Lai metāla sagatavei būtu nepieciešamā darba veiktspēja, termiskās apstrādes process bieži ir būtisks. Termiskās apstrādes process parasti ietver trīs sildīšanas, siltuma saglabāšanas un dzesēšanas procesus. Dažādu procesu dēļ to iedala rūdīšanā, rūdīšanā, normalizēšanā un atkvēlināšanā. Vai varat pateikt atšķirību?
01
Kas ir dzēšana?
Tērauda rūdīšana ir tāda, lai tēraudu uzkarsētu līdz temperatūrai, kas pārsniedz kritisko temperatūru Ac3 (hipoeutektoīdais tērauds) vai Ac1 (hipereutektoīdais tērauds), kādu laiku jāuztur silts, lai tas pilnībā vai daļēji austenitizētos, un pēc tam atdzesē ar dzesēšanas ātrums ir lielāks par kritisko dzesēšanas ātrumu. Termiskās apstrādes process ātrai un ātrai dzesēšanai zem Ms (vai izotermiskai Ms tuvumā) martensīta (vai bainīta) transformācijai. Parasti alumīnija sakausējuma, vara sakausējuma, titāna sakausējuma, rūdīta stikla un citu materiālu apstrādi ar cieto šķīdumu vai termiskās apstrādes procesu ar ātru dzesēšanas procesu sauc par dzēšanu.
Dzesēšanas mērķis:
1) Uzlabot metāla izstrādājumu vai detaļu mehāniskās īpašības. Piemēram: instrumentu, gultņu uc cietības un nodilumizturības uzlabošana, atsperu elastības robežas palielināšana, vārpstas daļu visaptverošo mehānisko īpašību uzlabošana utt.
2) Uzlabot dažu īpašu tēraudu materiāla īpašības vai ķīmiskās īpašības. Piemēram, nerūsējošā tērauda izturības pret koroziju uzlabošana, magnētiskā tērauda pastāvīgā magnētisma palielināšana utt.
Dzēšot un atdzesējot, papildus saprātīgai dzesēšanas līdzekļa izvēlei ir nepieciešamas arī pareizas dzēšanas metodes. Parasti izmantotās dzēšanas metodes galvenokārt ietver viena šķidruma dzēšanu, dubultā šķidruma rūdīšanu, pakāpenisko rūdīšanu, izotermisko rūdīšanu un daļēju rūdīšanu.
Tērauda sagatavēm pēc rūdīšanas ir šādas īpašības:
① Tiek iegūtas nelīdzsvarotas (tas ir, nestabilas) struktūras, piemēram, martensīts, bainīts un saglabātais austenīts.
② Ir liels iekšējais spriegums.
③ Mehāniskās īpašības nevar atbilst prasībām. Tāpēc tērauda sagataves pēc rūdīšanas parasti ir jārūda.
02
Kas ir rūdīšana?
Rūdīšana ir termiskās apstrādes process, kurā rūdīti metāla izstrādājumi vai detaļas tiek uzkarsētas līdz noteiktai temperatūrai, bet pēc tam pēc noteikta laika noturēšanas tos noteiktā veidā atdzesē. Rūdīšana ir darbība, ko veic tūlīt pēc rūdīšanas, un parasti tā ir pēdējā sagataves termiskā apstrāde. Process, tāpēc kopīgo dzēšanas un rūdīšanas procesu sauc par galīgo apstrādi.
Rūdīšanas un rūdīšanas galvenais mērķis ir:
1) Samaziniet iekšējo stresu un samaziniet trauslumu. Rūdītajām daļām ir liels spriegums un trauslums. Ja tie nav laikus rūdīti, tie bieži deformējas vai pat saplaisās.
2) Noregulējiet sagataves mehāniskās īpašības. Pēc rūdīšanas sagatavei ir augsta cietība un augsts trauslums. Lai izpildītu dažādu sagatavju atšķirīgās veiktspējas prasības, to var pielāgot ar rūdīšanu, cietību, izturību, plastiskumu un stingrību.
3) Stabils sagataves izmērs. Metalogrāfisko struktūru var stabilizēt ar atlaidināšanu, lai nodrošinātu, ka turpmākās lietošanas laikā nenotiks deformācija.
4) Uzlabojiet dažu leģēto tēraudu griešanas veiktspēju.
Rūdīšanas loma ir:
① Uzlabojiet struktūras stabilitāti, lai apstrādājamā detaļa lietošanas laikā vairs netiktu pakļauta audu transformācijai, lai sagataves ģeometriskais izmērs un veiktspēja paliktu stabili.
