Hvorfor C61400 er varmebehandlet
C61400 er en smidd aluminiumsbronse som herder raskt når den kaldbearbeides. Rusing, trekking, bøying og forming øker styrken og reduserer duktiliteten, inntil ytterligere deformasjon vil risikere sprekkdannelse. Varmebehandling er operasjonen som gjenoppretter materialet til en tilstand der det kan formes eller bearbeides på nytt, og det er også midlet for å redusere restspenninger etter forming, maskinering eller sveising før en komponent tas i bruk.
For denne karakteren er de praktiske målene derfor beskjedne, men essensielle: mykgjøre en kaldbearbeidet struktur ved omkrystallisering, utjevne og foredle kornstrukturen, avlaste indre stress og gjenopprette seigheten og korrosjonsegenskapene som overflaten trenger under bruk. Varmebehandling endrer ikke den kjemiske sammensetningen, og den kan ikke omdanne legeringen til en annen kvalitet.
Gløding av C61400
Den viktigste varmebehandlingen som brukes på C61400 er gløding. En myk eller rekrystallisasjonsgløding utføres ved en temperatur som er høy nok til å tillate nye, strekkfrie korn å danne kjerne og vokse gjennom den kaldbearbeidede strukturen, men lav nok til at kornveksten etterpå forblir kontrollert. For lav temperatur etterlater en delvis rekrystallisert struktur med ujevne egenskaper; for høy temperatur gir grove korn og tap av styrke og seighet som ikke kan gjenvinnes ved senere bearbeiding.
Etter bløtleggingen avkjøles materialet på en kontrollert måte og rengjøres deretter. Aluminiumbronse oksiderer lett ved temperatur, så overflaten bærer et tungt, seig oksid som må fjernes ved beising eller mekaniske midler før delen inspiseres eller tas i bruk, ellers blir oksidlaget et sted for lokalisert angrep.
Der kun en del av en komponent er deformert, kan gløding påføres hele stykket eller lokalt, men lokal behandling må planlegges slik at overgangssonen ikke etterlates i en ugunstig tilstand, siden en kraftig endring i kornstørrelse og hardhet ved siden av en uoppvarmet seksjon kan konsentrere belastninger i drift.
Stressavlastning og etter-sveisebehandling
Avspenningsbehandling utføres ved en tydelig lavere temperatur enn en full myk gløding og er kun ment for å avspenne restspenninger, ikke for å rekrystallisere strukturen. Det påføres på trukket rør før det rulles inn i en rørplate, på maskinert stang og på formede sammenstillinger, og det er et standardtrinn etter sveising, hvor den oppvarmede sonen har både restspenning og en modifisert mikrostruktur.
Fordelene er praktiske: en spenningsavlastet komponent holder sine dimensjoner under etterfølgende maskinering, motstår forvrengning under montering og er langt mindre utsatt for spenningskorrosjonssprekker i et vått kloridholdende miljø. For et rør ekspandert til en rørplate, er spenningsavlastning av de utvidede endene et av de mest effektive tiltakene som er tilgjengelige mot sprekker under bruk.
Kontroll av temperatur, tid og atmosfære
| Parameter | Påvirkning på resultatet |
|---|---|
| Bløtleggingstemperatur | Angir om rekrystallisering i det hele tatt skjer og om kornveksten holder seg innenfor akseptable grenser |
| Holde tid | Bestemmer hvor fullstendig strukturen rekrystalliserer og hvor jevnt seksjonen når temperatur |
| Oppvarmings- og kjølehastighet | Kontrollerer forvrengning, gjenværende spenning og, i tykke seksjoner, jevnheten til den endelige strukturen |
| Ovns atmosfære | Begrenser oksidasjon og avleiring; forurensning fra svovelholdig drivstoff må utelukkes |
| Snitttykkelse | Tykke deler trenger lengre bløtlegging og langsommere oppvarming for å unngå en temperaturgradient gjennom stykket |
| Lasteøvelse | Fri støtte av langt rør og stang unngår henging og merking mens metallet er mykt |
Temperaturmåling og jevnhet er avgjørende, fordi noen titalls grader i feil retning kan bety enten et ufullstendig myknet produkt eller en gjengrodd kornstruktur. Ovnen bør kartlegges, belastningen instrumenteres slik at den kaldeste delen overvåkes, og behandlingen registreres slik at resultatet kan spores tilbake til partiet.
