กระบวนการอบชุบด้วยความร้อนมาตรฐานสำหรับท่อสเตนเลสมาร์เทนซิติกคืออะไร

ส่งเสริมรากฐานแห่งความแข็งแกร่ง

การอบชุบด้วยความร้อนเป็นกระบวนการที่ขาดไม่ได้ในการปลดล็อกคุณสมบัติพิเศษของ ท่อสแตนเลสมาร์เทนซิติก โดยเปลี่ยนโครงสร้างจุลภาคให้อยู่ในรูปแบบที่แข็ง แข็งแรง และทนทานต่อการสึกหรอ การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นได้ผ่านสามขั้นตอนหลัก: การออสเทนไนซ์ การชุบแข็ง และการแบ่งเบาบรรเทา

ขั้นวิกฤตขั้นแรกคือออสเทนไนซ์ สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการทำความร้อนท่อ MSS จนถึงช่วงอุณหภูมิที่แม่นยำ โดยที่โครงสร้างที่ประกอบด้วยเฟอริติกและคาร์ไบด์ดั้งเดิมจะเปลี่ยนเป็นโครงสร้างลูกบาศก์เฟสเดียวที่เป็นเนื้อเดียวกันโดยมีศูนย์กลางอยู่ที่ใบหน้าที่เรียกว่าออสเทนไนต์ (แกมมา)

ควบคุมอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ

อุณหภูมิออสเทนไนซ์โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 950 องศา C ถึง 1,050 องศา C (1,742 องศา F และ 1,922 องศา F) อุณหภูมิจำเพาะขึ้นอยู่กับเกรดและปริมาณคาร์บอนเป็นอย่างมาก ตัวอย่างเช่น เกรด 420 เนื่องจากมีปริมาณคาร์บอนสูงกว่า อาจต้องใช้ช่วงที่แตกต่างจากเกรด 410

• วัตถุประสงค์: เพื่อละลายธาตุคาร์บอนและอัลลอยด์ทั้งหมดให้กลายเป็นออสเทนไนต์เมทริกซ์ สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ถึงความแข็งสูงสุดในภายหลัง

• ความเสี่ยงของการเบี่ยงเบน: การให้ความร้อนต่ำเกินไปส่งผลให้คาร์ไบด์ไม่ละลายน้ำ ส่งผลให้ความแข็งทั้งหมดลดลง การให้ความร้อนสูงเกินไปจะทำให้เกรนเติบโตมากเกินไป ซึ่งจะลดความเหนียวและความเหนียวขั้นสุดท้ายของท่อลงอย่างมาก

เวลาในการแช่และการอุ่นเครื่อง

ต้องยึดท่อไว้ที่อุณหภูมิออสเทนไนซ์เป็นเวลาแช่ที่เพียงพอเพื่อให้แน่ใจว่าหน้าตัดทั้งหมดได้รับความร้อนสม่ำเสมอและองค์ประกอบของโลหะผสมจะละลายหมด สำหรับท่อ MSS ที่มีผนังหนาหรือรูปทรงที่ซับซ้อน มักใช้การอุ่นเครื่องในช่วง 650 องศา C ถึง 850 องศา C ขั้นตอนนี้ช่วยลดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแบบฉับพลันและลดความเสี่ยงของการบิดเบี้ยวหรือการแตกร้าวในระหว่างการเปลี่ยนผ่านสู่อุณหภูมิสูงอย่างรวดเร็ว

การแข็งตัวของมาร์เทนไซต์และการแข็งตัว

การชุบแข็งเป็นขั้นตอนการทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วทันทีหลังจากการออสเทนไนซ์ จุดประสงค์คือเพื่อระงับการเปลี่ยนแปลงของออสเทนไนต์เป็นเฟสที่นิ่มกว่า เช่น เพิร์ลไลต์หรือเบนไนต์ โดยบังคับให้มันเปลี่ยนสภาพเป็นโครงสร้างเตตรากอนอลที่มีความแข็งเป็นพิเศษและมีศูนย์กลางอยู่ที่ร่างกายที่เรียกว่า Martensite (Alpha Prime)

