Характеристики топлинна обработка
За да се придадат желаните свойства на металната част, тя се подлага на топлинна обработка. По време на този процес има структурна промяна в материала .
Металните продукти, използвани в домакинството, трябва да бъдат устойчиви на външни влияния. За да се постигне това, металът трябва да бъде подсилен чрез излагане на висока температура. Такава обработка променя формата на кристалната решетка, намалява вътрешния стрес и подобрява нейните свойства.
Видове топлинна обработка на стомана
Термичната обработка на стоманата се редуцира до три етапа: отопление, задържане и бързо охлаждане. Има няколко вида на този процес, но основните им етапи остават същите.
Различават се следните видове топлинна обработка:
- Технически (закаляване, втвърдяване, криогенна обработка, стареене).
- Термомеханичен, при който се използва не само висока температура, но и физически ефекти върху метала.
- Химико-термичната включва топлинна обработка на метала с последващо излагане на повърхността с азот, хром или въглерод.
каляване
Това е производственият процес на нагряване на метала до предварително определена температура и след това бавно охлаждане, което се случва естествено. В резултат на тази процедура се елиминира хетерогенността на метала, намалява се вътрешното напрежение и намалява твърдостта на сплавта, което значително улеснява неговата обработка. Има два вида отгряване: първият и вторият вид.
При отгряване на първия вид фазовото състояние на сплавта се променя леко. Той има разновидности:
- Хомогенизирана - температурата е 1100−1200 ° C, металът е на възраст от 14-14 часа при такива условия.
- Рекристализация - температура на отгряване 100−200 ° C, тази процедура се използва за закованата стомана.
При отгряване на втория вид се случва промяна във фазата на метала. Процесът има няколко вида:
Пълно отгряване - металът се нагрява с 25–40 ° C над критичната стойност за този материал и се охлажда със специална скорост.- Непълна - сплавта се нагрява до критична точка и се охлажда дълго време.
- Дифузията - отгряване се извършва при температура 1100–1200 ° С.
- Изотермичното - нагряване на метала се осъществява както при пълно отгряване, но охлаждане под критичната температура, охлаждане на открито.
- Нормализиран - металът е напълно закален и охладен във въздуха.
закалка
Това е процесът на манипулиране на метали, за да се постигне мартензитна трансформация, която осигурява повишена здравина и намалена пластичност на продукта. По време на закаляването сплавта се нагрява до критична стойност, както при отгряване, но процесът на охлаждане се извършва много по-бързо и за това се използва баня с течност. Има няколко вида втвърдяване:
- Охлаждане в една течност, за малки части използвайте масло, а за големи части - вода.
- Прекъсващо втвърдяване - понижаването на температурата се осъществява в два етапа: бързо охлаждане до температура от 300 ° C, използване на вода и след това продуктът се поставя в масло или на открито.
- Стъпало - когато металът достигне желаната температура, той се охлажда в разтопени соли и след това на открито.
- Изотермична - подобна на скоростта, се различава по време на експозиция.
- Охлаждайки със самозалепване, сплавта не се охлажда напълно, оставяйки топла зона в средата. В резултат на това металът получава повишена здравина и висок вискозитет. Тази комбинация е чудесна за ударни инструменти.
Неправилното втвърдяване може да доведе до следните дефекти:
- декарбонизация;
- пукнатини;
- деформиране или каишки.
Основната причина за каишка и пукнатини - неравномерната промяна в размера на частта по време на охлаждане или отопление. Те могат да се появят и при рязко увеличаване на силата на определени места. Най-добрият начин да се избегнат тези проблеми е бавното охлаждане на метала до стойността на мартензитната трансформация.
Поводът и изкривяването се случват с неравномерно охлаждане на извитите части. Тези дефекти са сравнително малки и могат да бъдат коригирани чрез смилане. Предварителното отгряване на частите и тяхното постепенно и равномерно нагряване ще помогне да се избегне изкривяване.
Обезводняването на металите става в резултат на изгарянето на въглерод с продължително нагряване. Интензивността на процеса зависи от температурата на нагряване, колкото е по-висока, толкова по-бърз е процесът. За да се фиксира артикулът се загрява в неутрална среда (муфелна пещ).
Скалата на металната повърхност води до интоксикация и деформация на продукта. Това намалява скоростта на нагряване и прави механичната обработка по-трудна. Скалата се отстранява чрез химични или механични средства. За да се избегне появата им, трябва да използвате специална паста (100 г течно стъкло, 25 г графит, 75 г огнеупорна глина, 14 г боракс, 100 г вода, 30 г карборунд). Съставът се нанася върху продукта и се оставя да изсъхне напълно, след което се нагрява, както обикновено.
празник
Омекотява ефектите на втвърдяване, намалява стреса, намалява крехкостта, увеличава вискозитета. Ваканцията се извършва чрез нагряване на частта, закалена до критична температура. В зависимост от температурната стойност е възможно да се получат състояния на тростит, мартензит, сорбитол. Те се различават от подобни състояния при закаляване на свойствата и структурата, което е по-подчертано. Това увеличава еластичността и якостта на сплавта. Металът с пунктирана структура има по-голяма ударна якост.
В зависимост от температурата, тези видове празници се различават: ниско, средно, високо.
