Zawiera obróbkę cieplną
Aby nadać pożądane właściwości części metalowej, poddaje się ją obróbce cieplnej. Podczas tego procesu następuje zmiana strukturalna materiału .
Wyroby metalowe używane w gospodarstwie domowym muszą być odporne na wpływy zewnętrzne. Aby to osiągnąć, metal musi być wzmocniony przez wystawienie na działanie wysokiej temperatury. Takie przetwarzanie zmienia kształt sieci krystalicznej, minimalizuje naprężenia wewnętrzne i poprawia jego właściwości.
Rodzaje obróbki cieplnej stali
Obróbka cieplna stali jest zredukowana do trzech etapów: ogrzewania, utrzymywania i szybkiego chłodzenia. Istnieje kilka rodzajów tego procesu, ale ich główne etapy pozostają takie same.
Te rodzaje obróbki cieplnej są rozróżniane:
- Techniczne (hartowanie, hartowanie, obróbka kriogeniczna, starzenie).
- Termomechaniczny, w którym wykorzystuje się nie tylko wysoką temperaturę, ale także fizyczne oddziaływanie na metal.
- Chemiczno-termiczna obejmuje obróbkę cieplną metalu z późniejszą ekspozycją na powierzchnię za pomocą azotu, chromu lub węgla.
Wyżarzanie
Jest to proces produkcyjny ogrzewania metalu do określonej temperatury, a następnie powolnego chłodzenia, które zachodzi naturalnie. W wyniku tej procedury eliminuje się niejednorodność metalu, zmniejsza się naprężenie wewnętrzne i zmniejsza się twardość stopu, co znacznie ułatwia jego przetwarzanie. Istnieją dwa rodzaje wyżarzania: pierwszy i drugi rodzaj.
Podczas wyżarzania pierwszego rodzaju stan fazy stopu zmienia się nieznacznie. On ma odmiany:
- Homogenizowany - temperatura wynosi 1100-1200 ° C, w takich warunkach metal jest w wieku od 7 do 14 godzin.
- Rekrystalizacja - temperatura wyżarzania 100−200 ° C, procedura ta jest stosowana do nitowanej stali.
Po wyżarzaniu drugiego rodzaju następuje zmiana fazy w metalu. Proces ma kilka typów:
Pełne wyżarzanie - metal nagrzewa się o 25–40 ° C powyżej wartości krytycznej dla tego materiału i jest chłodzony ze specjalną szybkością.- Niekompletny - stop nagrzewa się do punktu krytycznego i chłodzi przez długi czas.
- Dyfuzja - wyżarzanie odbywa się w temperaturze 1100–1200 ° C
- Izotermiczny - nagrzewanie metalu zachodzi jak przy całkowitym wyżarzaniu, ale chłodzenie poniżej temperatury krytycznej, chłodzenie na wolnym powietrzu.
- Znormalizowany - metal jest całkowicie wyżarzany i chłodzony powietrzem.
Hartowanie
Jest to proces manipulacji metalem w celu uzyskania przemiany martenzytycznej, która zapewnia zwiększoną wytrzymałość i zmniejszoną ciągliwość produktu. Podczas hartowania stop jest podgrzewany do wartości krytycznej, jak przy wyżarzaniu, ale proces chłodzenia jest wykonywany znacznie szybciej i do tego używana jest kąpiel z cieczą. Istnieje kilka rodzajów hartowania:
- Hartowanie w jednym płynie, dla małych części stosowanie oleju, a dla dużych części - wody.
- Hartowanie przerywane - obniżenie temperatury następuje w dwóch etapach: szybkie chłodzenie do temperatury 300 ° C, przy użyciu wody, a następnie produkt jest umieszczany w oleju lub na wolnym powietrzu.
- Stopniowo - gdy metal osiągnie wymaganą temperaturę, jest chłodzony w stopionych solach, a następnie na wolnym powietrzu.
- Izotermiczny - podobny do prędkości, różni się czasem ekspozycji.
- Hartowanie za pomocą samoodpuszczalnego stopu nie jest całkowicie schłodzone, pozostawiając w środku ciepły obszar. W rezultacie metal zyskuje zwiększoną wytrzymałość i wysoką lepkość. Ta kombinacja doskonale nadaje się do instrumentów perkusyjnych.
Niewłaściwe utwardzenie może prowadzić do następujących wad:
- odwęglanie;
- pęknięcia;
- wypaczenie lub smycze.