ควบคุมสื่อทำความเย็น

ตัวกลางและอัตราการทำความเย็นได้รับการคัดเลือกอย่างระมัดระวังเพื่อให้ได้ความแข็งที่ต้องการ ในขณะเดียวกันก็จัดการกับความเค้นตกค้างและการบิดเบือน

• การชุบน้ำมัน: ให้อัตราการเย็นตัวที่รวดเร็ว ซึ่งจำเป็นสำหรับเกรด MSS ที่มีคาร์บอนสูงบางเกรด แต่มีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดการบิดเบี้ยวและความเครียดภายใน

• การชุบแข็งด้วยอากาศหรือแก๊ส: ใช้สำหรับเกรดที่มีความสามารถในการชุบแข็งสูง โดยเฉพาะเกรดที่มีนิกเกิลหรือโมลิบดีนัม ให้อัตราการทำความเย็นที่ช้ากว่าและรุนแรงน้อยกว่า ซึ่งลดการบิดเบือนได้อย่างมาก ทำให้เป็นที่ต้องการอย่างมากสำหรับการใช้งานท่อที่มีความแม่นยำ

• การดับแบบขัดจังหวะ (อ่างเกลือ): ใช้เพื่อลดการไล่ระดับความร้อนโดยการทำให้ท่อเย็นลงอย่างรวดเร็วจนถึงอุณหภูมิที่สูงกว่าอุณหภูมิ Martensite Start (Ms) เล็กน้อย โดยคงไว้ที่อุณหภูมิคงที่ จากนั้นปล่อยให้เย็นช้าลง เทคนิคนี้มีความสำคัญในการลดความเครียดภายในและการเปลี่ยนแปลงมิติ

โครงสร้างทันทีหลังการชุบแข็งเป็นมาร์เทนไซต์ที่ไม่มีการชุบแข็ง โดดเด่นด้วยความแข็งขั้นสุด มีความแข็งแรงสูง แต่มีความเปราะสูงมาก ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานโดยตรง

ปรับสมดุลความแข็งแกร่งและความแข็งแกร่ง

การแบ่งเบาบรรเทาเป็นขั้นตอนสุดท้ายและสำคัญที่สุด ซึ่งเป็นกระบวนการให้ความร้อนภายหลังการดับเพื่อปรับคุณสมบัติของท่อ MSS ให้ตรงตามข้อกำหนดการใช้งานขั้นสุดท้าย มันบรรเทาความเครียดภายในขนาดใหญ่ที่เกิดจากการดับและปรับปรุงความเหนียวและความเหนียวโดยสูญเสียความแข็งบางส่วน

สเปกตรัมอุณหภูมิแบ่งเบาบรรเทา

อุณหภูมิ ระยะเวลา และอัตราการเย็นตัวของการแบ่งเบาบรรเทาจะกำหนดความสมดุลขั้นสุดท้ายของคุณสมบัติ ทางเลือกจะขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของการสมัคร

• การอบคืนตัวที่อุณหภูมิต่ำ (150 องศา C ถึง 400 องศา C): ใช้สำหรับการใช้งานที่ต้องการความแข็งสูงสุดและความต้านทานต่อการสึกหรอ เช่น เครื่องมือผ่าตัดหรือท่อแบริ่งเฉพาะทาง มันยังคงรักษาความแข็งดับส่วนใหญ่ไว้

• การแบ่งเบาบรรเทาอุณหภูมิสูง (550 องศา C ถึง 700 องศา C): ใช้อย่างกว้างขวางสำหรับสินค้าท่อของประเทศน้ำมัน (O C T G) และส่วนประกอบโครงสร้างอื่น ๆ ที่ต้องการความเหนียวที่ยอดเยี่ยมและระดับความแข็งแรงสูง กระบวนการนี้ทำให้เกิดซอร์ไบต์แบบเทมเปอร์ ซึ่งเป็นโครงสร้างจุลภาคที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการต้านทานแรงกระแทก

