Tepelné spracovanie ocele: opis, typy

Vlastnosti tepelného spracovania

Aby sa dosiahli požadované vlastnosti kovovej časti, podrobí sa tepelnému spracovaniu. Počas tohto procesu dochádza k štrukturálnej zmene v materiáli.

Kovové výrobky používané na farme musia byť odolné voči vonkajším vplyvom. Na dosiahnutie tohto cieľa musí byť kov posilnený pôsobením vysokej teploty. Toto spracovanie mení tvar kryštálovej mriežky, minimalizuje vnútorné napätie a zlepšuje jeho vlastnosti.

Druhy tepelného spracovania ocele

Tepelné spracovanie ocele sa znižuje na tri etapy: vykurovanie, namáčanie a rýchle chladenie. Existuje niekoľko typov tento proces, ale hlavné etapy zostávajú rovnaké.

Existujú takéto typy tepelného spracovania:

• Technické (temperovanie, popúšťanie, kryogénna úprava, starnutie).
• Thermomechanical, ktorý využíva nielen vysokú teplotu, ale aj fyzický dopad na kov.
• Chemoterapeutický zahŕňa tepelné spracovanie kovu s následným vystavením povrchu dusíku, chrómu alebo uhlíku.

žíhanie

Ide o výrobný proces ohrevu kovu na špecifikovanú teplotu a potom pomalé chladenie, ktoré sa vyskytuje prirodzene. Výsledkom tohto postupu je odstránenie heterogénnosti kovu, zníženie vnútorného napätia a zníženie tvrdosti zliatiny, čo výrazne uľahčuje jeho spracovanie. Existujú dva typy žíhania: prvý a druhý druh.

Pri žíhaní prvého typu sa fázový stav zliatiny zanedbateľne mení. Má odrody:

• Homogenizovaná - teplota je 1100-1200 ° C, kov sa v takýchto podmienkach starne od 7 do 14 hodín.
• Rekryštalizácia - teplota žíhania 100-200 ° C, tento postup sa používa pre niťovú oceľ.

Počas žíhania druhého druhu dochádza k výmene fázy v kovu. Proces má niekoľko typov:

• Plné žíhanie - kov ohreje o 25 až 40 ° C nad kritickú hodnotu pre tento materiál a chladí sa špeciálnou rýchlosťou.
• Neúplné - zliatina sa ohrieva až do kritického bodu a dlho sa ochladzuje.
• Difúzia - žíhanie sa uskutočňuje pri teplote 1100-1200 ° C.
• Izotermické - ohrev kovu nastane ako pri úplnom žíhaní, ale chladenie pod kritickou teplotou, chladenie na voľnom priestranstve.
• Normalizované - úplné žíhanie kovu chladením vzduchom.

kalenie

To je proces manipulácie s kovom na dosiahnutie martenzitickej transformácie, ktorá poskytuje zvýšenú pevnosť a zníženú plasticitu produktu. Pri ochladzovaní sa zliatina zahrieva na kritickú hodnotu, rovnako ako počas žíhania, ale proces ochladzovania je oveľa rýchlejší a na to sa používa kúpeľ s kvapalinou. Existuje niekoľko typov temperovania:

• Kalenie v jednej kvapaline, na malé časti použite olej, a pre veľké časti - vodu.
• Prerušovaný kalenie - zníženie teploty sa vyskytuje v dvoch fázach: rýchle ochladenie na teplotu 300 ° C, za použitia vody, a potom sa produkt umiestnený v oleji alebo na voľnom priestranstve.
• Postupne - keď kov dosiahne požadovanú teplotu, ochladí sa v roztavených soliach a potom na otvorenom vzduchu.
• Izotermický - podobný stupňovitému, sa líši v čase expozície.
• Kalenie pri samovoľnom uvoľnení, zliatina nie je úplne ochladená, ponechávajúc teplú náplasť v strede. V dôsledku toho kov získava zvýšenú pevnosť a vysokú viskozitu. Táto kombinácia je skvelá pre perkusné nástroje.

Nesprávne vytvrdzovanie môže viesť k vzniku takýchto porúch:

• dekarbonizácie;
• trhliny;
• warpage alebo vodítka.

Hlavným dôvodom vodítok a trhlín je nerovnomerná zmena veľkosti časti počas chladenia alebo vykurovania. Môžu sa vyskytnúť aj s ostrým nárastom sily na určitých miestach. Najlepším spôsobom, ako sa vyhnúť týmto problémom, je pomalé ochladenie kovu na hodnotu martenzitickej transformácie.