② Novērsiet iekšējo spriegumu, lai uzlabotu sagataves veiktspēju un stabilizētu sagataves ģeometriskos izmērus.
③ Pielāgojiet tērauda mehāniskās īpašības, lai tās atbilstu lietošanas prasībām.
Iemesls, kāpēc rūdīšanai ir šādas sekas, ir tas, ka, paaugstinoties temperatūrai, atomu aktivitāte palielinās, un dzelzs, oglekļa un citu sakausējošo elementu atomi tēraudā var ātri izkliedēties, lai realizētu atomu pārkārtošanos, tādējādi padarot tos nestabilus. Nelīdzsvarota organizācija pakāpeniski pārtop stabilā līdzsvarotā organizācijā. Iekšējā sprieguma atvieglošana ir saistīta arī ar metāla stiprības samazināšanos, paaugstinoties temperatūrai. Parasti, kad tērauds tiek rūdīts, cietība un izturība samazinās, un plastika palielinās. Jo augstāka ir rūdīšanas temperatūra, jo lielākas ir šo mehānisko īpašību izmaiņas. Daži leģētie tēraudi ar augstu leģējošo elementu saturu, rūdot noteiktā temperatūras diapazonā, izgulsnēs dažus smalkgraudainus metālu savienojumus, kas palielinās stiprību un cietību. Šo parādību sauc par sekundāro sacietēšanu.
Rūdīšanas prasības: sagataves ar dažādu pielietojumu ir jārūda dažādās temperatūrās, lai tās atbilstu lietošanas prasībām.
① Griešanas instrumenti, gultņi, karburētas un rūdītas daļas un virsmas rūdītās daļas parasti tiek rūdītas temperatūrā, kas zemāka par 250 grādiem. Pēc rūdīšanas zemā temperatūrā cietība īpaši nemainās, iekšējais spriegums samazinās, un stingrība nedaudz uzlabojas.
② Atspere tiek rūdīta vidējā temperatūrā pie 350-500 grādiem, lai iegūtu augstu elastību un nepieciešamo stingrību.
③ Detaļas, kas izgatavotas no vidēja oglekļa strukturālā tērauda, parasti tiek rūdītas augstā temperatūrā 500-600 ° C, lai iegūtu labu stiprības un stingrības kombināciju.
Kad tērauds tiek rūdīts aptuveni 300 grādu temperatūrā, tā trauslums bieži palielinās. Šo parādību sauc par pirmo rūdījuma trausluma veidu. Parasti to nevajadzētu rūdīt šajā temperatūras diapazonā. Daži vidēja oglekļa sakausējuma strukturālie tēraudi arī var kļūt trausli, ja tos pēc rūdīšanas augstā temperatūrā lēnām atdzesē līdz istabas temperatūrai. Šo parādību sauc par otro trausluma veidu. Molibdēna pievienošana tēraudam vai atdzesēšana eļļā vai ūdenī rūdīšanas laikā var novērst otrā veida rūdīšanas trauslumu. Šo trauslumu var novērst, atkārtoti uzsildot otrā veida rūdītā trauslo tēraudu līdz sākotnējai rūdīšanas temperatūrai.
Ražošanā tas bieži vien ir balstīts uz prasībām attiecībā uz sagataves veiktspēju. Atbilstoši dažādām sildīšanas temperatūrām rūdīšanu iedala zemas temperatūras rūdīšanā, vidējas temperatūras rūdīšanā un rūdīšanā augstā temperatūrā. Termiskās apstrādes process, kas apvieno rūdīšanu un sekojošu rūdīšanu augstā temperatūrā, tiek saukts par rūdīšanu un rūdīšanu, tas ir, tam ir laba plastika un stingrība, vienlaikus ar augstu izturību.
1) Rūdīšana zemā temperatūrā: 150-250 grādi, M reizes, samazina iekšējo spriegumu un trauslumu, uzlabo plastmasas stingrību, ir lielāka cietība un nodilumizturība. Izmanto mērinstrumentu, nažu un rites gultņu u.c. izgatavošanai.
2) Rūdīšana vidējā temperatūrā: 350-500 grāds, T laiks, ar augstu elastību, noteiktu plastiskumu un cietību. Izmanto atsperu, kalšanas presformu u.c.
3) Augstas temperatūras rūdīšana: 500-650 grāds, S rūdīšana, ar labām visaptverošām mehāniskajām īpašībām. Izmanto, lai izgatavotu zobratus, kloķvārpstas utt.
03
Kas ir normalizēšanās?
