Toplinska obrada čelika: opis, vrste

Značajke toplinske obrade

Da bi se dobila željena svojstva metalnog dijela, ona se podvrgava toplinskoj obradi. Tijekom tog procesa postoji materijalna promjena u strukturi.

Metalni proizvodi koji se koriste na farmi moraju biti otporni na vanjske utjecaje. Da bi se to postiglo, metal treba ojačati djelovanjem visoke temperature. Ovaj tretman mijenja oblik kristalne rešetke, smanjuje unutarnji stres i poboljšava njegova svojstva.

Vrste toplinske obrade čelika

Toplinska obrada čelika svodi se na tri stupnja: grijanje, namakanje i brzo hlađenje. Postoji nekoliko vrsta ovaj proces, ali glavne faze njih ostaju isti.

Postoje takve vrste toplinske obrade:

• Tehnički (kaljenje, kaljenje, kriogeno tretiranje, starenje).
• Termomehanički, koji koristi ne samo visoku temperaturu nego i fizički utjecaj na metal.
• Kemijsko-toplinski uključuje termičku obradu metala s naknadnim izlaganjem površini dušika, kroma ili ugljika.

prekaljivanje

Ovo je proizvodni proces zagrijavanja metala na određenu temperaturu, a potom usporeno hlađenje, što se prirodno javlja. Kao rezultat ovog postupka, heterogenost metala je eliminirana, unutarnji stres se smanjuje, a tvrdoća legure je smanjena, što uvelike olakšava njegovu obradu. Postoje dvije vrste žarenja: prva i druga vrsta.

Kada žarenje prve vrste, fazno stanje legure mijenja se neznatno. Sadrži sorte:

• Homogenizirana - temperatura je 1100-1200 ° C, a metal u dobi od 7 do 14 sati u takvim uvjetima.
• Rekristalizacija - temperatura žarenja od 100-200 ° C, ovaj se postupak koristi za zakovani čelik.

Tijekom žarenja druge vrste dolazi do promjene faze u metalu. Proces ima nekoliko vrsta:

• Puno žarenje - metal se zagrijava 25-40 ° C iznad kritične vrijednosti za ovaj materijal i hladi se posebnom brzinom.
• Nepotpuna - legura se zagrijava do kritične točke i dugo se hladi.
• Difuzija - žarenje se vrši na temperaturi od 1100-1200 ° C.
• Izotermno - zagrijavanje metala nastaje kao kod potpune žarenja, ali hlađenje ispod kritične temperature, hlađenje na otvorenom.
• Normalizirano - kompletno žarenje metala s hlađenjem u zraku.

kaljenje

Ovo je proces manipulacije metalom kako bi se postigla martenzitna transformacija, koja pruža povećanu čvrstoću i smanjenu plastičnost produkta. Tijekom gašenja, legura se zagrijava do kritične vrijednosti, kao kod žarenja, ali postupak hlađenja je mnogo brži i za to se koristi kupka s tekućinom. Postoji nekoliko vrsta kaljenja:

• Stvrdnjavanje u jednoj tekućini, za male dijelove, koristiti ulje, i za velike dijelove - vodu.
• Povremena gašenje - pad temperature dolazi u dvije faze: naglo hlađenje na temperaturu od 300 ° C, uz upotrebu vode, a zatim se stavlja u ulje ili na otvoreni zrak.
• Korak po korak - kad metal dostigne potrebnu temperaturu, hladi se u rastopljenim solima, a zatim na otvorenom.
• Izotermno - slično kao stupanj, razlikuje se u vremenu izlaganja.
• Stvrdnjavanje samotajnim otpuštanjem, legura se ne hladi, ostavljajući toplu krunicu u sredini. Kao rezultat toga, metal prima povećanu čvrstoću i visoku viskoznost. Ova kombinacija je izvrsna za udaraljke.

Neispravno učvršćivanje može dovesti do pojave takvih nedostataka:

• dekarbonizacije;
• pukotine;
• warpage ili remen.

