Pomimo faktu, że wszystkie te technologie mają te same cele i zasadę działania, wszystkie różnią się temperaturą i czasem. Obróbka cieplna może być procesem pośrednim lub końcowym podczas produkcji. W pierwszym przypadku materiał jest przygotowywany do dalszego przetwarzania, aw drugim otrzymuje nowe właściwości.
Jedną z tych technologii jest normalizacja stali. Tak zwana obróbka cieplna, w której materiał jest podgrzewany do temperatury 30–50 stopni powyżej Ast lub Ac3, a następnie jest chłodzony w spokojnym powietrzu.
Zasady normalizacji
Podobnie jak inne technologie obróbki cieplnej, normalizacja może być zarówno operacją pośrednią, jak i końcową w celu poprawy struktury stali. Najczęściej jest to używane w pierwszym przypadku, jako ostateczna procedura, normalizacja jest stosowana głównie w produkcji długich produktów, takich jak szyny, kanały i nie tylko.
Kluczową cechą normalizacji jest to, że stal jest podgrzewana do temperatury o 30–50 stopni wyższej niż górne wartości krytyczne, a także materiał jest starzony i chłodzony.
Określona temperatura jest wybierana w zależności od rodzaju materiału. Materiały hipereutektoidalne są normalizowane w temperaturze pomiędzy punktami Ac 1 i Ac 3, podczas gdy materiały podeutektoidalne mają temperaturę powyżej Ac 3. W rezultacie materiały pierwszego typu uzyskują taką samą twardość, ponieważ węgiel w tej samej ilości przechodzi do roztworu, a także utrwala austenit w tej samej ilości. Struktura zawiera cement i martenzyt.
Dzięki temu składowi wzrasta odporność na zużycie i twardość materiału proeutektoidalnego. Jeśli stal wysokowęglowa nagrzeje więcej Ac 3, wówczas wzrost ziaren austenitu wzrośnie i odpowiednio wzrosną naprężenia wewnętrzne. Zwiększy się również stężenie węgla, w wyniku czego temperatura przemiany martenzytycznej zmniejszy się. W wyniku tego materiał staje się mniej trwały i twardy i może ulec zmianie.
A stal podeutektoidalna po podgrzaniu powyżej wskaźnika krytycznego staje się bardzo lepka. Dzieje się tak, ponieważ drobnoziarnisty austenit powstaje w stali niskowęglowej. Po schłodzeniu składnik ten przekształca się w drobnokrystaliczny martenzyt. Wskaźniki temperatury między Ac 1 i Ac 3 nie mogą być stosowane do przetwarzania, ponieważ w tym przypadku struktura stali podeutektoidalnej otrzymuje ferryt, który zmniejsza jej twardość po normalizacji, a po odpuszczeniu właściwości mechaniczne.
Czas ekspozycji zależy od stopnia homogenizacji struktury materiału. Standardowym wskaźnikiem jest godzina ekspozycji na 25 mm grubości. Intensywność chłodzenia w taki czy inny sposób określa wielkość płytek i ilość perlitu.
Te ilości są współzależne. Jeszcze więcej perlitu powstanie wraz ze wzrostem intensywności chłodzenia, odległość między płytami i ich grubość zostanie zmniejszona. Wszystko to zwiększa twardość i wytrzymałość znormalizowanego materiału. Z powodu niskiej intensywności chłodzenia powstaje materiał o mniejszej twardości i wytrzymałości.
Jeśli przetwarzane są obiekty o dużych różnicach przekroju poprzecznego, należy zmniejszyć naprężenia termiczne, aby zapobiec zniekształceniom podczas ogrzewania lub chłodzenia. Przed rozpoczęciem pracy należy je podgrzać w kąpieli solnej.
Podczas gdy temperatura produktu jest obniżona do niższego punktu krytycznego, chłodzenie można przyspieszyć przez umieszczenie go w wodzie lub oleju.
Przypisanie procesu
Normalizacja ma na celu zmianę mikrostruktury stali, wykonuje następujące czynności:
- zmniejsza naprężenia wewnętrzne;
- przez rekrystalizację kruszy gruboziarnistą strukturę spoin, odlewów lub odkuwek.
Cele normalizacji mogą być zupełnie inne. Dzięki temu procesowi twardość stali można zwiększyć lub zmniejszyć, to samo dotyczy wytrzymałości materiału i jego twardości. Wszystko zależy od właściwości mechanicznych i termicznych stali. Dzięki tej technologii możliwe jest zarówno zmniejszenie naprężeń szczątkowych, jak i poprawa stopnia urabialności stali przy użyciu jednej lub innej metody.
Odlewy stalowe są poddawane takiej obróbce w następujących celach:
ujednolicić ich strukturę;- aby zwiększyć podatność na utwardzanie termiczne;
- w celu zmniejszenia naprężeń szczątkowych.
