonných hadičkách MSS, najmä v energetickom a leteckom sektore, poháňa pokroky pri tepelnom spracovaní.

• Pokročilé nízkouhlíkové zliatiny: Novšie druhy 13 percent Cr a super 13 percent Cr sú teraz bežné pre aplikácie kyslých služieb. Vyžadujú sofistikované protokoly High Performance Tempering (H P T), aby sa zabezpečila zhoda s normami NACE pre odolnosť proti praskaniu sulfidovým napätím (S S C) pri zachovaní vysokej medze klzu.

• Vákuové tepelné spracovanie: Moderné kontinuálne vákuové pece sa čoraz viac používajú na MSS rúrky. Vákuové spracovanie minimalizuje povrchovú oxidáciu a oduhličenie, ktoré sú bežnými problémami v tradičných atmosférických peciach. Výsledkom je čistejšia povrchová úprava a rovnomernejšie vlastnosti materiálu po celej dĺžke rúrky, čo vedie k zníženiu nákladov na kontrolu a prepracovanie.

• Kryogénna úprava: Pre špecifické aplikácie s vysokou tvrdosťou sa niekedy po kalení používa nulová alebo kryogénna úprava až do -196 stupňov C, aby sa premenil zadržaný austenit na martenzit. Tento proces maximalizuje tvrdosť a rozmerovú stabilitu pred konečnou fázou popúšťania.

• Digitálna simulácia: Analýza konečných prvkov (FE A) je v súčasnosti štandardnou praxou na modelovanie tepelného toku a fázovej transformácie v zložitých alebo hrubostenných hadičkách. To umožňuje výrobcom predvídať a pôsobiť proti tepelnému skresleniu, čím sa minimalizuje oválnosť a rozmerová nezhoda.