Haʻawina e pili ana i ka hopena o ka ʻike kalapona ma ke kila
ʻO ke kila kekahi o nā mea hana ʻenekinia koʻikoʻi loa i ka ʻoihana hou, i hoʻohana ʻia i nā mea āpau mai ke kūkulu hale ʻana a hiki i nā alahaka, nā kaʻa, nā mīkini, a me nā lako hale. Ma waena o nā mea hoʻohuihui like ʻole e hiki ke hoʻohui ʻia i ke kila, ʻo ke kalapona ka mea e hoʻoholo nui ai i kona mau waiwai kumu. ʻOiai he liʻiliʻi kona ʻike i hoʻohālikelike ʻia me ka mea mua, ʻo ka hao, hiki i nā loli i ka ʻike kalapona i loko o kahi ākea haiki ke hana i nā ʻokoʻa koʻikoʻi i ka ikaika, ka paʻakikī, ka paʻakikī, ka hiki ke hoʻopili ʻia, a me ke ʻano o ka mālama wela. Kūkākūkā kēia ʻatikala pehea e pili ai ka ʻike kalapona i ka microstructure a me nā waiwai mechanical o ke kila, a me kona hopena no ke koho ʻana i nā mea no nā noi ʻoihana.
1. Ke kila a me ke kuleana o ke kalapona
Ma keʻano laulā, ʻo ke kila he mea hao hao (Fe) me ke kalapona (C) ma ke ʻano he mea hoʻohui nui, maʻamau mai kahi o 0,02% a i kahi o 2,0% (ma ka pakeneka ma ke kaumaha). Ma luna o kēia pae, ua hoʻokaʻawale pinepine ʻia nā mea hao hao-kalapona ma ke ʻano he hao i hoʻolei ʻia. Hiki i ke kalapona ke noho i loko o ka hopena paʻa i loko o ka lattice hao, a i ʻole e hana i nā hui carbide (ʻo ia hoʻi ʻo cementite, Fe₃C). Hoʻopilikia ka loaʻa ʻana o ke kalapona i ke ʻano o ka hoʻonohonoho ʻana a me ka loli ʻana o nā ʻātoma hao i ka hoʻomehana ʻana a me ka hoʻomaʻalili ʻana.
I ka mahana o ka lumi, ʻo ka hao maʻemaʻe he ʻano palupalu a ductile ferrite (α-Fe). Ke hoʻohui ʻia ke kalapona, hoʻoheheʻe ʻia kekahi o ke kalapona a hana paha i kahi pae paʻakikī. No laila, hana ke kalapona ma ke ʻano he "hoʻoikaika," e hoʻonui ana i ka ikaika a me ka paʻakikī, akā pinepine ma ke kumukūʻai o ka ductility a me ka toughness.
2. ʻAno liʻiliʻi: ferrite, pearlite, a me cementite
ʻIke ʻia ka mana nui o ke kalapona i loko o ka microstructure o ke kila. I ke kila kalapona haʻahaʻa, ua hoʻomalu ʻia ka microstructure e ka ferrite me nā liʻiliʻi o ka pearlite. He palupalu ʻo Ferrite, malleable, a paʻakikī loa. ʻO ka Pearlite kahi hui lamellar o ka ferrite a me ka cementite i hana ʻia i ka wā e hoʻomaʻalili ai i nā ʻano kikoʻī; ʻoi aku ka paʻakikī a me ka ikaika o ka pearlite ma mua o ka ferrite.
I ka piʻi ʻana o ka nui o ke kalapona, piʻi ka pakeneka o ka pearlite a me ka cementite. Ma nā pae kalapona waena, lilo ka microstructure i hui pū ʻia o ka ferrite a me ka pearlite, me ka nui o ka pearlite, e hopena ana i ka ikaika a me ka paʻakikī. I loko o nā kila kalapona kiʻekiʻe, ʻoi aku ka nui o ka pearlite, a hiki ke ʻike ʻia ka proeutectoid cementite (cementite i hoʻokumu ʻia ma mua o ka hopena eutectoid), e hopena ana i kahi mea paʻakikī loa akā ʻoi aku ka palupalu.