Produkty otrzymane przez pracę z ciśnieniem poddawane są normalizacji po kuciu i walcowaniu w celu zmniejszenia wielkości ziarna struktury i jej opasania.
Normalizacja wraz z uwolnieniem jest konieczna, aby zastąpić utwardzanie produktów o złożonym kształcie lub z ostrymi różnicami w przekroju. Zapobiegnie to usterkom.
Technologia ta jest również wykorzystywana do poprawy struktury produktu przed hartowaniem, poprawy jego obrabialności poprzez cięcie, wyeliminowania siatki wtórnego cementu w stali proeutektoidalnej i przygotowania stali do końcowej obróbki cieplnej.
Stal Grade 45 i jej cechy
Ta stal jest stopem żelaza i węgla. Stanie się marką 45 ze względu na swoją twardość cieszy się tradycyjnie wysokim popytem w różnych sektorach przemysłu. W tym stopie udział żelaza wynosi około 45 procent. Właściwości materiału są bezpośrednio związane z jego pierwiastkami stopowymi i ilością węgla, co jest bardzo ważne przy wytwarzaniu produktów do walcowanego metalu. Ten lub inny tryb przetwarzania temperatury pozwala uzyskać trwały produkt. Po normalizacji twardość znaku 45 jest bezpośrednio związana z temperaturą podczas pracy.
Ta stal jest strukturą węglową. Normalizacja powinna być przeprowadzana na ulicy, a nie w specjalnym piecu, w przeciwieństwie do innych etapów przetwarzania. Marka 45 łatwo i szybko poddaje się mechanicznym rodzajom przetwarzania, w szczególności:
- wiercenie;
- toczenie;
- frezowanie.
Na podstawie tej stali produkujemy takie produkty:
bandaże;- kamery;
- cylindry;
- koła zębate;
- wały korbowe i wałki rozrządu;
- wał zębaty;
- wrzeciona.
Inne metody obróbki cieplnej
Oprócz normalizacji obróbka cieplna stali obejmuje następujące procesy:
- wyżarzanie;
- gaszenie;
- wakacje;
- obróbka kriogeniczna;
- utwardzanie dyspersyjne.
Zasada implementacji i cele każdej technologii są takie same, jednak każda z nich ma własne cechy charakterystyczne:
- Wyżarzanie - dzięki niemu struktura perlitu będzie możliwie jak najcieńsza, ponieważ chłodzenie odbywa się w piecu. Wyżarzanie może zmniejszyć niejednorodność strukturalną, jak również naprężenia po obróbce przez odlewanie lub pod ciśnieniem, nadać strukturze drobną ziarnistość lub poprawić obróbkę;
hartowanie - zasada technologii jest taka sama, ale temperatury są wyższe w porównaniu do normalizacji, a szybkość chłodzenia jest również wyższa. Proces odbywa się w cieczach. Ze względu na hartowanie zwiększa się wytrzymałość i twardość materiału, a części będą ostatecznie miały niską udarność i kruchość;- odpuszczanie - odpuszczanie po hartowaniu zmniejsza naprężenia i kruchość. W tym celu materiał jest podgrzewany do niskiej temperatury i chłodzony na zewnątrz. Na tle wzrostu temperatury spada wytrzymałość na rozciąganie i twardość, a wytrzymałość wzrasta;
- obróbka kriogeniczna - dzięki temu materiał będzie miał jednolitą strukturę i twardość, ta technologia jest najbardziej odpowiednia dla hartowanej stali węglowej;
- utwardzanie dyspersyjne - końcowa obróbka, podczas której rozproszone cząstki są uwalniane w stałym roztworze po hartowaniu przy małym ogrzewaniu, aby uzyskać wytrzymałość materiału.
Aby wykonać obróbkę cieplną, będziesz potrzebować:
- zbiorniki na wodę i olej;
- papier ścierny;
- mikroskop metalograficzny;
- piekarnik z pirometrem termoelektrycznym;
- Twardościomierze Rockwella;
- zestawy mikrosekcji (sorbitol, martenzyt, ferryt-martenzyt itp.).
Wybór metody obróbki cieplnej stali
Normalizacja lub inna metoda obróbki cieplnej stali jest wybierana w zależności od stężenia węgla w niej. Jeśli materiał zawiera go w ilości do 0, 2%, najbardziej akceptowalnym sposobem jest normalizacja. Jeśli węgiel wynosi 0, 3–0, 4%, to nastąpi normalizacja i wyżarzanie.
W zależności od wymaganych właściwości należy wybrać jedną lub inną metodę leczenia. Na przykład normalizacja da produktowi drobnoziarnistą strukturę i, w porównaniu z wyżarzaniem, większą twardość i wytrzymałość.
W wielu przypadkach normalizacja jest preferowaną metodą przetwarzania materiałów, ponieważ ma wiele zalet w stosunku do innych. W wielu branżach, w szczególności w inżynierii, najczęściej stosuje się ją do obróbki cieplnej .