- Obróbka cieplna metali, stopów, stali
- Kęs grzewczy
- Czym jest utlenianie różnych stali?
- Wypalenie
- Jaka jest obróbka cieplna metali i stopów
- Do czego służy obróbka cieplna?
Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Obróbka cieplna metalu to zmiana struktury wewnętrznej (struktury) metalu pod wpływem zmiany warunków temperaturowych, aw konsekwencji uzyskanie niezbędnych właściwości mechanicznych i fizycznych metalu. Ogromna część obróbki cieplnej zachodzi w krytycznych temperaturach, w których zachodzi przemiana strukturalna w stopach.
Dlatego obróbka cieplna metalu jest zredukowana do trzech następujących po sobie operacji i typów:
- ogrzewanie metalu z określoną prędkością do określonej temperatury;
- trzymanie metalu przez pewien czas w tej temperaturze;
- chłodzenie przy danej prędkości procesu.
Zależy to od tego, jak należy zmienić właściwości określonego produktu stalowego i zastosować różne rodzaje obróbki cieplnej, które różnią się maksymalną temperaturą ogrzewania, czasem przetrzymywania i szybkością chłodzenia. W inżynierii mechanicznej obróbka cieplna znalazła najszersze zastosowanie.
Obróbka cieplna metali, stopów, stali
Wszystkie właściwości dowolnego stopu zależą od jego struktury. Głównym sposobem na zmianę tej struktury jest obróbka cieplna. Jego podstawy zostały opracowane przez DK Chernova, a później jego prace były wspierane przez Bochvar A.A., Kurdyumova G.V., Gulyaeva A.P.
Obróbka cieplna metalu i stopu jest sekwencją operacji, takich jak ogrzewanie, utrzymywanie i chłodzenie, które są wykonywane w określonej kolejności iw pewnym trybie, w celu zmiany wewnętrznej struktury stopu i uzyskania pożądanych właściwości, podczas gdy skład chemiczny metalu nie zmienia się.
Jaka jest obróbka cieplna metali i stopów?
- W wyżarzaniu
- Gaszenie
- Wakacje
- Normalizacja
Wyżarzanie Jest to ogrzewanie metalu do wysokiej temperatury, a następnie następuje powolne chłodzenie. Wyżarzanie może być różnych typów - wszystko zależy od temperatury nagrzewania i chłodzenia.
Hartowanie Obróbka cieplna stali, stopów, metalu, która opiera się na rekrystalizacji stali po podgrzaniu powyżej temperatury krytycznej. Po utrzymaniu stali w tej temperaturze następuje bardzo szybkie chłodzenie. Taka stal jest strukturą nierównowagową i dlatego po hartowaniu następuje - odpuszczanie.
Wakacje . Jest on przeprowadzany po hartowaniu, w celu zmniejszenia lub usunięcia naprężeń szczątkowych w stali i stopach, w celu zwiększenia lepkości, zmniejszenia twardości i kruchości metalu.
Normalizacja Jest podobny do wyżarzania, jedyną różnicą jest to, że metal jest normalizowany w powietrzu i wyżarzany w piecu.
Kęs grzewczy
Ta operacja jest bardzo odpowiedzialna. Od jego właściwego zachowania zależy, po pierwsze, jakość produktu, a po drugie - wydajność pracy. Należy wiedzieć, że podczas ogrzewania metal zmienia strukturę, właściwości i wszystkie cechy warstwy powierzchniowej. Ponieważ oddziaływanie stali lub stopu z powietrzem utlenia żelazo, a na powierzchni powstają formy kamienia. Grubość skali zależy od składu chemicznego metalu, temperatury i czasu, w którym została podgrzana.
Stal zaczyna silnie utleniać się po podgrzaniu do ponad 900 stopni, a następnie utlenia się dwukrotnie - po podgrzaniu do 1000 stopni C i w temperaturze 1200 stopni C - 5 razy.
Czym jest utlenianie różnych stali?
Stal chromowo-niklowa - nazywana jest odporną na ciepło, ponieważ praktycznie nie jest podatna na utlenianie.