Normalizācija ir termiskā apstrāde, kas uzlabo tērauda stingrību. Pēc tam, kad tērauda elements ir uzkarsēts līdz 30-50 grādiem virs Ac3 temperatūras, tas tiek turēts kādu laiku un pēc tam atdzesēts ar gaisu. Galvenā iezīme ir tāda, ka dzesēšanas ātrums ir ātrāks nekā atkausēšana un zemāks nekā dzēšana. Normalizācijas laikā tērauda kristāla graudi var tikt attīrīti nedaudz ātrākā dzesēšanā, ne tikai var iegūt apmierinošu stiprību, bet arī ievērojami uzlabot stingrību (AKV vērtību), samazināt komponentu plaisāšanas tendenci. Pēc dažām zema leģētā karsti velmēta tērauda plāksnēm tiek normalizēti zema leģētā tērauda kalumi un lējumi, var ievērojami uzlabot materiāla visaptverošās mehāniskās īpašības, kā arī tiek uzlabota griešanas veiktspēja.
Normalizēšanai ir šādi mērķi un lietojumi:
① Hipoeutektoīdajam tēraudam tiek izmantota normalizēšana, lai novērstu lējumu, kalumu un metinājumu pārkarsēto rupjo graudu struktūru un Vidmanštata struktūru, kā arī velmēto materiālu lentveida struktūru; rafinēti graudi; un to var izmantot kā iepriekšēju termisko apstrādi pirms dzēšanas.
② Hipereutektoīdajam tēraudam normalizēšana var likvidēt retikulāro sekundāro cementītu un attīrīt perlītu, kas ne tikai uzlabo mehāniskās īpašības, bet arī atvieglo turpmāko sferoidizējošo atkvēlināšanu.
③ Zema oglekļa satura dziļi stieptām plānām tērauda plāksnēm normalizēšana var novērst brīvo cementītu uz graudu robežām, lai uzlabotu to dziļi stiepšanas īpašības.
④ Tēraudam ar zemu oglekļa saturu un zemu leģētu tēraudu izmantojiet normalizēšanu, lai iegūtu smalkāku perlīta struktūru, palielinātu cietību līdz HB140-190, izvairītos no "pielipšanas naža" parādības griešanas laikā un uzlabotu apstrādājamība . Vidēja oglekļa tēraudam, kad var izmantot gan normalizēšanu, gan atlaidināšanu, ir ekonomiskāk un ērtāk izmantot normalizēšanu.
⑤ Parastam vidēja oglekļa satura tēraudam rūdīšanas un augstas temperatūras rūdīšanas vietā var izmantot normalizēšanu, ja mehāniskās īpašības nav augstas, kas ir ne tikai viegli lietojams, bet arī stabilizē tērauda struktūru un izmēru.
⑥ Normalizēšana augstā temperatūrā (150-200 grādu virs Ac3) var samazināt lējumu un kalumu sastāva segregāciju augstā difūzijas ātruma dēļ augstā temperatūrā. Rupjos graudus pēc normalizācijas augstā temperatūrā var attīrīt, pēc tam normalizējot otrā zemākā temperatūrā.
⑦ Dažiem zema un vidēja oglekļa sakausējuma tēraudiem, ko izmanto tvaika turbīnās un katlos, bieži izmanto normalizēšanu, lai iegūtu bainīta struktūru, un pēc tam rūdīt augstā temperatūrā. Tam ir laba šļūdes pretestība, ja to lieto 400-550 grādu temperatūrā.
⑧ Papildus tērauda detaļām un tērauda izstrādājumiem normalizēšanu plaši izmanto arī kaļamā čuguna termiskajā apstrādē, lai iegūtu perlīta matricu un uzlabotu kaļamā čuguna izturību.
Tā kā normalizēšanu raksturo gaisa dzesēšana, apkārtējās vides temperatūra, sakraušanas metode, gaisa plūsma un sagataves izmērs ietekmē struktūru un veiktspēju pēc normalizēšanas. Normalizēto struktūru var izmantot arī kā leģētā tērauda klasifikācijas metodi. Parasti leģētos tēraudus iedala perlīta tēraudā, beinīta tēraudā, martensīta tēraudā un austenīta tēraudā atbilstoši mikrostruktūrai, kas iegūta, karsējot paraugu ar diametru no 25 mm līdz 900 grādiem un atdzesējot gaisu.
04
Kas ir atkausēšana?
