Od teraz w budownictwie można stosować tylko materiały o wysokiej wytrzymałości i wysokiej jakości. I właśnie, aby zmienić naturalne właściwości metalu, stosuje się różne metody obróbki cieplnej, takie jak wyżarzanie metali, które mogą znacznie zwiększyć jego wytrzymałość i obrabialność.
Czym jest wyżarzanie
Wyżarzanie jest jedną z metod obróbki cieplnej metalu i stali. Opiera się na ogrzewaniu do bardzo wysokich temperatur. Oznacza to, że metal jest podgrzewany do pożądanej temperatury, w zależności od celu i sposobu, utrzymywany w tym stanie przez pewien czas, a następnie stopniowo chłodzony.
Wyżarzanie można przeprowadzić w wielu różnych przypadkach. Na przykład za najbardziej podstawowy. Zazwyczaj jest przeprowadzana w następujących celach:
- w celu zmniejszenia wewnętrznego naprężenia metalu, które może wystąpić w wyniku kucia, w inny sposób wpływając na to, lub obróbki;
- poprawić właściwości mechaniczne i wytrzymałość metalu;
- aby zapewnić jednolitość jego struktury;
- w celu poprawy ciągliwości, co jest bardzo ważne podczas przetwarzania;
- aby zwiększyć poziom odporności i wytrzymałości itp.
Rodzaje funkcji
W zależności od celu i celu wyżarzania mogą występować następujące odmiany:
- kompletne i niekompletne;
- rekrystalizacja;
- dyfuzja;
- izotermiczny;
- sferoidyzacja;
- normalizacja itp.
Przyjrzyj się bliżej niektórym z nich.
Pełna technologia wyżarzania
Pełne wyżarzanie jest przeprowadzane w celu szlifowania ziarna i poprawy jakości obróbki za pomocą narzędzi tnących, jak również w celu wyeliminowania napięć wewnętrznych. Poddaje się go produktom ze stopu hipoeutektoidalnego lub stali, który zawiera węgiel w ilości nieprzekraczającej 0, 8%. Takie produkty obejmują części kute i odlewane.
W odniesieniu do technologii: produkt jest poddawany działaniu ciepła, które osiąga punkt krytyczny około 20–50 stopni, z symbolem A3. Następnie jest utrzymywany w tym stanie tak długo, jak to konieczne, i powoli chłodzony. Temperatura ogrzewania jest określana w zależności od rodzaju stali zgodnie ze schematem stanu. Dla każdego rodzaju stali istnieją pewne temperatury, w których osiągany jest wymagany stopień ogrzewania. Te wartości można znaleźć w tabelach referencyjnych.
Czas chłodzenia jest również podyktowany strukturą i składem stali, na przykład produkty ze stali węglowej są chłodzone przy 180–200 stopni na godzinę, niskostopowe części stalowe są chłodzone przy 90 stopniach na godzinę, stal wysokostopowa, jeśli jest całkowicie wyżarzona, chłodzona jeszcze wolniej - 50 stopni godzina Ponieważ wyroby ze stali wysokostopowej są często poddawane innej obróbce cieplnej, są jednak izotermiczne.
Ze względu na całkowite wyżarzanie, niejednorodna struktura stali węglowej i podeutektoidalnej, składająca się z dużych i małych ziaren i często nie spełniająca jej właściwości mechanicznych, staje się jednorodna i podatna na przetwarzanie. W tym celu przeprowadzane jest całkowite wyżarzanie.
Cechy i cel niepełnego wyżarzania
Jeżeli całkowite wyżarzanie jest przeznaczone dla produktów, które nie spełniają żadnych wymagań, wówczas niepełne przeprowadza się na tych samych obiektach o mniej lub bardziej zadowalających właściwościach mechanicznych. Oznacza to, że w wyniku niekompletnej obróbki cieplnej zmieni się tylko struktura perlitu metalu, natomiast ferryt pozostanie niezmieniony. „Perlit” w języku francuskim oznacza „perła”, jest częścią struktury stali, żeliwa i innych stopów żelazo-węglowych. Perlit składa się z ferrytu i cementytu, tworząc mieszaninę eutektoidalną. Innymi słowy, głównym celem jest uczynienie stali tak miękkiej i plastycznej, jak to możliwe.