Główna przyczyna smyczy i pęknięć - nierównomierna zmiana rozmiaru części podczas chłodzenia lub ogrzewania. Mogą również wystąpić z gwałtownym wzrostem siły w niektórych miejscach. Najlepszym sposobem uniknięcia tych problemów jest powolne chłodzenie metalu do wartości przemiany martenzytycznej.
Smycz i wypaczanie występują przy nierównym chłodzeniu zakrzywionych części. Te wady są dość małe i można je poprawić przez szlifowanie. Wstępne wyżarzanie części i ich stopniowe i równomierne ogrzewanie pomoże uniknąć zniekształceń.
Odwęglanie metalu następuje w wyniku spalania węgla z długotrwałym ogrzewaniem. Intensywność procesu zależy od temperatury ogrzewania, im jest wyższy, tym szybciej proces. Aby naprawić przedmiot jest podgrzewany w neutralnym środowisku (piec muflowy).
Skala na powierzchni metalu prowadzi do zatrucia i deformacji produktu. Zmniejsza to szybkość ogrzewania i utrudnia obróbkę. Skala jest usuwana za pomocą środków chemicznych lub mechanicznych. Aby uniknąć ich pojawienia się, należy użyć specjalnej pasty (100 g ciekłego szkła, 25 g grafitu, 75 g gliny ogniotrwałej, 14 g boraksu, 100 g wody, 30 g karborundu). Kompozycję nakłada się na produkt i pozostawia do całkowitego wyschnięcia, a następnie ogrzewa jak zwykle.
Wakacje
Zmiękcza efekty twardnienia, łagodzi stres, zmniejsza łamliwość, zwiększa lepkość. Wakacje odbywa się poprzez podgrzanie części, utwardzonej do temperatury krytycznej. W zależności od wartości temperatury możliwe jest uzyskanie stanów trostytu, martenzytu, sorbitolu. Różnią się one od podobnych stanów wygaszaniem właściwości i struktury, co jest bardziej wyraźne. Zwiększa to ciągliwość i wytrzymałość stopu. Metal o strukturze kropkowanej ma wyższą udarność.
W zależności od temperatury rozróżnia się te rodzaje wakacji: niski, średni, wysoki.
Do dokładnego określania temperatury za pomocą tabeli kolorów. Warstwa tlenku żelaza nadaje metalowi różne kolory. Wydaje się, że jeśli produkt jest czysty i podgrzany do temperatury 210 ° C, wraz ze wzrostem temperatury grubość folii wzrasta.
Przy niskim odpuszczaniu (temperatury do 300 ° C) skład stopu pozostaje martenzytem, który zmienia strukturę materiału. Ponadto uwalniany jest węglik żelaza. Zwiększa to wytrzymałość stali i zmniejsza jej twardość. Przy niskim temperowaniu metal jest chłodzony w kąpielach solnych i olejowych.
Wysokie hartowanie znacznie poprawia właściwości mechaniczne stali, zwiększa lepkość, ciągliwość, wytrzymałość. Jest szeroko stosowany do produkcji sprężyn, prętów silnika, matryc kuźniczych, osi samochodów. W przypadku drobnoziarnistej stali stopowej odpuszczanie przeprowadza się natychmiast po normalizacji.
Aby zwiększyć obrabialność metalu, jego normalizacja odbywa się w wysokiej temperaturze (970 ° C), co zwiększa jego twardość. Aby zmniejszyć ten parametr, wykonaj wysokie wakacje.
Obróbka kriogeniczna
Zmiany w strukturze metalu można osiągnąć nie tylko dzięki wysokiej temperaturze, ale także niskiej. Przetwarzanie stopu w temperaturach poniżej 0 ° C jest szeroko stosowane w różnych gałęziach przemysłu. Proces odbywa się w temperaturze 195 ° C
Zalety obróbki kriogenicznej:
- Zmniejsza ilość austenitu, dzięki czemu wymiary części są stabilne.
- Nie wymaga kolejnych wakacji, co skraca cykl produkcyjny.
- Po tej obróbce części są bardziej podatne na szlifowanie i polerowanie.
Chemiczna obróbka cieplna
Chemiczna obróbka cieplna obejmuje nie tylko ekspozycję na wysoką temperaturę, ale także chemiczną. Wynikiem tej procedury jest zwiększenie wytrzymałości i odporności na zużycie metalu, a także nadanie odporności ogniowej i odporności na kwasy.
Istnieją takie rodzaje przetwarzania:
- Cementacja.
- Azotowanie.
- Węgloazotowanie.