Hva varmebehandling ikke kan gjøre
Det er noen ganger knyttet flere forventninger til denne legeringen som metallurgien ikke støtter. C61400 er ikke en nedbørsherdingsgrad i betydningen nikkel-aluminiumsbronse eller berylliumholdige legeringer: den får ikke styrke ved en separat løsningsbehandling og aldringssekvens, og det er ingen nyttig aldersherdingsrespons som kan utvikles i et varmevekslerrør eller en maskinert busk.
Legeringen herdes heller ikke ved bråkjøling på samme måte som et stål. Raske kjølingsmetoder lånt fra stålpraksis skaper ikke en hard, slitebestandig struktur i denne klassen; de tilfører ganske enkelt forvrengning, gjenværende stress og en risiko for sprekker. Der det kreves større hardhet eller slitestyrke, bør det oppnås ved å spesifisere en annen karakter eller et annet temperament, i stedet for å forsøke å bråkjøle materialet. Varmebehandling av C61400 er en mykgjørende, stressavlastende og strukturkontrollerende operasjon, og hele prosessen bør planlegges ut fra dette.
Søknader og verifisering
I praksis støtter behandlingene beskrevet her produksjonen av kondensator- og varmevekslerrør, pumpe- og ventildeler, slitekomponenter og formede sammenstillinger. Mellomgløding gjør flertrinns tegning og forming mulig; endelig spenningsavlastning beskytter utvidede rørskjøter og maskinerte deler; etter-sveisebehandling beskytter skjøter i rør og kar.
Verifisering av en behandlet batch er enkel: hardhets- og strekktesting viser om den tiltenkte mykheten ble oppnådd, en mikroskopisk undersøkelse av en seksjon viser kornstørrelse og fullstendig omkrystallisering, og dimensjonskontroller bekrefter at forvrengning har holdt seg innenfor toleransen. Behandlingsjournalen, de mekaniske resultatene og strukturundersøkelsen danner sammen bevis på at prosessen ble korrekt utført.
FAQ
Spørsmål: Hva er hensikten med varmebehandling for C61400?
Den myker opp en kaldbearbeidet struktur gjennom rekrystallisering, lindrer restspenninger og gjenoppretter duktiliteten, slik at materialet kan formes videre, maskineres eller tas i bruk på en sikker måte.
Spørsmål: Reagerer C61400 på aldersherding?
nr. C61400 er ikke en nedbørsherdingsgrad, og det er ingen egen løsning og aldringsbehandling som vil øke styrken på en nyttig måte.
Spørsmål: Kan C61400 herdes ved bråkjøling?
Nei. Bråkjøling gir ikke en hard slitebestandig struktur i denne legeringen og introduserer i stedet forvrengning og gjenværende spenning, så det er ikke en anbefalt praksis.
Spørsmål: Hva er forskjellen mellom gløding og stressavlastning?
Gløding rekrystalliserer den kaldbearbeidede strukturen ved en høyere temperatur for å myke opp metallet, mens spenningsavlastning bruker en lavere temperatur for å slappe av indre stress uten å endre kornstrukturen.
Spørsmål: Hvorfor må oksidet fjernes etter oppvarming?
Aluminiumsbronse danner en tung, seig skala ved temperatur, og ved å la den være på plass skapes steder for lokal korrosjon og skjuler overflatedefekter fra inspeksjon.
Spørsmål: Hvordan verifiseres en varmebehandlet batch?
Ved hardhets- og strekktesting, ved mikroskopisk undersøkelse av kornstørrelse og rekrystallisering, ved dimensjonskontroll for forvrengning, og ved å beholde ovnsbehandlingsprotokollen for sporbarhet.
