Austenit Tertahan dan Rawatan Kriogenik: Bila Bawah Sifar Berbaloi

Apa itu austenit tertahan

Pelindapan kejut menukar austenit kepada martensit antara suhu mula martensit (Ms) dan suhu tamat martensit (Mf). Dalam keluli karbon rendah biasa Mf berada di atas suhu bilik dan perubahan selesai. Dalam keluli berkarbon tinggi dan beraloi tinggi — keluli alat, gred pengkarbonan, keluli galas — kandungan karbon dan aloi menekan Ms dan Mf, dan sebahagian austenit tidak pernah berubah: austenit tertahan, fasa lembut yang bercampur ke dalam struktur dikeraskan.

Jumlah berbeza meluas mengikut gred dan amalan penaustenitan; angka daripada beberapa peratus hingga kira-kira 20–30% dilaporkan dalam keluli alat beraloi tinggi yang dikeraskan daripada bahagian atas julat suhunya.

Mengapa ia penting

• Kekerasan dan haus: austenit tertahan lebih lembut daripada martensit, jadi jumlah berlebihan merugikan kekerasan dan prestasi lesu sentuhan (keluli galas ditentukan dengan ketat atas sebab ini).
• Kestabilan dimensi: austenit tertahan ialah metastabil. Ia boleh berubah kemudian — di bawah tegasan, haba pengisaran atau perubahan suhu — dan perubahan mengembang bahagian. Tolok, acuan ketepatan dan komponen galas yang menyimpang keluar toleransi dalam perkhidmatan ialah gejala klasik.
• Ia tidak semuanya buruk: jumlah kecil dan terkawal boleh memberi manfaat kepada keliatan dan kelakuan sentuhan gelekan, dan pembajaan sahaja menukar sebahagian besarnya (lihat di bawah).

Ubatnya, mengikut susunan

1. Pembajaan. Baja yang dipilih dengan betul (dan untuk keluli alat baja kedua) menguraikan austenit tertahan dan membaja martensit segar yang terhasil. Untuk banyak alat ini mencukupi dan tiada rawatan sejuk diperlukan.
2. Rawatan bawah sifar — menyejukkan bahagian yang baru dilindap kejut kepada kira-kira −70 hingga −85 °C (julat ais kering atau penyejukan mekanikal) dan menahan sebentar, memacu perubahan lebih dekat kepada Mf. Digunakan secara meluas untuk komponen galas dan berkarbon.
3. Rawatan kriogenik dalam — penyejukan kepada suhu nitrogen cecair, sekitar −196 °C, dengan penyejukan dan pemanasan terkawal perlahan, lazimnya ditahan selama banyak jam dan sentiasa diikuti pembajaan. Melangkaui penamatan perubahan austenit, krio dalam didakwa menggalakkan pemendakan karbida sangat halus dalam keluli alat; manfaat kestabilan dimensi telah terbukti kukuh, manakala saiz manfaat hayat haus berbeza mengikut gred dan kajian.

Peraturan urutan yang memutuskan kejayaan

• Rawat dengan segera selepas pelindapan kejut — bahagian yang tertangguh mungkin menstabilkan austenit, dan bahagian bertekanan boleh retak jika dibiarkan lindap kejut asal.
• Sejuk dan panaskan secara beransur; keratan nipis dan acuan kompleks sensitif retak kepada kejutan terma dalam kedua-dua arah.
• Sentiasa baja selepas itu. Martensit segar yang terbentuk dalam kesejukan tidak terbaja dan rapuh; kitaran krio yang berakhir pada suhu bilik tanpa baja telah menjadikan bahagian lebih buruk.

Bila ia berbaloi

Rawatan bawah sifar atau krio memperoleh kosnya pada: tolok dan master ketepatan, alat pemotong dan pembentukan mewah, komponen galas dengan had austenit tertahan ketat, dan acuan yang toleransinya tidak boleh menyerap pertumbuhan dalam perkhidmatan. Untuk bahagian jentera am dalam keluli karbon sederhana — yang mengekalkan sedikit austenit sejak awal — ia menambah kos tanpa mekanisme untuk membayarnya semula.