За точно определяне на температурата с помощта на цветна таблица. Филмът от железен оксид дава на метала различни цветове. Оказва се, че ако продуктът е чист от мащаба и се нагрява до 210 ° С, с увеличаване на температурата, дебелината на филма се увеличава.
При ниско темпериране (температури до 300 ° С) съставът на сплавта остава мартензит, което променя структурата на материала. Освен това се освобождава железен карбид. Това увеличава якостта на стоманата и намалява нейната твърдост. При ниско темпериране металът се охлажда в солни и маслени бани.
Високото темпериране значително подобрява механичните свойства на стоманата, повишава вискозитета, еластичността, здравината. Широко се използва за производството на пружини, двигателни пръти, ковашки матрици, оси на автомобили. За финозърнеста легирана стомана темперирането се извършва веднага след нормализирането.
За да се повиши обработваемостта на метала, неговата нормализация се извършва при висока температура (970 ° С), което увеличава твърдостта му. За да намалите този параметър, направете висока ваканция.
Криогенно лечение
Промените в структурата на метала могат да бъдат постигнати не само чрез висока температура, но и с ниска. Обработката на сплав при температури под 0 ° C се използва широко в различни индустрии. Процесът протича при температура 195 ° С.
Предимства на криогенната обработка:
- Намалява количеството аустенит, което прави размерите на частите стабилни.
- Не изисква последваща ваканция, която съкращава производствения цикъл.
- След тази обработка частите са по-податливи на шлайфане и полиране.
Химическа топлинна обработка
Химическата топлинна обработка включва не само излагане на висока температура, но и химически. Резултатът от тази процедура е повишена якост и износоустойчивост на метала, както и придаване на огнеустойчивост и устойчивост на киселина.
Има такива видове обработка:
- Циментация.
- Азотиране.
- Карбонитриране.
- Boriding.
Цементирането на стомана е процес на допълнителна обработка на метали с въглерод преди закаляване и темпериране. След процедурата издръжливостта на продукта се увеличава при усукване и огъване.
Преди началото на циментацията повърхността се почиства добре, след което се покрива със специални съединения. Процедурата се извършва след като повърхността е напълно суха.
Има няколко вида циментиране: течност, твърдо вещество, газ. В първата форма се използва специална пещ, в която се излива 75% сода, 10% силициев карбид, 15% натриев хлорид. След което продуктът се потапя в контейнер. Процесът протича в продължение на 2 часа при температура от 850 ° С.
Твърдата циментация е удобна за извършване в домашната работилница. За целта използвайте специална паста на основата на калцинирана сода, сажди, натриева оксалова киселина и вода. Полученият състав се нанася върху повърхността и се изчаква сушенето. След това продуктът се поставя в пещ за 2 часа при температура от 900 ° С.
При газовото циментиране се използват газови смеси, съдържащи метан. Процедурата се провежда в специална камера при температура от 900 ° С.
Стоманеното азотиране е процес на насищане на метална повърхност с азот чрез загряване до 650 ° С в атмосфера на амоняк. След обработка сплавта увеличава твърдостта си и също така придобива устойчивост на корозия. Азотирането, за разлика от циментацията, ви позволява да поддържате висока якост при високи температури. Също така продуктите не се изкривяват, когато се охладят. Металното нитриране се използва широко в промишлеността за придаване на износоустойчивост на продукта, повишаване на твърдостта и защита срещу корозия.
Карбонитрирането на стоманата се състои в третиране на повърхността с въглерод и азот при висока температура с по-нататъшно закаляване и темпериране. Процедурата може да се проведе при температура от 850 ° С в газообразна среда. Карбонитрирането се използва за инструменталните стомани.
При пробиване на стомана върху металната повърхност се нанася слой бор. Процедурата се провежда при температура 910 ° С. Такава обработка се използва за увеличаване на издръжливостта на инструменти за щанцоване и пробиване.
Термомеханична обработка
Когато се използва този метод, прилагайте висока температура и пластична деформация. Има такива видове термомеханична обработка:
- Висока температура.
- Ниска температура.
- Предварителен.
При високотемпературна обработка деформацията на метала се извършва след нагряване. Сплавта се загрява над температурата на рекристализация. След това се извършва втвърдяване с закаляване.
Високотемпературна обработка на метали:
- Увеличава вискозитета.
- Елиминира крехкостта на закаляване.
Структурни, инструментални, въглеродни, пружинни, легирани стомани се подлагат на такава обработка.
По време на нискотемпературна обработка заготовката след охлаждане се поддържа при температура под рекристализационната стойност и над мартензитната трансформация. На този етап правете пластична деформация. Такава обработка не дава стабилност на метала по време на закаляване, а за неговото прилагане е необходимо мощно оборудване.
За извършване на термомеханична обработка е необходимо да се използват специални устройства за налягане, загряване и охлаждане на детайла.
Термична обработка на цветни сплави
Цветните метали се различават по своите свойства един от друг, затова те прилагат свои собствени видове топлинна обработка. За изравняване на химичния състав на медта той се подлага на рекристализационен отгряване. Месингът се обработва при ниска температура (200 ° С). Бронзът се отгрява при 550 ° С. Магнезият се втвърдява, закалява и остарява, алуминият се подлага на подобно третиране.
В черната и цветната металургия широко се използват различни видове топлинна обработка на метали. Те се използват за получаване на желаните свойства на сплавите, както и за спестяване на разходи. За всяка процедура и метал се избират собствени температурни стойности.