Proces obróbki cieplnej metali
Proces obróbki cieplnej zazwyczaj obejmuje trzy procesy ogrzewania, konserwacji ciepła i chłodzenia, a czasami tylko dwa procesy ogrzewania i chłodzenia. Procesy te są ze sobą połączone i nieprzerwane.
Ogrzewanie jest jednym z ważnych etapów obróbki cieplnej. Istnieje wiele metod ogrzewania do obróbki cieplnej metali, najwcześniejsze jest wykorzystanie węgla drzewnego i węgla jako źródeł ciepła, a następnie zastosowanie paliw ciekłych i gazowych. Zastosowanie energii elektrycznej sprawia, że ogrzewanie jest łatwe do kontrolowania i wolne od skażenia środowiska. Te źródła ciepła mogą być ogrzewane bezpośrednio lub pośrednio przez stopione sole lub metale, a nawet pływające cząstki.
Gdy metal jest podgrzewany, a obrabiany przedmiot jest wystawiony na działanie powietrza, dochodzi do utleniania i odwęglania (to znaczy zmniejsza się zawartość węgla na powierzchni stali), co ma bardzo niekorzystny wpływ na właściwości powierzchniowe obrabianych części. obróbka cieplna. Dlatego metale powinny być na ogół podgrzewane w kontrolowanej lub ochronnej atmosferze, stopionej soli i próżni, a także mogą być chronione metodami powlekania lub pakowania.
Temperatura ogrzewania jest jednym z ważnych parametrów procesu w procesie obróbki cieplnej. Wybór i kontrola temperatury ogrzewania są głównymi kwestiami zapewniającymi jakość obróbki cieplnej. Temperatura ogrzewania różni się w zależności od materiału metalowego, który ma być przetwarzany i celu obróbki cieplnej, ale zazwyczaj jest podgrzewana powyżej temperatury przejścia fazowego w celu uzyskania. Ponadto transformacja trwa pewien czas, więc gdy powierzchnia metalowego przedmiotu obrabianego osiągnie wymaganą temperaturę ogrzewania, musi być w tej temperaturze. Trzymaj go przez pewien czas, aby temperatura wewnątrz i na zewnątrz była spójna, a mikrostruktura została całkowicie zmieniona. Ten okres czasu nazywany jest czasem trzymania. Przy zastosowaniu ogrzewania o wysokiej gęstości energii i powierzchniowej obróbki cieplnej,
Chłodzenie jest również niezbędnym krokiem w procesie obróbki cieplnej. Metoda chłodzenia różni się w zależności od procesu, a szybkość chłodzenia jest głównie kontrolowana. Ogólnie rzecz biorąc, szybkość chłodzenia wyżarzania jest najwolniejsza, podczas gdy szybkość chłodzenia normalizacji jest szybsza, a szybkość chłodzenia hartowania jest szybsza. Ale istnieją również różne wymagania w zależności od rodzaju stali. Na przykład stal hartowana powietrzem może być hartowana z taką samą szybkością chłodzenia jak normalizująca.
Proces obróbki cieplnej metali można podzielić na ogólną obróbkę cieplną, powierzchniową obróbkę cieplną, miejscową obróbkę cieplną i chemiczną obróbkę cieplną. Zgodnie z różnymi czynnikami grzewczymi, temperaturą ogrzewania i metodą chłodzenia, każdy typ można podzielić na kilka różnych procesów obróbki cieplnej. Ten sam metal może uzyskać mikrostruktury poprzez różne procesy obróbki cieplnej, więc ma różne właściwości. Stal jest szeroko stosowana w przemyśle, a mikrostruktura stali jest również bardzo złożona, więc technologia obróbki cieplnej stali jest różna.
Ogólna obróbka cieplna to proces obróbki cieplnej metalu, w którym obrabiany przedmiot jest podgrzewany jako całość, a następnie chłodzony z odpowiednią szybkością, aby zmienić jego ogólne właściwości mechaniczne. Istnieją cztery podstawowe procesy ogólnej obróbki cieplnej stali: wyżarzanie, normalizacja, hartowanie i odpuszczanie.
Wyżarzanie → Ogrzewanie przedmiotu obrabianego do odpowiedniej temperatury, różny czas trzymania w zależności od materiału i rozmiaru obrabianego przedmiotu, a następnie powolne chłodzenie (prędkość chłodzenia jest najwolniejsza), celem jest osiągnięcie wewnętrznej struktury metalu lub zbliżenie się do stanu równowagi, tak aby uzyskać dobrą wydajność i wydajność procesu. lub przygotuj strukturę do dalszego hartowania.
Normalizując → Podgrzanie przedmiotu obrabianego do odpowiedniej temperatury, a następnie schłodzenie go w powietrzu, efekt normalizacji jest podobny do wyżarzania, ale uzyskana struktura jest drobniejsza. Jest często stosowany w celu poprawy wydajności cięcia materiałów, a czasami jest stosowany jako końcowa obróbka cieplna niektórych mniej wymagających części.
