Teräksen hehkutus lämpökäsittelyn tyyppinä. Metallitekniikka

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-02 13:54

Uusien materiaalien luominen ja niiden ominaisuuksien hallinta on metallitekniikan taidetta. Yksi sen työkaluista on lämpökäsittely. Nämä prosessit mahdollistavat metalliseosten ominaisuuksien ja vastaavasti käyttöalueiden muuttamisen. Teräksen hehkutus on laaj alti käytetty vaihtoehto tuotteiden valmistusvirheiden poistamiseen, niiden lujuuden ja luotettavuuden lisäämiseen.

Prosessoi tehtävät ja niiden lajikkeet

Hehkutustoimenpiteet suoritetaan tavoitteena:

• kiteisen rakenteen optimointi, seosaineiden järjestys;
• minimoi sisäisen vääristymän ja jännityksen nopeista prosessin lämpötilan vaihteluista;
• kohteiden taipuisuuden lisääminen myöhempää leikkausta varten.

Klassista toimintoa kutsutaan "täydelliseksi hehkutukseksi", mutta sen muodot vaihtelevat määritellyistä ominaisuuksista ja tehtävien ominaisuuksista riippuen: epätäydellinen, alhainen, diffuusio (homogenisaatio),isoterminen, uudelleenkiteytyminen, normalisointi. Kaikki ne ovat periaatteeltaan samanlaisia, mutta terästen lämpökäsittelytavat vaihtelevat merkittävästi.

Lämpökäsittely kaavion perusteella

Kaikki rautametallurgian muutokset, jotka perustuvat lämpötilojen peliin, vastaavat selvästi rauta-hiiliseosten kaaviota. Se on visuaalinen apuväline hiiliterästen tai valuraudan mikrorakenteen sekä rakenteiden muutospisteiden ja niiden ominaisuuksien määrittämiseen lämmityksen tai jäähdytyksen vaikutuksesta.

Metalliteknologia säätelee kaikentyyppistä hiiliterästen hehkutusta tällä aikataululla. Epätäydelliselle, matalalle ja myös uudelleenkiteytykselle "aloitus"lämpötila-arvot ovat PSK-viiva, eli sen kriittinen piste Ac₁. Teräksen täyshehkutus ja normalisointi on lämpöorientoitunut GSE-kaavion linjaan, sen kriittisiin pisteisiin Ac₃ ja Ac_{m. Kaavio osoittaa selkeästi myös tietyn lämpökäsittelymenetelmän yhteyden materiaalityyppiin hiilipitoisuuden suhteen ja vastaavan mahdollisuuden sen toteuttamiseen tietylle seokselle.}

Täysi hehkutus

Esineet: valut ja takeet hypoeutektoidisesta seoksesta, kun taas teräskoostumuksen tulee täyttää hiiltä jopa 0,8 %.

Tavoite:

• maksimaalinen muutos mikrorakenteessa, joka saadaan valumalla ja kuumapaineella, jolloin epähomogeeninen karkearakeinen ferriitti-perliittikoostumus saadaan homogeeniseksi hienorakeiseksi;
• vähentää kovuutta ja lisää sitkeyttä jatkokäsittelyä vartenleikkaus.

Teknologia. Teräksen hehkutuslämpötila on 30-50˚С korkeampi kuin kriittinen piste Ac_{3. Kun metalli saavuttaa määritetyt lämpöominaisuudet, ne pysyvät tällä tasolla jonkin aikaa, mikä mahdollistaa kaikkien tarvittavien muutosten suorittamisen. Suuret perliittiset ja ferriittiset rakeet muuttuvat täysin austeniitiksi. Seuraava vaihe on hidas jäähdytys yhdessä uunin kanssa, jonka aikana ferriitti ja perliitti erotetaan jälleen austeniitista, jolla on hienorakeinen ja yhtenäinen rakenne.}

Teräksen täydellinen hehkutus mahdollistaa vaikeimpien sisäisten vikojen poistamisen, mutta se on kuitenkin erittäin pitkä ja energiaintensiivinen.

Epätäydellinen hehkutus

Esineet: hypoeutektoidiset teräkset ilman vakavia sisäisiä epähomogeenisuuksia.