Stal stopowa - tworzy gęstą, ale cienką warstwę kamienia, która chroni przed dalszym utlenianiem i nie pozwala na pękanie podczas kucia.
Stal węglowa - po ogrzaniu traci około 2–4 mm węgla z powierzchni. Jest to bardzo niekorzystne dla metalu, ponieważ traci swoją wytrzymałość, twardość i stal pogarsza się podczas odpuszczania. Zwłaszcza odwęglenie jest bardzo szkodliwe dla kucia małych części, po czym następuje hartowanie. Aby uniknąć pęknięć na stali wysokostopowej i wysokowęglowej, należy je powoli podgrzewać.
Pamiętaj, aby odnieść się do schematu „żelazo-węgiel”, gdzie temperatura jest określana na początku i końcu kucia. Należy to zrobić, aby metal po podgrzaniu nie uzyskał struktury gruboziarnistej i nie zmniejszył swojej plastyczności.
Ale przegrzanie obrabianego przedmiotu można skorygować przez obróbkę cieplną, ale wymaga to dodatkowej energii i czasu. Jeśli metal zostanie podgrzany do jeszcze wyższej temperatury, doprowadzi to do wypalenia, które osiągnie punkt, w którym wiązanie między ziarnami zostanie przerwane w metalu i zostanie całkowicie zniszczone podczas kucia.
Wypalenie
To jest najbardziej niepoprawne małżeństwo . Podczas ogrzewania metalu lub stopu należy monitorować temperaturę, czas i koniec ogrzewania. Zużycie zwiększa się, jeśli czas ogrzewania jest dłuższy, a przy szybkim lub intensywnym ogrzewaniu mogą pojawić się pęknięcia.
Wypalenie stopu następuje na skutek dyfuzji tlenu na granicach ziaren, gdzie natychmiast powstają tlenki, które rozdzielają ziarno w wysokiej temperaturze stopu i jednocześnie siła gwałtownie spada. A plastyczność w tym czasie spada do zera. To małżeństwo jest natychmiast wysyłane do huty.
Jaka jest obróbka cieplna metali i stopów
Obróbka cieplna dzieli się na:
- termiczne;
- termomechaniczny;
- ciepło chemiczne
Obróbka cieplna obejmuje główne typy - wyżarzanie pierwszego rodzaju, wyżarzanie drugiego rodzaju, hartowanie i odpuszczanie. Normalizacja nie ma zastosowania do wszystkich rodzajów stali, wszystko zależy od stopnia dopingu.
We wszystkich rodzajach obróbki cieplnej różna temperatura ogrzewania, czas ekspozycji w tej temperaturze i szybkość chłodzenia po ekspozycji.
Pierwszym rodzajem wyżarzania jest wyżarzanie dyfuzyjne, wyżarzanie dla odprężenia.
Drugi rodzaj wyżarzania dzieli się na niekompletne, pełne, izotermiczne wyżarzanie, sferoidyzację, normalizację.
Utwardzanie jest stosowane, aby produkty były twarde, trwałe i odporne na zużycie .
Chemiczna obróbka cieplna
Jest to taka obróbka cieplna stali, która jest połączona z nasyceniem powierzchni produktu - węgla, azotu, aluminium, krzemu, chromu itp., Które tworzą stałe roztwory substytucji żelazem. Są bardziej trwałe i energochłonne niż stal nasycona żelazem i węglem, tworząc stałe roztwory impregnacyjne z żelazem.
Chemiczna obróbka cieplna podczas tworzenia na powierzchni produktów korzystnych szczątkowych naprężeń ściskających zwiększa trwałość i niezawodność produktu. Zwiększa również odporność na korozję, twardość .
