Kas yra terminis apdorojimas?
Terminis apdorojimas reiškia metalo terminio apdorojimo procesą, kurio metu medžiaga kaitinama, izoliuojama ir aušinama kietoje būsenoje, kad būtų gauta numatoma organizacija ir savybės. Metalo terminio apdorojimo procesą galima apytikriai suskirstyti į integruotą terminį apdorojimą, paviršiaus terminį apdorojimą ir cheminį terminį apdorojimą trimis kategorijomis. Tas pats metalas, naudojant skirtingus terminio apdorojimo procesus, gali gauti skirtingas struktūras ir todėl turi skirtingas savybes.
Proceso funkcijos
Metalo terminis apdorojimas yra vienas iš svarbiausių mechaninės gamybos procesų, palyginti su kitais apdorojimo procesais, terminis apdorojimas paprastai nekeičia ruošinio formos ir bendros cheminės sudėties, bet keičia ruošinio paviršiaus cheminę sudėtį, pagerina ruošinio veikimą. Jis pasižymi tuo, kad pagerina vidinę ruošinio kokybę, kuri paprastai nėra matoma plika akimi.
Siekiant, kad metalo ruošinys turėtų reikiamas mechanines, fizines ir chemines savybes, be pagrįsto medžiagų pasirinkimo ir įvairių formavimo procesų, terminio apdorojimo procesas dažnai yra būtinas. Plienas yra plačiausiai naudojama medžiaga mašinų pramonėje, plieno mikrostruktūra yra sudėtinga, gali būti kontroliuojama termiškai apdorojant, todėl plieno terminis apdorojimas yra pagrindinis metalo terminio apdorojimo kiekis.
Be to, aliuminis, varis, magnis, titanas ir jų lydiniai taip pat gali pakeisti savo mechanines, fizines ir chemines savybes termiškai apdorojant, kad gautų skirtingas eksploatacines savybes.
Proceso veiksmai
- Normalizavimas: Normalizavimas yra ruošinys, pašildytas iki tinkamos temperatūros po aušinimo ore, normalizavimo efektas yra panašus į atkaitinimą, tačiau gauta organizacija yra smulkesnė, dažnai naudojama medžiagos pjovimo savybėms pagerinti ir kartais naudojama kai kurioms dalims su mažais reikalavimais kaip galutinis terminis apdorojimas.
- Gesinimas: gesinimas yra ruošinio kaitinimas ir laikymas vandenyje, aliejuje ar kitose neorganinėse druskose, organinio vandens tirpale ir kitame gesinimo terpėje greitas aušinimas. Po gesinimo plienas tampa kietas, bet tuo pačiu metu tampa trapus, siekiant laiku pašalinti trapumą, paprastai reikia laiku grūdintis.
- Grūdinimas: Siekiant sumažinti plieno trapumą, užgesinamas plienas ilgą laiką laikomas šiltai tinkamoje temperatūroje virš kambario temperatūros ir žemiau 650 ° C, o po to atvėsinamas, šis procesas vadinamas grūdinimu.
- Grūdinimas: reiškia sudėtinį terminio apdorojimo procesą, kurio metu gesinamos ir grūdinamos plieno arba plieno dalys. Grūdinimui naudojami plienai vadinami grūdinimo plienu. Paprastai tai reiškia vidutinio anglies struktūrinį plieną ir vidutinio anglies lydinio struktūrinį plieną.
- Cheminis terminis apdorojimas: reiškia metalo arba lydinio ruošinį, įdėtą į tam tikrą aktyviosios terpės terminio konservavimo temperatūrą, kad vienas ar keli elementai į jo paviršių pakeistų terminio apdorojimo proceso cheminę sudėtį, organizavimą ir našumą.
- Įprasti cheminio terminio apdorojimo procesai yra: karbiuravimas, nitridavimas, karbonitridavimas, aluminizavimas, boravimas ir pan. Cheminio terminio apdorojimo tikslas - pagerinti plieno paviršiaus kietumą, atsparumą dilimui, atsparumą korozijai, atsparumą nuovargiui ir atsparumą oksidacijai.
- Kieto tirpalo apdorojimas: reiškia terminio apdorojimo procesą, kai lydinys kaitinamas aukštoje temperatūroje vienfazis plotas, kad būtų palaikoma pastovi temperatūra, kad perteklinė fazė būtų visiškai ištirpinta kietame tirpale ir po to greitai atšaldoma, kad būtų gautas viršsotintas kietas tirpalas. Tirpalo apdorojimo tikslas daugiausia yra pagerinti plieno ir lydinio plastiškumą ir tvirtumą bei pasiruošti kritulių kietėjimui.