I ka hōʻuluʻulu manaʻo:
– Haʻahaʻa kalapona → ferrite dominant → palupalu a ductile
– Kalapona waena → piʻi ka pearlite → ikaika a paʻakikī hoʻi
– Hoʻonui ke kalapona kiʻekiʻe → pearlite + cementite → paʻakikī loa, ʻoi aku ka palupalu
3. Hopena ma nā waiwai mechanical
a. Ka ikaika a me ka paʻakikī o ka tensile
Hoʻonui ka nui o ke kalapona i ka ikaika tensile a me ka paʻakikī. Hana ʻia kēia no ka mea ke kāohi nei nā ʻātoma kalapona i ka neʻe ʻana o nā dislocations i loko o ka lattice kristal, e paʻakikī ai ka deformation plastic. Eia kekahi, ʻo ka hoʻonui ʻia ʻana o nā pae pearlite a me cementite e hoʻonui i ke kū'ē ʻana i ke komo ʻana a me ka ʻaʻahu.
I ka hana maoli, kūpono ke kila kalapona haʻahaʻa no nā ʻāpana e pono ai ke ʻano nui me ka ʻole o ka haki ʻana (e like me nā papa, nā paipu, nā kino kaʻa), ʻoiai kūpono ke kila kalapona kiʻekiʻe no nā ʻāpana e pono ai ka paʻakikī a me ke kūpaʻa i ka ʻaʻahu ʻana (e like me nā pūnāwai, ke kaula ikaika kiʻekiʻe, nā pahi, a me kekahi mau mea hana).
b. Ke kūpaʻa a me ka paʻakikī
ʻO ka maʻamau, emi ka ductility a me ka paʻakikī me ka piʻi ʻana o ka nui o ke kalapona. ʻOi aku ka maʻalahi o nā kila kalapona kiʻekiʻe i ka haki ʻana no ka mea aia i loko o kā lākou microstructures nā pae paʻakikī i emi iki ka hiki ke omo i ka ikehu hopena. I nā noi i kau ʻia i nā ukana dynamic a i ʻole nā pilikia hopena, makemake pinepine ʻia nā kila kalapona haʻahaʻa a i ʻole nā kila alloy i hoʻolālā kūikawā ʻia no ko lākou paʻakikī.
c. Ke kū'ē ʻana i ka ʻaʻahu
Hoʻonui ʻia ke kūpaʻa o ka ʻaʻahu i nā kila kalapona kiʻekiʻe, ʻoiai ke hui pū ʻia me ka mālama wela kūpono. He mea nui kēia no nā ʻāpana frictional e like me nā kia, kekahi mau ʻauamo, nā alahao, a me nā ʻili hana mea hana.
4. Hopena ma ka weldability a me ka hana ʻana
Hoʻopilikia nui ka nui o ke kalapona i ka hiki ke hoʻopili ʻia. Maʻalahi ka hoʻopili ʻana i nā kila kalapona haʻahaʻa no ka mea he haʻahaʻa ko lākou pilikia o ka hoʻokumu ʻana i nā ʻano palupalu i loko o ka ʻāpana i hoʻopilikia ʻia e ka wela (HAZ). I ka ʻaoʻao ʻē aʻe, ʻo ke kiʻekiʻe o ka nui o ke kalapona e hoʻonui i ke ʻano o ka martensite palupalu e hana i ka wā e hoʻomaʻalili ai ma hope o ka hoʻopili ʻana, hiki ke alakaʻi i ka haki anu, ʻoiai i ke alo o ka hydrogen.
I ka ʻoihana, koi pinepine ke kila kalapona kiʻekiʻe i nā kaʻina hana kuʻi kūikawā e like me:
- hoʻomehana mua,
- ka mana mahana interpass,
- ka hoʻoluʻu ʻana i kāohi ʻia,
– a me ka mālama wela ma hope o ka hoʻopili ʻia ʻana (PWHT) inā pono.
Ma waho aʻe o ka hoʻoheheʻe ʻana, ʻoi aku ka maʻalahi o nā kaʻina hana e like me ke kulou ʻana, ka hehi ʻana, a me ke kaha kiʻi ʻana me ke kila kalapona haʻahaʻa no ka mea ʻoi aku ka ductile o ka mea.
5. Pane i ka mālama wela
ʻO kekahi kumu he mea nui ke kalapona ʻo ia kona mana i nā hopena mālama wela. I nā kaʻina hana e like me ka quenching a me ka tempering, hoʻoholo ka nui o ke kalapona i ka nui o ka martensite e hiki ke hana. He ʻano paʻakikī loa ka Martensite i hoʻokumu ʻia e ka hoʻomaʻalili wikiwiki o ka austenite, akā he palupalu ia inā ʻaʻole i hoʻomaʻalili ʻia.
– Ke kila kalapona haʻahaʻa: he paʻakikī ke hoʻokō i ka paʻakikī kiʻekiʻe ma ka hoʻopau ʻana i ke kinai ʻana no ka mea ʻaʻole lawa ke kalapona e hana i ka martensite paʻakikī loa.