Hartowanie → Po podgrzaniu i utrzymaniu ciepła przedmiotu obrabianego jest on szybko chłodzony w środowisku hartującym, takim jak woda, olej lub inne sole nieorganiczne i organiczne roztwory wodne. Po hartowaniu stal staje się twarda, ale jednocześnie krucha. Kruchość blachy stalowej, hartowanej blachy stalowej jest utrzymywana w odpowiedniej temperaturze powyżej temperatury pokojowej, ale poniżej 710 ° C przez długi czas, a następnie chłodzona. Proces ten nazywa się odpuszczaniem. Wyżarzanie, normalizacja, hartowanie i odpuszczanie to "cztery pożary" w ogólnej obróbce cieplnej. Wśród nich hartowanie i odpuszczanie są ściśle powiązane i często nie są używane razem.
"Cztery pożary" przekształciły się w różne procesy obróbki cieplnej, różne temperatury ogrzewania i metody chłodzenia. Aby uzyskać pewną wytrzymałość i wytrzymałość, proces hartowania i odpuszczania w wysokiej temperaturze nazywa się odpuszczaniem. Niektóre stopy są hartowane w celu utworzenia przesyconych roztworów stałych i są utrzymywane w temperaturze pokojowej lub nieco wyższej przez dłuższy czas, aby zwiększyć twardość, wytrzymałość lub właściwości elektromagnetyczne stopu. Ten proces obróbki cieplnej nazywa się obróbką starzenia. Metoda łączenia odkształcenia roboczego ciśnieniowego i obróbki cieplnej skutecznie i ściśle uzyskuje dobrą wytrzymałość i wytrzymałość obrabianego przedmiotu. Obróbka cieplna nazywana jest odkształceniową obróbką cieplną. Obróbka cieplna w atmosferze podciśnieniowej lub próżniowej nazywana jest próżniową obróbką cieplną. Może nie tylko sprawić, że obrabiany przedmiot nie zostanie utleniony i odwęglony, utrzymać powierzchnię obrabianego przedmiotu w czystości, poprawić wydajność obrabianego przedmiotu, ale także przeprowadzić chemiczną obróbkę cieplną przez penetrant.
Obróbka cieplna powierzchni to proces obróbki cieplnej metalu, który ogrzewa tylko powierzchnię przedmiotu obrabianego w celu zmiany jego właściwości mechanicznych powierzchni. Aby ogrzać tylko warstwę powierzchniową przedmiotu obrabianego, nie dopuszczając zbyt dużej ilości ciepła do wnętrza obrabianego przedmiotu, zastosowane źródło ciepła musi mieć wysoką gęstość energii, to znaczy dawać dużą ilość energii cieplnej na jednostkę powierzchni obrabianego przedmiotu, tak aby powierzchnia lub część obrabianego przedmiotu mogła zostać podgrzana w krótkim czasie lub chwilowo. osiągnąć wysoką temperaturę. Głównymi metodami powierzchniowej obróbki cieplnej są laserowa obróbka cieplna, hartowanie płomieniowe i indukcyjna obróbka cieplna, powszechne źródła ciepła, takie jak płomienie, takie jak acetylen tlenowy lub propan tlenu, prąd indukowany, wiązka laserowa i elektronowa itp.
Chemiczna obróbka cieplna to proces obróbki cieplnej metalu, który zmienia skład chemiczny, strukturę i właściwości powierzchni przedmiotu obrabianego. Różnica między chemiczną obróbką cieplną a powierzchniową obróbką cieplną polega na tym, że ta ostatnia zmienia skład chemiczny powierzchni przedmiotu obrabianego. Chemiczna obróbka cieplna polega na podgrzaniu i utrzymaniu przedmiotu obrabianego w medium zawierającym węgiel, azot lub inne pierwiastki stopowe (gaz, ciecz, ciało stałe), tak aby powierzchnia obrabianego przedmiotu była infiltrowana węglem, azotem, borem, chromem i innymi pierwiastkami. Po infiltracji pierwiastków czasami przeprowadza się inne procesy obróbki cieplnej, takie jak hartowanie i odpuszczanie. Głównymi metodami chemicznej obróbki cieplnej są nawęglanie, azotowanie, nawęglanie metali i nawęglanie złożone.
Obróbka cieplna jest jednym z ważnych procesów w produkcji części mechanicznych i form. Ogólnie rzecz biorąc, może zagwarantować i poprawić różne właściwości obrabianego przedmiotu, takie jak odporność na zużycie, odporność na korozję itp. Może również poprawić strukturę i stan naprężeń półfabrykatu, aby ułatwić różne obróbki na gorąco i na zimno.
Na przykład żeliwo białe można wyżarzać przez długi czas, aby uzyskać żeliwo ciągliwe w celu poprawy jego plastyczności. Przekładnia przyjmuje prawidłowy proces obróbki cieplnej, a żywotność może być kilka razy lub dziesiątki razy dłuższa niż w przypadku nieogrzewanego sprzętu; ponadto tania stal węglowa ma właściwości niektórych stali stopowych poprzez infiltrację niektórych pierwiastków stopowych, które mogą zastąpić niektóre żaroodporne stale stopowe. Stal, stal nierdzewna; prawie wszystkie formy wymagają obróbki cieplnej przed ich użyciem.