Ta obróbka ma na celu zmianę składu stali w określonej warstwie. Metody te obejmują:
- cementowanie - tą metodą górna warstwa stali jest wzbogacona węglem. Jednocześnie okazują się produkty o połączonych właściwościach - miękki rdzeń i twarda warstwa powierzchniowa;
- Azotowanie to wzbogacenie warstwy powierzchniowej w azot, dzięki czemu zwiększa się odporność na korozję i wytrzymałość zmęczeniową produktu;
- borowanie to nasycenie warstw powierzchniowych stali borem, dzięki tej metodzie produkt zwiększa odporność na zużycie, zwłaszcza tarcie i poślizg na sucho. Ponadto, gdy nudne, zdolność do chwytania lub spawania części w stanie zimnym jest wykluczona. Szczegóły po borowaniu są bardzo odporne na kwasy i zasady;
- Aluminiowanie to nasycanie stali aluminium. Odbywa się to w celu nadania stali odporności na agresywne gazy - bezwodnik siarkowy, siarkowodór;
- chromowanie - nasycenie powierzchniowej warstwy chromu stali Chromowanie stali niskowęglowych prawie nie wpływa na ich właściwości wytrzymałościowe. Chromowanie stali o wyższej zawartości chromu nazywa się twardym chromowaniem, ponieważ węglik chromu powstaje na powierzchni części, która:
- wysoka twardość
- odporność na skalowanie
- odporność na korozję
- zwiększona odporność na zużycie
Obróbka kriogeniczna
Jest to hartownicza obróbka cieplna metali i stopów w kriogenicznych, bardzo niskich temperaturach - poniżej -153 stopni C. Wcześniej ta obróbka cieplna była nazywana „obróbką na zimno” lub „obróbką cieplną metalu w temperaturze poniżej zera”. Ale te nazwy nie odzwierciedlały całej istoty przetwarzania kriogenicznego.
Jego istota jest następująca: obrabiane przedmioty są umieszczane w kriogenicznym procesorze, gdzie są powoli chłodzone, a następnie części są utrzymywane w temperaturze -196 stopni C przez pewien czas. Następnie stopniowo powracają do temperatury pokojowej. Gdy ten proces trwa, w metalu zachodzą zmiany strukturalne. Dzięki temu zwiększona odporność na zużycie, wytrzymałość cykliczna, odporność na korozję i erozję.
Podstawowe właściwości uzyskane podczas przetwarzania jako chłodzenie na zimno są zachowane przez cały okres użytkowania przedmiotu obrabianego, a zatem nie wymagają ponownego przetwarzania.
Oczywiście technologia kriogeniczna nie zastąpi metod hartowania termicznego, a podczas obróbki na zimno nada materiałowi nowe właściwości.
Narzędzia poddane działaniu bardzo niskich temperatur umożliwiają przedsiębiorstwom obniżenie kosztów, ponieważ:
- wzrasta odporność narzędzi, części i mechanizmów na zużycie;
- zmniejszono liczbę małżeństw;
- Obniżone koszty naprawy i wymiany sprzętu i narzędzi technologicznych.
To sowieccy naukowcy pozwolili w pełni docenić efekt zimnej obróbki metalu i stopu i położyli podwaliny pod tę metodę.
Obecnie metoda kriogenicznego przetwarzania produktów jest szeroko stosowana we wszystkich gałęziach przemysłu.
Inżynieria mechaniczna i obróbka metali:
- zwiększa żywotność sprzętu i narzędzi do 300%;
- zwiększa odporność materiału na zużycie;
- zwiększa wytrzymałość cykliczną;
- zwiększa odporność na korozję i erozję;
- usuwa naprężenia szczątkowe.
Specjalne wyposażenie i transport:
- zwiększa żywotność tarczy hamulcowej o 250%;
- zwiększa wydajność układu hamulcowego;
- zwiększa wytrzymałość cykliczną sprężyn zawieszenia i innych elementów sprężystych o 125%;
- zwiększa zasoby i moc silnika;
- zmniejsza koszty eksploatacji pojazdów.
Przemysł obronny:
- zwiększa przeżywalność pni do 200%;
- zmniejsza wpływ ciepła beczki na wyniki strzelania;
- zwiększa węzły zasobów i mechanizmy.
Przemysł wydobywczy i przetwórczy:
- zwiększa odporność narzędzi skrawających do 200%;
- zmniejsza zużycie ścierne zespołów i mechanizmów;
- zwiększa odporność na korozję i erozję sprzętu;
- zwiększa zasoby sprzętu przemysłowego i górniczego.