Glavni razlog za remenice i pukotine je neravnomjerna promjena veličine dijela tijekom hlađenja ili grijanja. Mogu se pojaviti i s jakim povećanjem čvrstoće na određenim mjestima. Najbolji način izbjegavanja ovih problema je da se metal polako ohladi na vrijednost martenzitske transformacije.

Nasuprot i zakretanje dolaze kada se zakrivljeni dijelovi nejednako ohlade. Ove nedostatke su prilično male i mogu se ispraviti brušenjem. Preliminarno žarenje dijelova i njihovo postupno i ravnomjerno grijanje pomoći će izbjeći warpage.

Dekarburiranje metala nastaje kao posljedica izgaranja ugljika tijekom produženog zagrijavanja. Intenzitet procesa ovisi o temperaturi zagrijavanja, to je veći, to je brži proces. Za korekciju, dio se zagrijava u neutralnom mediju (prigušnica).

Ocalin na površini metala dovodi do izgaranja i deformacije produkta. To smanjuje brzinu zagrijavanja i otežava strojnu obradu. Ocalin je uklonjen kemijski ili mehanički. Da biste izbjegli njihov izgled, morate koristiti posebnu tijesto (100 g tekućeg stakla, 25 grama grafita, 75 g vatrostalne gline, 14 g boraks, 100 g vode, 30 g karborunda). Sastav se nanosi na proizvode i ostavi da se potpuno osuši, a zatim se zagrije kao i obično.

odmor

Omekšava učinak otvrdnjavanja, ublažava stres, smanjuje krhkost, povećava viskoznost. Oslobađanje se vrši zagrijavanjem dijela, otvrdnutom do kritične temperature. Ovisno o vrijednosti temperature, može se dobiti stanje spužve, martenzita, sorbitola. Oni se razlikuju od sličnih stanja u očvršćivanju svojstvima i strukturom, što je preciznije. To povećava duktilnost i čvrstoću legure. Metal s točkastom strukturom ima veću otpornost na udar.

Ovisno o temperaturi razlikuju takve vrste dopusta: niska, srednja, visoka.

Da biste odredili točnu temperaturu, upotrijebite shemu boja. Film željeznih oksida daje metal različitim bojama. Izgleda da se proizvod uklanja i zagrije na 210 ° C, dok se temperatura diže, debljina sloja se povećava.

Na niskoj temperaturi (temperatura do 300 ° C), martenzit ostaje u leguri, koji mijenja strukturu materijala. Osim toga, otpušta se željezni karbid. Time se povećava viskoznost čelika i smanjuje njegovu tvrdoću. Pri niskoj temperaturi metal se ohladi u solnim i uljnim kupeljima.

Visoko otpuštanje značajno poboljšava mehanička svojstva čelika, povećava viskoznost, duktilnost, čvrstoću. Naširoko se koristi za izradu opruga, šipki motora, kovanje teglenica, osovina automobila. Za fine zrnate legure od legure, kaljenje se vrši odmah nakon normalizacije.

Kako bi se povećala obradivost metala, normalizacija se vrši na visokoj temperaturi (970 ° C) što povećava tvrdoću. Da biste smanjili ovaj parametar, napravite visoki godišnji odmor.

Kriogeni tretman

Promjene u strukturi metala mogu se postići ne samo visokim temperaturama već i niskim temperaturama. Obrada legure na temperaturi ispod 0 ° C široko se koristi u različitim industrijama. Postupak se odvija na temperaturi od 195 ° C.

Prednosti kriogene obrade:

• Smanjuje količinu austenita, što daje stabilnost dimenzija dijelova.
• Ne zahtijeva naknadno puštanje, što skraćuje proizvodni ciklus.
• Nakon takve obrade, dijelovi su prikladniji za brušenje i poliranje.

Kemijska toplinska obrada

Kemijsko-termička obrada ne uključuje samo izloženost visokoj temperaturi, nego i kemijskoj. Rezultat ovog postupka je povećana čvrstoća i otpornost na habanje metala, kao i otpornost na vatru i kiselinu.

Postoje takve vrste obrade:

• Cementiranje.
• Nitriranja.
• Karbonitriranje.
• Boriding.