Vedenie a narušenie nastáva, keď sú zakrivené časti nerovnomerne chladené. Tieto chyby sú pomerne malé a môžu sa korigovať brúsením. Predbežné žíhanie dielov a ich postupné a rovnomerné zahrievanie pomôžu vyhnúť sa deformáciám.

Odehladenie kovu nastáva v dôsledku vyhorenia uhlíka pri dlhodobom zahrievaní. Intenzita procesu závisí od teploty vykurovania, tým vyššia je rýchlosť procesu. Pri korekcii sa časť zahrieva v neutrálnom médiu (muflová pec).

Okalín na povrchu kovu vedie k vyhoreniu a deformácii produktu. Toto znižuje rýchlosť ohrevu a sťažuje opracovanie. Ocalín odstránený chemicky alebo mechanicky. Aby sa predišlo týmto problémom, je potrebné použiť špeciálny pasta (100 g vodného skla, 25 g grafitu, 75 g žiaruvzdorný íl, 14 g bóraxu, 100 g vody, 30 g Carborundum). Kompozícia sa aplikuje na produkty a nechá sa úplne vysušiť a potom sa zahrieva obvyklým spôsobom.

dovolená

Zmierňuje vplyv vytvrdzovania, zmierňuje stres, znižuje krehkosť, zvyšuje viskozitu. Uvoľnenie sa vykonáva zahriatím časti, ktorá je vytvrdená na kritickú teplotu. V závislosti od hodnoty teploty sa dajú získať stavy huby, martenzitu, sorbitolu. Odlišujú sa od podobných stavov pri vytvrdzovaní vlastnosťami a štruktúrou, čo je presnejšie. To zvyšuje ťažnosť a pevnosť zliatiny. Kov s bodovou štruktúrou má vyššiu rázovú húževnatosť.

V závislosti od teploty rozlíšiť také typy dovolenky: nízke, stredné, vysoké.

Ak chcete určiť presnú teplotu, použite farebnú tabuľku. Film oxidov železa dáva kovu rôzne farby. Zdá sa, že ak je výrobok oškrábaný a zahrievaný na 210 ° C, pretože teplota stúpa, hrúbka filmu sa zvyšuje.

Pri nízkych teplotách (teplota až 300 ° C) zostáva martenzit v zliatine, čo mení štruktúru materiálu. Okrem toho sa uvoľňuje karbid železa. Tým sa zvyšuje viskozita ocele a znižuje sa jej tvrdosť. Pri nízkom temperovaní sa kov ochladzuje v solných a olejových kúpeľoch.

Vysoké uvoľňovanie výrazne zlepšuje mechanické vlastnosti ocele, zvyšuje viskozitu, ťažnosť, pevnosť. Je široko používaný na výrobu pružín, tyčí motora, kovacie matrice, nápravy automobilov. Pre jemnozrnnú legovanú oceľ sa popúšťanie vykonáva ihneď po normalizácii.

Na zvýšenie spracovateľnosti kovu sa normalizácia uskutočňuje pri vysokej teplote (970 ° C), čo zvyšuje jeho tvrdosť. Ak chcete tento parameter znížiť, urobte vysokú dovolenku.

Kryogénna liečba

Zmeny v štruktúre kovu možno dosiahnuť nielen vysokými teplotami, ale aj nízkymi teplotami. Spracovanie zliatiny pri teplote pod 0 ° C je široko používané v rôznych priemyselných odvetviach. Proces sa uskutočňuje pri teplote 195 ° C.

Výhody kryogénneho spracovania:

• Znižuje množstvo austenitu, ktoré dáva stabilitu rozmerom dielov.
• Nevyžaduje následné uvoľnenie, čo skracuje výrobný cyklus.
• Po takomto spracovaní sú časti lepšie prispôsobené na brúsenie a leštenie.

Chemicko-tepelné spracovanie

Chemicko-tepelné spracovanie zahŕňa nielen vystavenie vysokej teplote, ale aj chemickú. Výsledkom tohto postupu je zvýšená pevnosť a odolnosť voči opotrebeniu kovu, ako aj odolnosť proti ohňu a kyselinám.

Existujú takéto typy spracovania:

• Cementovanie.
• Nitridácia.
• Karbonitridaci.
• Boridovacími.