Instrumenty audio i muzyczne:
- zmniejsza zniekształcenia sygnału w przewodach;
- poprawia wydajność muzyczną, przejrzystość i czystość dźwięku;
- rozszerza gamę instrumentów muzycznych.
Obróbka kriogeniczna jest stosowana w prawie wszystkich gałęziach przemysłu, w których konieczne jest zwiększenie zasobów, zwiększenie wytrzymałości i odporności na zużycie, a także zwiększenie wydajności.
Do czego służy obróbka cieplna?
Niezawodność i trwałość konstrukcji metalowych, urządzeń, rurociągów zależy od jakości komponentów produkcyjnych, części, z których się składają. Podczas pracy poddawane są obciążeniom statystycznym, dynamicznym i cyklicznym oraz wpływowi mediów agresywnych. Muszą pracować w niskich i wysokich temperaturach i są w warunkach szybkiego zużycia .
Dlatego działanie dowolnego sprzętu zależy bezpośrednio od trwałości, wytrzymałości, odporności termicznej i korozyjnej elementów, z których się składają.
Aby poprawić wszystkie te cechy, konieczne jest wybranie odpowiedniego materiału na części, ulepszenie ich konstrukcji, wyeliminowanie niedokładności montażu i udoskonalenie metod obróbki na gorąco i na zimno.
Takie wysokie wymagania rzadko są spełniane przez materiały w stanie dostawy. Główna część dostarczonych elementów konstrukcyjnych wymaga stabilizacji właściwości eksploatacyjnych, aby nie zmieniały się w czasie. Aby poprawić właściwości mechaniczne i fizyko-chemiczne materiałów metalowych, stosuje się obróbkę cieplną . Jest to sekwencja operacji ogrzewania, przechowywania i chłodzenia metali i stopów.
Jest on przeprowadzany w celu zmiany struktury i właściwości metali i stopów w podanym kierunku. Obróbka cieplna służy do zmiany struktury składu fazowego i redystrybucji składników, wielkości i kształtu ziaren krystalicznych, rodzajów defektów, ich liczby i rozmieszczenia. Wszystko to sprawia, że dość łatwo uzyskać pożądaną właściwość materiału.
Pamiętaj, że właściwości metalu i stopów zależą nie tylko od struktury, ale także od składu chemicznego, który powstaje podczas procesu metalurgicznego i odlewniczego.
Zadaniem obróbki cieplnej jest eliminacja naprężeń wewnętrznych w metalu i stopie, poprawa właściwości mechanicznych i eksploatacyjnych i wiele innych.
Stal poddana obróbce cieplnej , żeliwo, stop na bazie metali nieżelaznych .
Musisz wiedzieć, że materiały o tym samym składzie chemicznym podczas prowadzenia różnych trybów obróbki cieplnej, możesz uzyskać kilka zupełnie różnych struktur, które będą miały zupełnie inne właściwości. Przez polepszenie właściwości mechanicznych przez obróbkę cieplną można stosować stopy o prostszej kompozycji. Dopuszczalne naprężenia, zmniejszając masę części i mechanizmów, zwiększając ich niezawodność i trwałość, można również osiągnąć za pomocą obróbki cieplnej.
Dzięki niskim kosztom obróbki cieplnej wynik może mieć ogromny wpływ na złożoność i koszt pracy w sąsiednich zakładach produkcyjnych. Wielu producentów nie prowadzi obróbki cieplnej produktów, zmniejszając w ten sposób cały proces wytwarzania produktów. Czasami jest to uzasadnione, a czasami nie.
Zawsze konieczne jest nie tylko dokładne przemyślenie całego procesu objętościowej i lokalnej obróbki cieplnej, ale także ścisłe przestrzeganie ich trybów w celu uzyskania optymalnych struktur i wysokiego poziomu fizycznych, mechanicznych i operacyjnych właściwości produktów, aby zapewnić ich niezawodną i długotrwałą pracę.