Rūdīšana ir metāla termiskās apstrādes process, kurā metālu lēnām uzsilda līdz noteiktai temperatūrai, tur pietiekami ilgu laiku un pēc tam atdzesē ar atbilstošu ātrumu. Atlaidināšanas termiskā apstrāde ir sadalīta pilnīgā atlaidināšanā, nepilnīgā atkausēšanā un spriedzes mazināšanas atlaidināšanā. Atkvēlināto materiālu mehāniskās īpašības var noteikt ar stiepes testu vai cietības testu. Daudzi tērauda izstrādājumi tiek piegādāti atlaidināšanas un termiskās apstrādes stāvoklī. Rokvela cietības testeri var izmantot, lai pārbaudītu tērauda cietību. Plānākām tērauda plāksnēm, tērauda sloksnēm un plānsienu tērauda caurulēm HAT cietības pārbaudei var izmantot virsmas Rockwell cietības testerus. .
Atkausēšanas mērķis ir:
① Uzlabot vai novērst dažādus konstrukcijas defektus un atlikušos spriegumus, ko izraisa tērauda liešana, kalšana, velmēšana un metināšana, kā arī novērst sagatavju deformāciju un plaisāšanu.
② Mīkstiniet apstrādājamo priekšmetu griešanai.
③ Graudu rafinēšana un struktūras uzlabošana, lai uzlabotu sagataves mehāniskās īpašības.
④ Veikt organizatorisko sagatavošanos galīgajai termiskajai apstrādei (rūdīšana, rūdīšana).
Parasti izmantotie atkausēšanas procesi ir:
① Pilnībā atkausēta. To izmanto, lai uzlabotu rupju pārkarsētu struktūru ar vājām mehāniskām īpašībām pēc vidēja un zema oglekļa satura tērauda liešanas, kalšanas un metināšanas. Sildiet apstrādājamo priekšmetu līdz 30-50 grādiem virs temperatūras, kurā ferīts pilnībā pārvēršas austenītā, kādu laiku turiet to siltu un pēc tam lēnām atdzesējiet ar krāsni. Dzesēšanas procesā austenīts atkal pārveidosies, padarot tērauda konstrukciju plānāku.
② Sferoidizējošā atkausēšana. To izmanto, lai samazinātu instrumentu tērauda un gultņu tērauda augsto cietību pēc kalšanas. Apstrādājamo priekšmetu uzkarsē līdz 20-40 grādiem virs temperatūras, pie kuras tērauds sāk veidoties austenīts, un pēc tam lēnām atdzesē pēc siltuma saglabāšanas. Atdzesēšanas procesā slāņveida cementīts perlītā kļūst sfērisks, tādējādi samazinot cietību.
③ Izotermiskā atkausēšana. To izmanto, lai samazinātu dažu leģētu konstrukciju tēraudu augsto cietību ar augstu niķeļa un hroma saturu griešanai. Parasti to vispirms ātrāk atdzesē līdz visnestabilākajai austenīta temperatūrai, un austenīts tiek pārveidots par troostītu vai sorbītu uz atbilstošu laiku, un cietību var samazināt.
④ Rekristalizācijas atkausēšana. To izmanto, lai novērstu metāla stieples un plānās plāksnes sacietēšanas parādību (cietības palielināšanos un plastiskuma samazināšanos) aukstās vilkšanas un aukstās velmēšanas procesā. Sildīšanas temperatūra parasti ir par 50-150 grādiem zemāka par temperatūru, kurā tērauds sāk veidoties austenīts. Tikai tādā veidā var novērst darba cietināšanas efektu un mīkstināt metālu.
⑤ Grafitizācijas atkausēšana. To izmanto, lai čugunu, kas satur lielu daudzumu cementīta, pārvērstu kaļamā čugunā ar labu plastiskumu. Procesa darbība ir uzsildīt lējumu līdz aptuveni 950 grādiem, uzturēt to siltu noteiktu laiku un pēc tam pareizi atdzesēt, lai sadalītos cementīts, veidojot flokulējoša grafīta grupu.
⑥ Difūzijas atkausēšana. To izmanto, lai homogenizētu sakausējumu lējumu ķīmisko sastāvu un uzlabotu to veiktspēju. Metode ir uzsildīt lējumu līdz augstākajai iespējamajai temperatūrai bez kausēšanas un ilgstoši uzturēt to siltu, un pēc tam lēni atdzesēt pēc tam, kad dažādu elementu difūzija sakausējumā ir vienmērīgi sadalīta.
⑦ Sprieguma mazināšanas rūdīšana. Izmanto, lai novērstu tērauda lējumu un metinājumu iekšējo spriegumu. Dzelzs un tērauda izstrādājumiem, kas uzkarsēti līdz 100-200 grādiem zem temperatūras, kurā sāk veidoties austenīts, dzesēšana gaisā pēc siltuma saglabāšanas var novērst iekšējo spriegumu