Cementácia ocele je proces ďalšej úpravy kovov s uhlíkom pred kalením a temperovaním. Po ukončení procedúry sa vytrvalosť produktu zvyšuje počas krútenia a ohýbania.

Pred začiatkom karburizácie sa povrch dôkladne vyčistí, po ktorom sa pokryje špeciálnymi zložkami. Postup sa vykonáva po úplnom vyschnutí povrchu.

Existuje niekoľko typov uhlia: kvapalina, pevná látka, plyn. Prvý typ používa špeciálnu kúpeľňu v kúpeľni, v ktorej sú pokryté 75% sódy, 10% karbidu kremíka, 15% chloridu sodného. Potom sa výrobok ponorí do nádoby. Tento proces trvá 2 hodiny pri 850 ° C.

V domácej dielni je vhodné vykonávať tvrdé karburizovanie. Pre tento účel použite špeciálnu pastu na báze kalcinovanej sódy, sadzí, kyseliny šťaveľovej sodnej a vody. Výsledná kompozícia sa nanáša na povrch a zmes sa nechá vysušiť. Potom sa produkt umiestni do pece počas 2 hodín pri teplote 900 ° C.

Pri karburizácii plynom sa používajú zmesi plynov obsahujúcich metán. Postup sa uskutočňuje v špeciálnej komore pri teplote 900 ° C.

Nitridovanie ocele je proces nasýtenia kovového povrchu dusíkom zahrievaním na 650 ° C v atmosfére amoniaku. Po spracovaní zliatina zvyšuje svoju tvrdosť a tiež získava odolnosť voči korózii. Nitridovanie, na rozdiel od cementácie, vám umožňuje udržať vysokú pevnosť pri vysokých teplotách. A produkty sa pri chladení neprepínajú. Nitridácia kovu sa v priemysle široko využíva na dodávanie odolnosti produktu voči opotrebeniu, zvýšenie tvrdosti a ochranu proti korózii.

Nitrocementácia ocele spočíva v povrchovej úprave uhlíka a dusíka pri vysokej teplote s ďalším kalením a temperovaním. Tento postup sa môže uskutočňovať pri teplote 850 ° C v plynnom médiu. Nitrokarbonizácia sa používa pre nástrojové ocele.

Pri boritácii ocele sa na povrch kovu nanáša vrstva bóru. Postup sa uskutočňuje pri teplote 910 ° C. Táto úprava sa používa na zvýšenie životnosti nástrojov na vŕtanie a vŕtanie.

Termomechanická úprava

Pri použití tejto metódy používajú sa vysoké teploty a plastická deformácia. Existujú také typy termomechanického spracovania:

• Vysoká teplota.
• Nízka teplota.
• Predbežný.

Pri vysokoteplotnom spracovaní nastáva deformácia kovu po zahriatí. Zliatina sa zahrieva nad rekryštalizačnou teplotou. Potom sa vykoná tvrdnutie s temperovaním.

Vysokoteplotná úprava kovov:

• Zvyšuje viskozitu.
• Odstraňuje krehkosť.

Takéto spracovanie je predmetom štruktúrnej, nástrojovej, uhlíkovej, pružinovej, legovanej ocele.

V prípade nízkoteplotného spracovania sa predlisok po ochladení udržiava na teplote nižšej ako je hodnota rekryštalizácie a nad martenzitickou transformáciou. V tomto štádiu sa vykonáva plastická deformácia. Takéto spracovanie nedáva stabilitu kovu počas temperovania a jeho realizácia vyžaduje silné zariadenie.

Pre vykonanie termomechanického spracovania, je nutné použiť špeciálne zariadenie pre tlak, vykurovanie a chladenie obrobku.

Tepelné spracovanie neželezných zliatin

Neželezné kovy sa navzájom líšia svojimi vlastnosťami, a preto pre ne používajú vlastné tepelné spracovanie. Na vyrovnanie chemického zloženia medi sa uskutočňuje rekryštalizačné žíhanie. Mosadz sa spracováva pri nízkej teplote (200 ° C). Bronz je žíhaný pri 550 ° C. Horčík sa ochladzuje, žíha a starne, hliník sa podrobí podobnému spracovaniu.

V železnej a neželeznej metalurgii sa široko používajú rôzne druhy tepelného spracovania kovov. Používajú sa na získanie požadovaných vlastností zliatin, ako aj úsporu nákladov. Pre každý postup a kov sa vyberajú jeho hodnoty teploty.