Cementacija čelika je proces dodatnog obrađivanja metala s ugljikom prije gašenja i kaljenja. Nakon postupka, izdržljivost proizvoda se povećava tijekom torzije i savijanja.

Prije početka karburiranja, površina se temeljito očisti, nakon čega se oblaže posebnim spojevima. Postupak se provodi nakon potpunog sušenja površine.

Postoji nekoliko vrsta carburization: tekućina, čvrsta, plin. Prvi tip koristi posebnu pećnicu-kupaonicu, u kojoj se pokriva 75% sode, 10% silicijskog karbida i 15% natrijevog klorida. Nakon toga, proizvod je uronjen u spremnik. Proces traje 2 sata na 850 ° C.

Pogodno je provesti tvrdo opterećenje u kućnoj radionici. Za to koristite poseban pasta na bazi kalciniranog sode, čađe, natrijeve oksalne kiseline i vode. Rezultirajući sastav se nanosi na površinu i smjesa se ostavi da se osuši. Nakon toga se proizvod stavlja u pećnicu 2 sata na temperaturi od 900 ° C.

Kada se ugljikovodik plina koristi mješavine plinova koji sadrže metan. Postupak se odvija u posebnoj komori na temperaturi od 900 ° C.

Nitriranje čelika je proces zasićenja metalne površine s dušikom zagrijavanjem na 650 ° C u atmosferi amonijaka. Nakon obrade, legura povećava tvrdoću i dobiva otpornost na koroziju. Nitriranje, za razliku od cementacije, omogućuje vam održavanje visoke čvrstoće pri visokim temperaturama. Isto tako, proizvodi se ne približavaju kada se ohlade. Nitriranje metala naširoko se koristi u industriji, čime se prenosi otpornost na habanje na proizvod, povećava tvrdoću i štiti od korozije.

Nitrocementacija čelika sastoji se od površinske obrade s ugljikom i dušikom na visokoj temperaturi uz daljnje gašenje i temperiranje. Postupak se može provesti pri temperaturi od 850 ° C u plinovitom mediju. Nitrocarburizacija se koristi za alatne čelike.

Kod boriranja čelika nanosi se sloj bora na površinu metala. Postupak se odvija pri temperaturi od 910 ° C. Ovaj tretman se koristi za povećanje trajnosti alata za bušenje i bušenje.

Termomehanička obrada

Kada koristite ovu metodu koriste se visoke temperature i plastična deformacija. Postoje takve vrste termomehaničke obrade:

• Visoke temperature.
• Niska temperatura.
• Preliminarni.

Kod visokotemperaturne obrade metalna deformacija dolazi nakon zagrijavanja. Legura se zagrijava iznad temperature rekristalizacije. Nakon toga se provodi kaljenje kaljenjem.

Metala s visokom temperaturom:

• Povećava viskoznost.
• Eliminira lomljenje kose.

Takva se obrada podvrgava konstrukciji, alatu, ugljiku, opruzi, legiranom čeliku.

U slučaju tretiranja s niskim temperaturama, predoblik nakon hlađenja se drži na temperaturi ispod vrijednosti rekristalizacije i iznad martenzitne transformacije. U toj se fazi obavlja plastična deformacija. Takva obrada ne daje stabilnost metalu tijekom kaljenja, a za njegovu primjenu potrebna je moćna oprema.

Za izvođenje termomehaničke obrade potrebno je koristiti posebne uređaje za tlačno, grijanje i hlađenje obratka.

Toplinska obrada neželjeznih legura

Obojeni metali razlikuju se u svojstvu jedni od drugih, stoga za njih koriste svoje vrste toplinske obrade. Za izjednačavanje kemijskog sastava bakra, podvrgava se rekristalizaciji žarenja. Mesing se obrađuje na niskoj temperaturi (200 ° C). Bronca se žaruje na 550 ° C. Magnezij je ugašen, premazan i odložen, aluminij je podvrgnut sličnom postupku.

U metalurškoj opremi i obojenih metala, naširoko se koriste različite vrste toplinske obrade metala. Koriste se za dobivanje željenih svojstava legura, kao i uštede troškova. Za svaki postupak i metal, odabiru se njezine temperaturne vrijednosti.