Hubungan Antara Proses Penempaan Keluli Aloi dan Kekerasan

Proses penempaan keluli aloi dengan ketara mempengaruhi kekerasan produk akhir, faktor penting dalam menentukan prestasi dan ketahanan komponen. Keluli aloi, terdiri daripada besi dan unsur lain seperti kromium, molibdenum atau nikel, mempamerkan sifat mekanikal yang dipertingkatkan berbanding keluli karbon. Proses penempaan, yang melibatkan ubah bentuk logam menggunakan daya mampatan, memainkan peranan penting dalam menyesuaikan sifat-sifat ini, terutamanya kekerasan.

Teknik Penempaan dan Kesannya terhadap Kekerasan

1. Penempaan Panas: Proses ini melibatkan pemanasan keluli aloi pada suhu di atas titik penghabluran semulanya, biasanya antara 1,100°C dan 1,200°C. Suhu tinggi mengurangkan kelikatan logam, membolehkan ubah bentuk lebih mudah. Penempaan panas menggalakkan struktur butiran halus, meningkatkan sifat mekanikal keluli, termasuk kekerasan. Walau bagaimanapun, kekerasan akhir bergantung pada kadar penyejukan berikutnya dan rawatan haba yang digunakan. Penyejukan pantas boleh menyebabkan peningkatan kekerasan akibat pembentukan martensit, manakala penyejukan yang lebih perlahan boleh menghasilkan bahan yang lebih mudah marah dan kurang keras.

2. Penempaan Sejuk: Berbeza dengan penempaan panas, penempaan sejuk dilakukan pada atau berhampiran suhu bilik. Proses ini meningkatkan kekuatan dan kekerasan bahan melalui pengerasan terikan atau pengerasan kerja. Penempaan sejuk adalah berfaedah untuk menghasilkan dimensi yang tepat dan kemasan permukaan yang tinggi, tetapi ia dihadkan oleh kemuluran aloi pada suhu yang lebih rendah. Kekerasan yang dicapai melalui penempaan sejuk dipengaruhi oleh tahap terikan yang digunakan dan komposisi aloi. Rawatan haba selepas penempaan selalunya diperlukan untuk mencapai tahap kekerasan yang diingini dan untuk melegakan tekanan sisa.

3. Penempaan Isoterma: Teknik lanjutan ini melibatkan penempaan pada suhu yang kekal malar sepanjang proses, biasanya berhampiran hujung atas julat suhu kerja aloi. Penempaan isoterma meminimumkan kecerunan suhu dan membantu mencapai struktur mikro yang seragam, yang boleh meningkatkan kekerasan dan sifat mekanikal keseluruhan keluli aloi. Proses ini amat berfaedah untuk aplikasi berprestasi tinggi yang memerlukan spesifikasi kekerasan yang tepat.

Rawatan Haba dan Peranannya

Proses penempaan sahaja tidak menentukan kekerasan akhir keluli aloi. Rawatan haba, termasuk penyepuhlindapan, pelindapkejutan, dan pembajaan, adalah penting dalam mencapai tahap kekerasan tertentu. Contohnya:

- Penyepuhlindapan: Rawatan haba ini melibatkan memanaskan keluli ke suhu tinggi dan kemudian menyejukkannya perlahan-lahan. Penyepuhlindapan mengurangkan kekerasan tetapi meningkatkan kemuluran dan keliatan.

- Pelindapkejutan: Penyejukan pantas daripada suhu tinggi, biasanya dalam air atau minyak, mengubah struktur mikro keluli kepada martensit, yang meningkatkan kekerasan dengan ketara.

- Pembajaan: Selepas pelindapkejutan, pembajaan melibatkan pemanasan semula keluli ke suhu yang lebih rendah untuk melaraskan kekerasan dan melegakan tekanan dalaman. Proses ini mengimbangi kekerasan dan keliatan.

Kesimpulan

Hubungan antara proses penempaan keluli aloi dan kekerasan adalah rumit dan pelbagai rupa. Penempaan panas, penempaan sejuk dan penempaan isoterma masing-masing mempengaruhi kekerasan secara berbeza, dan kekerasan akhir juga dipengaruhi oleh rawatan haba berikutnya. Memahami interaksi ini membolehkan jurutera mengoptimumkan proses penempaan untuk mencapai kekerasan yang dikehendaki dan prestasi keseluruhan komponen keluli aloi. Strategi penempaan dan rawatan haba yang disesuaikan dengan betul memastikan produk keluli aloi memenuhi permintaan ketat pelbagai aplikasi, daripada komponen automotif kepada bahagian aeroangkasa.