หลีกเลี่ยงการอารมณ์เสีย

ข้อควรพิจารณาที่สำคัญคือปรากฏการณ์การเปราะที่เกิดจากอุณหภูมิ ซึ่งการให้ความร้อนหรือการทำให้เย็นลงอย่างช้าๆ ในช่วงประมาณ 400 องศา C ถึง 550 องศา C สามารถลดความต้านทานแรงกระแทกของวัสดุได้อย่างรุนแรง สำหรับท่อที่มีประสิทธิภาพสูง มักจะหลีกเลี่ยงช่วงอุณหภูมินี้อย่างระมัดระวัง หรือวัสดุจะถูกทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วหลังจากการแบ่งเบาบรรเทา

แนวโน้มและความก้าวหน้าของอุตสาหกรรม

ความต้องการท่อ MSS ประสิทธิภาพสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในภาคพลังงานและการบินและอวกาศ กำลังขับเคลื่อนความก้าวหน้าในกระบวนการระบายความร้อน

• โลหะผสมคาร์บอนต่ำขั้นสูง: เกรด Cr ที่ใหม่กว่า 13 เปอร์เซ็นต์และ Cr ซุปเปอร์ 13 เปอร์เซ็นต์ เป็นเรื่องปกติสำหรับการใช้งานด้านบริการที่มีรสเปรี้ยว พวกเขาต้องการโปรโตคอล High Performance Tempering (H P T) ที่ซับซ้อนเพื่อให้แน่ใจว่าเป็นไปตามมาตรฐาน NACE สำหรับการต้านทานการแตกร้าวจากความเครียดซัลไฟด์ (S S C) ในขณะที่ยังคงรักษาความแข็งแรงของผลผลิตสูง

• การอบชุบด้วยความร้อนด้วยสุญญากาศ: เตาสุญญากาศต่อเนื่องสมัยใหม่ถูกนำมาใช้กับท่อ MSS มากขึ้น การบำบัดด้วยสุญญากาศช่วยลดการเกิดออกซิเดชันและการแยกคาร์บอนของพื้นผิวให้เหลือน้อยที่สุด ซึ่งเป็นปัญหาทั่วไปในเตาเผาบรรยากาศแบบดั้งเดิม ส่งผลให้พื้นผิวสำเร็จสะอาดขึ้นและคุณสมบัติของวัสดุที่สม่ำเสมอตลอดความยาวของท่อ ส่งผลให้ค่าใช้จ่ายในการตรวจสอบและการทำงานซ้ำลดลง

• การบำบัดด้วยไครโอเจนิก: สำหรับการใช้งานที่มีความแข็งสูงโดยเฉพาะ บางครั้งจะใช้การบำบัดด้วยอุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์หรือด้วยความเย็นที่อุณหภูมิ -196 องศาเซลเซียส หลังจากการชุบแข็งเพื่อเปลี่ยนออสเทนไนต์ที่สะสมไว้เป็นมาร์เทนไซต์ กระบวนการนี้จะเพิ่มความแข็งและความเสถียรของมิติให้สูงสุดก่อนขั้นตอนการแบ่งเบาบรรเทาขั้นสุดท้าย

• การจำลองแบบดิจิทัล: การวิเคราะห์องค์ประกอบจำกัด (F E A) ปัจจุบันเป็นวิธีปฏิบัติมาตรฐานในการสร้างแบบจำลองการไหลของความร้อนและการเปลี่ยนเฟสในท่อที่ซับซ้อนหรือผนังหนา ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถคาดการณ์และรับมือกับการบิดเบือนจากความร้อน ลดการตกไข่และความไม่เป็นไปตามข้อกำหนดของมิติ