- Kritulių kietinimas (kritulių stiprinimas): reiškia metalą viršsotinto kieto tirpalo tirpinimo atominėje segregacijos zonoje ir (arba) ištirpinant matricoje disperguotas daleles, dėl kurių sukietėja terminio apdorojimo procesas. Tokie kaip austenitinis kritulių kiekis nerūdijantis plienas po tirpalo apdorojimo arba po šalto apdorojimo, esant 400 ~ 500 ° C arba 700 ~ 800 ° C kritulių kietėjimui, gali gauti didelį stiprumą.
- Senėjimo apdorojimas: reiškia lydinio ruošinį po tirpalo apdorojimo, šaltos plastinės deformacijos ar liejimo, kalimo, aukštesnės temperatūros ar kambario temperatūros palaikymo, jo veikimo, formos, dydžio pasikeitimo su laiku terminio apdorojimo proceso metu.
- Jei ruošinys kaitinamas iki aukštesnės temperatūros ir senėjimo procesas naudojamas ilgesnį laiką, tai vadinama dirbtinio senėjimo procedūra. Jei ruošinys ilgą laiką dedamas kambario temperatūroje arba natūraliomis sąlygomis, senėjimo reiškinys vadinamas natūraliu senėjimo gydymu. Senėjimo gydymo tikslas - pašalinti ruošinio vidinį įtempį, stabilizuoti struktūrą ir dydį bei pagerinti mechanines savybes.
- Kritinis skersmuo (kritinis skverbties skersmuo): Kritinis skersmuo reiškia didžiausią plieno skersmenį po gesinimo tam tikroje terpėje, kai širdis gauna visą martensitinę arba 50% martensitinę struktūrą, o kai kurių plieno kritinį skersmenį paprastai galima gauti atliekant kietumo bandymą aliejuje ar vandenyje.
- Antrinis kietėjimas: Kai kurie geležies ir anglies lydiniai (pvz., Greitaeigis plienas) turi būti grūdinti kelis kartus, prieš toliau gerinant jų kietumą. Šis kietėjimo reiškinys, vadinamas antriniu kietėjimu, atsiranda dėl specialių karbidų nusėdimo ir (arba) dėl dalyvavimo austenito transformacijoje į martensitą arba bainitą.
- Grūdinantis trapumas: reiškia grūdinto plieno, grūdinto tam tikrais temperatūros intervalais arba lėtai aušinamo nuo grūdinimo temperatūros per temperatūros intervalą, embrittlement reiškinį. Temper trapumas gali būti suskirstytas į pirmąjį nuotaikos trapumo tipą ir antrąjį nuotaikos trapumo tipą. Pirmasis grūdinimo trapumo tipas taip pat žinomas kaip negrįžtamas grūdinimo trapumas, dažniausiai atsiranda, kai grūdinimo temperatūra yra 250 ~ 400 °C, po to, kai išnyksta pakartotinis trapumas, pakartotinis grūdinimas šiame intervale, nebėra trapumo, antrasis grūdinimo trapumo tipas taip pat žinomas kaip grįžtamasis grūdinimo trapumas, Temperatūra yra 400 ~ 650 ° C, kai trapumas išnyksta po pašildymo, jis turėtų būti greitai aušinamas ir negali ilgai išlikti 400 ~ 650 °C diapazone arba lėtai aušinti, kitaip katalizinis reiškinys vėl atsiras. Temperamento trapumo atsiradimas yra susijęs su pliene esančiais lydiniais esančiais elementais, tokiais kaip manganas, chromas, silicis, nikelis sukels temperamento trapumo tendenciją, o molibdenas, volframas susilpnins trapumo tendenciją.
Technologinis procesas
Terminio apdorojimo procesas paprastai apima šildymą, izoliaciją, trijų procesų aušinimą, kartais tik dviejų procesų šildymą ir vėsinimą. Šie procesai yra tarpusavyje susiję ir nepertraukiami.