– Ke kila kalapona waena: hiki ke hoʻopaʻakikī maikaʻi ʻia; hoʻohana nui ʻia no nā ʻāpana mīkini e like me nā kia a me nā crankshafts (me ka mālama wela kūpono).
– Ke kila kalapona kiʻekiʻe: pane koke i ka paʻakikī; kūpono no nā mea ʻokiʻoki, nā pūnāwai, a me nā ʻāpana kūpaʻa i ke komo ʻana, akā pono ka hoʻoikaika kūpono e pale aku ai i ka palupalu.
Pili pū ka nui o ke kalapona i ka paʻakikī, ʻoiai he kuleana ko nā kumu ʻē aʻe e like me nā mea hoʻohuihui (Cr, Mn, Mo, Ni) a me ka nui o ka palaoa.
6. Ka hoʻokaʻawale ʻana o ke kila ma muli o ka nui o ke kalapona
Ma ke ʻano maoli, ua hoʻokaʻawale pinepine ʻia ke kila penei:
1. Ke kila kalapona haʻahaʻa (± 0,05–0,25% C)
Nā laʻana o ka hoʻohana: nā papa kūkulu, nā paipu, nā mōlina, nā kino kaʻa, nā ʻāpana i hoʻopili ʻia.
2. Ke kila kalapona waena (±0,25–0,60% C)
Nā laʻana o ka hoʻohana: nā ʻauamo, nā kia, nā ʻōwili ikaika kiʻekiʻe, nā ʻāpana mīkini maʻamau.
3. Ke kila kalapona kiʻekiʻe (± 0,60–1,0% C a ʻoi aku paha)
Nā laʻana o ka hoʻohana: nā pūnāwai, nā kaula kila, nā mea ʻoki maʻalahi, nā ʻāpana kūpaʻa i ke komo ʻana.
Hiki ke ʻokoʻa ka laulā ma muli o ke kūlana, akā like nō ka manaʻo: ʻo ke kiʻekiʻe o ke kalapona, ʻoi aku ka kiʻekiʻe o ka ikaika a me ka paʻakikī, akā ʻoi aku ka paʻakikī o ia mea ma ke ʻano o ka paʻakikī a me ka hana ʻana.
7. Nā hopena o ke koho ʻana i nā mea i ka ʻoihana
I loko o ka ʻenekinia, ʻaʻole wale ke koho ʻana i ke kila he mea ia o "ka mea ikaika loa," akā, he kaulike o nā waiwai: ka ikaika, ka paʻakikī, ke kaʻina hana, ke kumukūʻai, a me ka pilikia o ka hāʻule ʻana. No nā hale nui e pono ai ka hiki ke hoʻopili ʻia, ʻo ke kila kalapona haʻahaʻa ka mea pinepine i koho ʻia. No nā ʻāpana hoʻoili e pono ai ka ikaika a me ke kūpaʻa ʻana i ka ʻaʻahu, ʻoi aku ka kūpono o ke kila kalapona waena me ka mālama wela kūpono. No nā noi mea hana a i ʻole ka pūnāwai e pono ai ka paʻakikī kiʻekiʻe, ʻo ke kila kalapona kiʻekiʻe ke moho mua, ʻoiai pono e mālama ʻia ka pilikia o ka brittleness a me ka haki ʻana.
Ka hopena
ʻO ka nui o ke kalapona kahi mea nui e kāohi ana i nā waiwai o ke kila. ʻO ka hoʻonui ʻana i ke kalapona e hoʻonui i ka paʻakikī, ka ikaika tensile, a me ke kūpaʻa ʻana i ka ʻaʻahu, akā e hoʻemi ana i ka ductility, toughness, a me ka weldability. Hoʻoholo pū ke kalapona i ka pane a ke kila i ka mālama wela, ʻoiai kona hiki ke hana i ka martensite, hiki ke hoʻokō i ka paʻakikī kiʻekiʻe. No laila, he mea nui ka hoʻomaopopo ʻana i ka mana o ka nui o ke kalapona i ke koho ʻana i nā mea, ka hoʻolālā ʻāpana, a me ka hoʻolālā hana hana e hōʻoia i ka hoʻokō ʻana o ke kila i nā koi hana a me ka hilinaʻi ma ke kahua.
Inā makemake ʻoe, hiki iaʻu ke hoʻololi i kēia ʻatikala i kahi kaila ʻepekema piha (me nā papa ʻaina kalapona, nā kiʻikuhi Fe-C pōkole, a me kahi papa inoa puke), a i ʻole e hoʻokomo i nā hihia haʻawina o nā noi ʻoihana kikoʻī.