- Pieczenie
Cementowanie stali to proces dodatkowej obróbki metalu węglem przed hartowaniem i odpuszczaniem. Po zabiegu wytrzymałość produktu zwiększa się przy skręcaniu i zginaniu.
Przed rozpoczęciem cementowania powierzchnia jest dokładnie czyszczona, a następnie pokrywana specjalnymi związkami. Procedura jest wykonywana po całkowitym wyschnięciu powierzchni.
Istnieje kilka rodzajów cementacji: ciecz, ciało stałe, gaz. W pierwszej formie stosuje się specjalny piec, w którym wlewa się 75% sody, 10% węglika krzemu, 15% chlorku sodu. Po czym produkt jest zanurzony w pojemniku. Proces odbywa się przez 2 godziny w temperaturze 850 ° C.
Twarde cementowanie jest wygodne do wykonania w warsztacie domowym. W tym celu należy użyć specjalnej pasty na bazie sody kalcynowanej, sadzy, kwasu szczawiowego sodu i wody. Powstałą kompozycję nakłada się na powierzchnię i czeka na suszenie. Następnie produkt umieszcza się w piecu na 2 godziny w temperaturze 900 ° C.
W cementacji gazowej stosuje się mieszaniny gazów zawierające metan. Procedura odbywa się w specjalnej komorze w temperaturze 900 ° C
Azotowanie stali to proces nasycania powierzchni metalu azotem przez ogrzewanie do 650 ° C w atmosferze amoniaku. Po obróbce stop zwiększa twardość, a także uzyskuje odporność na korozję. Azotowanie, w przeciwieństwie do cementowania, pozwala na utrzymanie wysokiej wytrzymałości w wysokich temperaturach. A także produkty nie wyginają się po ochłodzeniu. Azotowanie metali jest szeroko stosowane w przemyśle w celu nadania produktowi odporności na zużycie, zwiększenia twardości i ochrony przed korozją.
Węgloazotowanie stali polega na obróbce powierzchni węglem i azotem w wysokiej temperaturze z dalszym hartowaniem i odpuszczaniem. Procedurę można przeprowadzić w temperaturze 850 ° C w środowisku gazowym. Węgloazotowanie stosuje się do stali narzędziowych.
Przy wytaczaniu stali na powierzchnię metalu nakładana jest warstwa boru. Procedura odbywa się w temperaturze 910 ° C. Takie przetwarzanie jest wykorzystywane do zwiększenia trwałości matrycy i narzędzi wiertniczych.
Obróbka termomechaniczna
Przy stosowaniu tej metody należy stosować wysoką temperaturę i odkształcenie plastyczne. Istnieją następujące rodzaje obróbki termomechanicznej:
- Wysoka temperatura.
- Niska temperatura.
- Wstępne.
Podczas obróbki w wysokiej temperaturze odkształcenie metalu następuje po podgrzaniu. Stop ogrzewa się powyżej temperatury rekrystalizacji. Po tym następuje hartowanie z odpuszczaniem.
Wysokotemperaturowa obróbka metali:
- Zwiększa lepkość.
- Eliminuje kruchość odpuszczania.
Strukturalne, narzędziowe, węglowe, sprężynowe stale stopowe podlegają takiej obróbce.
Podczas przetwarzania w niskiej temperaturze kęs po schłodzeniu utrzymuje się w temperaturze poniżej wartości rekrystalizacji i powyżej przemiany martenzytycznej. Na tym etapie wykonaj odkształcenie plastyczne. Taka obróbka nie zapewnia stabilności metalu podczas odpuszczania, a do jego wdrożenia niezbędne jest mocne wyposażenie.
Do realizacji obróbki termomechanicznej konieczne jest użycie specjalnych urządzeń do ciśnienia, ogrzewania i chłodzenia przedmiotu.
Obróbka cieplna stopów nieżelaznych
Metale nieżelazne różnią się od siebie swoimi właściwościami, dlatego stosują własne rodzaje obróbki cieplnej. Aby wyrównać skład chemiczny miedzi, poddaje się wyżarzaniu rekrystalizacyjnemu. Mosiądz jest obrabiany w niskiej temperaturze (200 ° C). Brąz jest wyżarzany w 550 ° C Magnez jest utwardzany, wyżarzany i starzony, aluminium poddawane jest podobnej obróbce.
W metalurgii żelaza i metali nieżelaznych szeroko stosowane są różne rodzaje obróbki cieplnej metali. Służą do uzyskania pożądanych właściwości stopów, a także oszczędności. Dla każdej procedury i metalu wybierane są własne wartości temperatury.