Šildymas yra vienas iš svarbiausių terminio apdorojimo darbų. Yra daug šildymo būdų metalo terminiam apdorojimui, anksčiausiai naudojamas anglis ir anglis kaip šilumos šaltiniai, o neseniai panaudotas skystas ir dujinis kuras. Elektros energijos naudojimas leidžia lengvai kontroliuoti šildymą ir neteršia aplinkos. Šie šilumos šaltiniai gali būti naudojami tiesioginiam šildymui arba netiesioginiam šildymui per išlydytas druskas ar metalus ir net plūduriuojančias daleles. Kai metalas kaitinamas, ruošinys yra veikiamas oro, dažnai atsiranda oksidacija ir dekarbonizacija (ty sumažėja plieno dalių paviršiaus anglies kiekis), o tai labai neigiamai veikia dalių paviršiaus savybes po terminio apdorojimo. Todėl metalas paprastai turi būti šildomas kontroliuojamoje atmosferoje arba apsauginėje atmosferoje, išlydytoje druskoje ir vakuume, taip pat gali būti apsaugotas dengimo ar pakavimo būdais. Šildymo temperatūra yra vienas iš svarbiausių terminio apdorojimo proceso parametrų, o šildymo temperatūros parinkimas ir kontrolė yra pagrindinė problema, užtikrinanti terminio apdorojimo kokybę. Šildymo temperatūra skiriasi priklausomai nuo apdorojamos metalinės medžiagos ir terminio apdorojimo tikslo, tačiau paprastai ji kaitinama virš fazės pokyčio temperatūros, kad būtų gautas aukštos temperatūros audinys. Be to, transformacija trunka tam tikrą laiką, todėl, kai metalo ruošinio paviršius pasiekia reikiamą šildymo temperatūrą, jis taip pat turi būti palaikomas šioje temperatūroje tam tikrą laiką, kad vidinė ir išorinė temperatūra būtų nuosekli, kad mikrostruktūra būtų visiškai transformuota, šis laikotarpis vadinamas laikymo laiku. Kai naudojamas didelio energijos tankio šildymas ir paviršiaus terminis apdorojimas, šildymo greitis yra labai greitas ir paprastai nėra laikymo laiko, o cheminio terminio apdorojimo laikymo laikas dažnai yra ilgesnis.
Aušinimas taip pat yra būtinas terminio apdorojimo proceso etapas, o aušinimo būdas skiriasi priklausomai nuo proceso, daugiausia siekiant kontroliuoti aušinimo greitį. Paprastai atkaitinimo aušinimo greitis yra lėčiausias, normalizavimo aušinimo greitis yra greitesnis, o ugnies aušinimo greitis yra greitesnis. Tačiau dėl skirtingų plieno tipų yra skirtingi reikalavimai, pavyzdžiui, ore kietas plienas gali būti sukietintas tuo pačiu aušinimo greičiu kaip ir normalizuojant
Proceso klasifikavimas
Metalo terminio apdorojimo procesą galima apytikriai suskirstyti į integruotą terminį apdorojimą, paviršiaus terminį apdorojimą ir cheminį terminį apdorojimą trimis kategorijomis. Pagal šildymo terpės šildymo temperatūrą ir skirtingus aušinimo būdus kiekvieną kategoriją galima suskirstyti į kelis skirtingus terminio apdorojimo procesus. Tas pats metalas, naudojant skirtingus terminio apdorojimo procesus, gali gauti skirtingas struktūras ir todėl turi skirtingas savybes. Plienas yra plačiausiai naudojamas metalas pramonėje, o plieno mikrostruktūra taip pat yra sudėtingiausia, todėl yra daug rūšių plieno terminio apdorojimo proceso, bendras terminis apdorojimas yra bendras ruošinio kaitinimas, o po to aušinimas tinkamu greičiu, siekiant gauti reikiamą metalografinę struktūrą, pakeisti jo bendras mechanines metalo terminio apdorojimo proceso savybes. Bendras plieno terminis apdorojimas turi keturis pagrindinius procesus: atkaitinimą, normalizavimą, ugnį ir grūdinimą.
Atkaitinimo tipai
Atkaitinimas yra terminio apdorojimo procesas, kurio metu ruošinys kaitinamas iki tinkamos temperatūros, laikomas tam tikrą laiką ir po to lėtai atvėsinamas
Yra daug plieno atkaitinimo procesų, kuriuos galima suskirstyti į dvi kategorijas pagal kaitinimo temperatūrą: vienas yra atkaitinimas virš kritinės temperatūros (Ac1 arba Ac3), taip pat žinomas kaip fazės pokyčių perkristalinimo atkaitinimas, įskaitant visišką atkaitinimą, nepilną atkaitinimą, sferoidizuojantį atkaitinimą ir difuzinį atkaitinimą (homogenizuojantį atkaitinimą); Kitas yra atkaitinimas žemiau kritinės temperatūros, įskaitant perkristalinimo atkaitinimą ir streso mažinimo atkaitinimą. Pagal aušinimo metodą atkaitinimą galima suskirstyti į izoterminį atkaitinimą ir nuolatinį aušinimo atkaitinimą.