Tarkoitus: Jauhaa ja pehmentää perliittirakeita muuttamatta ferriittistä pohjaa.

Teknologia. Metallin kuumennus lämpötiloihin, jotka ovat kriittisten pisteiden Ac₁ ja Ac_{3 välillä. Vakaiden ominaisuuksien omaavien aihioiden paljastaminen uunissa edistää tarvittavien prosessien suorittamista. Jäähdytys tapahtuu hitaasti, yhdessä uunin kanssa. Ulostulossa saadaan sama hienorakeinen perliitti-ferriittirakenne. Tällaisella lämpövaikutuksella perliitti muuttuu hienorakeiseksi, kun taas ferriitti pysyy muuttumattomana kiteisenä ja voi muuttua vain rakenteellisesti, myös jauhamalla.}

Teräksen epätäydellinen hehkutus mahdollistaa yksinkertaisten esineiden sisäisen tilan ja ominaisuuksien tasapainottamisen, se kuluttaa vähemmän energiaa.

Matala hehkutus(uudelleenkiteytyminen)

Esineet: kaikentyyppiset valssatut hiiliteräkset, seosteräkset, joiden hiilipitoisuus on enintään 0,65 % (esim. kuulalaakerit), ei-rautametallista valmistetut osat ja aihiot, jotka eivät sisällä vakavia sisäisiä vikoja, mutta tarvitsevat matalaenergiakorjaus.

Tavoite:

• sisäisten jännitysten ja kovettumisen poistaminen sekä kylmän että kuuman muodonmuutoksen vaikutuksesta;
• poistaa hitsattujen rakenteiden epätasaisen jäähtymisen negatiiviset vaikutukset, lisää saumojen plastisuutta ja lujuutta;
• värimetallurgian tuotteiden mikrorakenteen yhtenäistäminen;
• lamellaarisen perliitin pallomaisuus - antaa sille rakeisen muodon.

Teknologia.

Osat kuumennetaan 50-100˚C kriittisen pisteen Ac_{1 alapuolelle. Tällaisten vaikutusten vaikutuksesta pienet sisäiset muutokset eliminoituvat. Koko teknologinen prosessi kestää noin 1-1,5 tuntia. Joidenkin materiaalien likimääräiset lämpötila-alueet:}

1. Hiiliteräs ja kupariseokset - 600-700˚C.
2. Nikkeliseokset - 800-1200˚C.
3. Alumiiniseokset - 300-450˚C.

Jäähdytys tapahtuu ilmassa. Martensiittisten ja bainiittisten terästen os alta metallitekniikka antaa tälle prosessille toisen nimen - korkeakarkaisu. Se on yksinkertainen ja edullinen tapa parantaa osien ja rakenteiden ominaisuuksia.

Homogenisointi (diffuusiohehkutus)

Esineet: suuret valutuotteet, erityisesti valukappaleetseosterästä.

Tarkoitus: seosalkuaineiden atomien tasainen jakautuminen kidehiloihin ja harkon koko tilavuuteen korkean lämpötilan diffuusion seurauksena; pehmentää työkappaleen rakennetta, vähentää sen kovuutta ennen myöhempien teknisten toimenpiteiden suorittamista.

Teknologia. Materiaali kuumennetaan korkeisiin lämpötiloihin 1000-1200˚С. Vakaat lämpöominaisuudet on säilytettävä pitkään - noin 10-15 tuntia, riippuen valurakenteen koosta ja monimutkaisuudesta. Kun kaikki korkean lämpötilan muunnosvaiheet on saatu päätökseen, seuraa hidas jäähtyminen.

Työv altainen mutta erittäin tehokas prosessi suurten rakenteiden mikrorakenteen tasoittamiseen.

Isoterminen hehkutus

Esineet: hiiliteräslevyt, seos- ja runsasseostetut tuotteet.

Tavoite: Mikrorakenteen parantaminen, sisäisten vikojen poistaminen lyhyemmässä ajassa.