Technologicznie proces niepełnego wyżarzania charakteryzuje się stopniem ogrzewania, w tym przypadku osiąga punkt krytyczny o 30–50 stopni wyższy niż A1. Temperatura ogrzewania sięga 770 stopni, stopniowe chłodzenie następuje z prędkością 60 stopni na godzinę: najpierw w piekarniku do 600 stopni, a następnie na świeżym powietrzu.
Taka obróbka cieplna jest również stosowana do stali eutektoidalnej i stopowej. Nagrzewa się do punktu krytycznego Ac1, przekraczając 10–30 stopni. W wyniku tego ogrzewania następuje rekrystalizacja stopu, która z kolei przyczynia się do tworzenia kulistego kształtu perlitu. Proces ten nazywany jest również sferoidyzacją.
Rekrystalizacja i dyfuzja
- Wyżarzanie rekrystalizacyjne przeprowadza się w celu przywrócenia sieci krystalicznej, przerwanej w wyniku deformacji stali. Deformacja prowadzi do hartowania roboczego, któremu towarzyszy spadek plastyczności, stal staje się bardzo sztywna, co uniemożliwia jej przetwarzanie. Odkształcona stal nagrzewa się do 650–680 stopni, w wyniku czego ziarna ferrytu i perlitu, które są w stanie rozciągniętym na bok odkształcenia, są równomiernie rozłożone, przywracając sieć krystaliczną i przywracając stal do plastyczności i miękkości.
- Wyżarzanie dyfuzyjne przeprowadza się w celu wyrównania jednorodności strukturalnej na poziomie chemicznym, to znaczy atomowym. Taka potrzeba może pojawić się podczas krzepnięcia odlewanych wlewków, w przeciwnym razie efekt ten nazywany jest segregacją dendrytyczną. Homogenizacja lub wyżarzanie dyfuzyjne umożliwia wyeliminowanie segregacji dendrytycznej poprzez przeniesienie atomów zanieczyszczeń z części o wysokich stężeniach do części, w której ich brakuje, wyrównując w ten sposób strukturę chemiczną.
Aby proces ten przebiegał pomyślnie, ogrzewanie przeprowadza się w bardzo wysokich temperaturach, z dłuższym czasem przetrzymywania i powolnym chłodzeniem, w przeciwieństwie do gatunków omówionych powyżej. Oznacza to, że te temperatury przekraczają 1000 stopni, czas ekspozycji jest dłuższy niż 12 godzin.
Cel wyżarzania izotermicznego i normalizacji
Wyżarzanie izotermiczne jest stosowane do stali wysokostopowych i wysokochromowych. Jego cechą jest ogrzewanie metalu 30–50 stopni powyżej punktu krytycznego Ac3 oraz przyspieszone chłodzenie do temperatury utrzymywania poniżej punktu krytycznego A1, a następnie naturalne chłodzenie na wolnym powietrzu.
Ten typ daje kilka widocznych korzyści, z których pierwsza ma miejsce w czasie, to znaczy cały proces - od ogrzewania, przez utrzymywanie do chłodzenia - zajmuje znacznie mniej czasu niż etap chłodzenia części piecem. Drugą zaletą jest to, że dzięki ekspozycji izotermicznej i szybkiemu chłodzeniu uzyskuje się bardziej gładką i jednolitą strukturę na odcinku części.
- Normalizacja Proces normalizacji jest przeprowadzany jako półprodukt przed przetwarzaniem i utwardzaniem w celu wyeliminowania utwardzania roboczego i naprężeń wewnętrznych. Stal podeutektoidalna jest podgrzewana do krytycznego punktu Ac3 o 30–50 stopni wyżej, stopniowo chłodzonego na wolnym powietrzu. Ponadto, w przeciwieństwie do wyżarzania podczas normalizacji, zachodzi przechłodzenie, dzięki któremu uzyskuje się bardziej jednolitą drobną i drobnoziarnistą strukturę.
- Konsekwencje normalizacji . Znacznie zwiększa wytrzymałość i wytrzymałość stali. Normalizacja przebiega znacznie szybciej niż wyżarzanie, a jej wydajność jest znacznie wyższa. Dlatego zaleca się normalizację stali zawierającej węgiel w jej składzie, a nie wyżarzanie.