•Visiškas atkaitinimas ir izoterminis atkaitinimas
Visiškas atkaitinimas ir svėrimas kristalizacijos atkaitinimas, paprastai vadinamas atkaitinimu, tai yra plienas arba plienas, pakankamai ilgą laiką kaitinamas iki Ac3 virš 20 ~ 30 ° C, kad organizacija po lėto aušinimo būtų visiškai austenizuojama, kad būtų gautas terminio apdorojimo procesas, artimas organizacijos pusiausvyrai. Šis atkaitinimas daugiausia naudojamas įvairių anglinių plienų ir legiruotųjų plienų, turinčių hipoutektoidinę sudėtį, kaltinius ir karštai valcuotus profilius, o kartais ir sąnarių konstrukcijoms, liejimui. Paprastai jis naudojamas kaip galutinis kai kurių ne sunkių dalių terminis apdorojimas arba kaip kai kurių ruošinių išankstinis terminis apdorojimas.
Sferoidizuojantis atkaitinimas daugiausia naudojamas pernelyg eutektoidiniam anglies plienui ir legiruotiems įrankių plienams (pvz., Plienui, naudojamam pjovimo įrankių, matavimo įrankių ir formų gamyboje). Jo pagrindinis tikslas yra sumažinti kietumą, pagerinti apdirbimą ir pasiruošti vėlesniam gesinimui.
•Sferoidizuojantis atkaitinimas
Gesinant dažniausiai naudojamos aušinimo terpės yra druskos vanduo, vanduo ir aliejus.
Sūrymo gesinimo ruošinys, lengvai gaunamas didelis kietumas ir lygus paviršius, nėra lengva gaminti minkštus taškus, kurie nėra kieti, tačiau lengva sukelti rimtą ruošinio deformaciją ir net įtrūkti. Aliejus, kaip gesinimo terpė, tinka tik kai kurių legiruotųjų plienų arba mažo dydžio anglinio plieno ruošinių, turinčių santykinai didelį peršaldyto austenito stabilumą, gesinimui.
Plieno grūdinimo paskirtis
- sumažinti trapumą, pašalinti arba sumažinti vidinį įtempį, plieno gesinimas po to, kai yra daug vidinio įtempio ir trapumo, pvz., Ne laiku grūdinant dažnai plieno deformacija ar net įtrūkimai.
- Norint gauti reikalingas ruošinio mechanines savybes, ruošinys po gesinimo kietumo yra aukštas ir trapus, kad atitiktų skirtingų įvairių ruošinių veikimo reikalavimus, kietumą galite reguliuoti per tinkamą grūdinimo koordinavimą, sumažinti trapumą, gauti reikiamą kietumą, plastiškumą.
- stabilus ruošinio dydis
- Kai kuriems legiruotiems plienams, kuriuos sunku sušvelninti atkaitinant, po gesinimo (arba normalizavimo) dažnai naudojamas aukštos temperatūros grūdinimas, kad plieno karbidai būtų tinkamai surinkti, o kietumas sumažinamas, kad būtų lengviau pjauti.
Deformacijų prevencija
- Pagrįstas medžiagų pasirinkimas. Sudėtingoms ir sudėtingoms formoms turėtų būti pasirinktas mikrodeformuotas štampinis plienas su gera medžiaga (pvz., oru užgesintas plienas), štampuotas plienas su rimtu karbido atskyrimu turėtų būti pagrįstai kaltas ir grūdintas termiškai apdorojamas, o kieto tirpalo dvigubas rafinavimo terminis apdorojimas gali būti atliekamas dideliam ir nekaltam štampuotam plienui.
- Pelėsių konstrukcijos dizainas turėtų būti pagrįstas, storis neturėtų būti per platus, forma turėtų būti simetriška, deformacijos dėsnis turėtų būti įvaldytas didelei deformacinei formai, apdorojimo pašalpa turėtų būti rezervuota, o kombinuota konstrukcija gali būti naudojama didelei, tiksliai ir sudėtingai formai.
- Tikslios kompleksinės pelėsių apskritys turėtų būti iš anksto termiškai apdorotos, kad būtų pašalintas likutinis stresas, susidarantis apdirbimo metu.
- Pagrįstas šildymo temperatūros pasirinkimas, šildymo greičio valdymas, lėtas šildymas, išankstinis pašildymas ir kiti subalansuoti šildymo būdai gali būti pritaikyti tikslioms ir sudėtingoms formoms, siekiant sumažinti pelėsių terminio apdorojimo deformaciją.
- Remiantis prielaida, kad užtikrinsite pelėsių kietumą, pabandykite naudoti išankstinį aušinimą, dalinį aušinimo gesinimą arba šilto gesinimo procesą
- Tikslioms ir sudėtingoms formoms, jei tai leidžia sąlygos, pabandykite naudoti vakuuminio šildymo gesinimą ir kriogeninį apdorojimą po gesinimo.
- Kai kurioms tikslioms ir sudėtingoms formoms, norint kontroliuoti formos tikslumą, gali būti naudojamas išankstinis terminis apdorojimas, terminis apdorojimas senėjimu, grūdinimas ir terminis apdorojimas amoniaku.