Teknologia. Metalli kuumennetaan aluksi täysiin hehkutuslämpötiloihin ja säilytetään kaikkien olemassa olevien rakenteiden muuttumiseen austeniitiksi tarvittava aika. Jäähdytä sitten hitaasti upottamalla kuumaan suolaan. Saavutettuaan 50-100 ˚C lämpötilan Ac_{1 pisteen alapuolella, se asetetaan uuniin, jotta se pysyy tällä tasolla niin kauan kuin austeniitin täydellinen muuttuminen vaatii. perliitiksi ja sementiitiksi. Lopullinen jäähdytys tapahtuu ilmassa.}

Menetelmän avulla voit saavuttaa seosteräsaihioiden vaaditut ominaisuudet, samalla kun säästät aikaa verrattuna täyteenhehkutus.

Normalointi

Esineet: valut, takeet ja osat on valmistettu vähähiilisestä, keskihiilestä ja niukkaseosteisesta teräksestä.

Tarkoitus: virtaviivaistaa sisäistä tilaa, antaa haluttu kovuus ja lujuus, parantaa sisäistä tilaa ennen seuraavia lämpökäsittely- ja leikkausvaiheita.

Teknologia. Teräs kuumennetaan lämpötiloihin, jotka ovat hieman GSE-linjan ja sen kriittisten pisteiden yläpuolella, pidetään ja jäähdytetään ilmassa. Siten prosessien valmistumisnopeus kasvaa. Tällä menetelmällä on kuitenkin mahdollista saavuttaa rationaalinen rauhallinen rakenne vain, kun teräksen koostumus määräytyy hiilen määrästä enintään 0,4%. Hiilen määrän kasvaessa kovuus kasvaa. Samalla teräksellä on normalisoinnin jälkeen suurempi kovuus ja tasaisin välimatkoin hienojakoisia rakeita. Tekniikka mahdollistaa metalliseosten tuhoutumiskestävyyden ja leikkauksen taipuisuuden lisäämisen merkittävästi.

Mahdollisia hehkutusvirheitä

Lämpökäsittelytoimintojen suorittamisen aikana on välttämätöntä noudattaa määritettyjä lämpötilan lämmitys- ja jäähdytystiloja. Jos vaatimuksia rikotaan, voi ilmetä erilaisia vikoja.

1. Pintakerroksen hapettuminen ja hilseen muodostuminen. Toiminnan aikana kuuma metalli reagoi ilmakehän hapen kanssa, mikä johtaa kalkin muodostumiseen työkappaleen pinnalle. Puhdistetaan mekaanisesti tai esimerikoiskemikaalit.
2. Hiilipoltto. Sitä esiintyy myös hapen vaikutuksesta kuumaan metalliin. Hiilen määrän väheneminen pintakerroksessa johtaa sen mekaanisten ja teknisten ominaisuuksien heikkenemiseen. Näiden prosessien estämiseksi teräksen hehkutus on suoritettava samanaikaisesti suojakaasujen syöttämisen kanssa uuniin, jonka päätehtävänä on estää seoksen vuorovaikutus hapen kanssa.
3. Ylikuumeneminen. Se on seurausta pitkäaikaisesta altistumisesta uunissa korkeassa lämpötilassa. Se johtaa liialliseen raekasvuun, epähomogeenisen karkearakeisen rakenteen muodostumiseen ja haurauden lisääntymiseen. Korjataan toisella täydellä hehkutusvaiheella.
4. Palattu. Ilmenee kuumennuksen ja altistuksen sallittujen arvojen ylittämisen seurauksena, johtaa joidenkin rakeiden välisten sidosten tuhoutumiseen, pilaa kokonaan metallin rakenteen eikä sitä korjata.

Epävikojen estämiseksi on tärkeää suorittaa lämpökäsittelytehtävät tarkasti, omaa ammattitaitoa ja valvoa tarkasti prosessia.

Teräksen hehkutus on erittäin tehokas tekniikka minkä tahansa monimutkaisen ja koostumuksen osien mikrorakenteen saattamiseksi optimaaliseen sisäiseen rakenteeseen ja kuntoon, jota tarvitaan lämpövaikutusten myöhemmissä vaiheissa, leikkauksessa ja rakenteen käyttöönotossa.