Značilnosti toplotne obdelave
Za doseganje želenih lastnosti kovinskega dela je izpostavljena toplotni obdelavi. Med tem postopkom je prišlo do strukturne spremembe materiala .
Kovinski izdelki, ki se uporabljajo v gospodinjstvu, morajo biti odporni na zunanje vplive. Da bi to dosegli, je treba kovino okrepiti z izpostavljenostjo visoki temperaturi. Takšna obdelava spremeni obliko kristalne rešetke, zmanjša notranje napetosti in izboljša njene lastnosti.
Vrste toplotne obdelave jekla
Toplotna obdelava jekla se zmanjša na tri stopnje: ogrevanje, zadrževanje in hitro hlajenje. Obstaja več vrst tega procesa, vendar njihove glavne faze ostajajo enake.
Te vrste toplotne obdelave se razlikujejo:
- Tehnični (kaljenje, strjevanje, kriogena obdelava, staranje).
- Termomehanska, pri kateri se ne uporablja samo visoka temperatura, temveč tudi fizikalni učinki na kovino.
- Kemijsko-termična toplotna obdelava kovine s poznejšo izpostavljenostjo površini z dušikom, kromom ali ogljikom.
Žarjenje
To je proizvodni proces segrevanja kovine na vnaprej določeno temperaturo in nato počasno hlajenje, ki se pojavlja naravno. Kot rezultat tega postopka se izloči heterogenost kovine, zmanjša notranja napetost in zmanjša trdota zlitine, kar močno olajša njegovo obdelavo. Obstajata dve vrsti žarjenja: prva in druga vrsta.
Med žarjenjem prve vrste se fazno stanje zlitine nekoliko spremeni. Ima sorte:
- Homogenizirana - temperatura je 1100−1200 ° C, kovina je v takih razmerah star od 7 do 14 ur.
- Prekristalizacija - temperatura žarjenja 100−200 ° C, ta postopek se uporablja za kovičeno jeklo.
Po žarjenju druge vrste se v kovini pojavi fazna sprememba. Postopek ima več vrst:
Polno žarjenje - kovina se segreje za 25–40 ° C nad kritično vrednostjo za ta material in se ohladi s posebno hitrostjo.- Nepopolna - zlitina se segreje do kritične točke in se dolgo ohladi.
- Difuzija - žarjenje se izvaja pri temperaturi 1100–1200 ° C.
- Izotermno - segrevanje kovine se pojavi kot pri popolnem žarjenju, vendar hlajenje pod kritično temperaturo, ohlajanje na prostem.
- Normalizirana - kovina je v celoti žarjena in ohlajena na zraku.
Utrjevanje
To je postopek obdelave kovin, da se doseže martenzitska transformacija, ki zagotavlja večjo moč in zmanjšano duktilnost izdelka. Med kaljenjem se zlitina segreje na kritično vrednost, kot pri žarjenju, vendar se postopek hlajenja opravi veliko hitreje in za to se uporabi kopel s tekočino. Obstaja več vrst utrjevanja:
- Kaljenje v eni tekočini, za majhne dele uporablja olje, in za velike dele - vodo.
- Prekinjeno utrjevanje - znižanje temperature poteka v dveh fazah: hitro hlajenje na temperaturo 300 ° C, uporaba vode, nato pa se proizvod da v olje ali na prostem.
- Stopala - ko kovina doseže zahtevano temperaturo, se ohladi v staljenih solih in nato na prostem.
- Izotermičen - podobno hitrosti se razlikuje v času izpostavljenosti.
- Kaljenje s samo-tempering, zlitine ni popolnoma ohladi, tako da vroče območje v sredini. Kot rezultat, kovina dobi povečano trdnost in visoko viskoznost. Ta kombinacija je odlična za tolkala.
Nepravilno utrjevanje lahko povzroči naslednje napake:
- razogljičenje;
- razpoke;
- upogibanje ali povodci.
Glavni vzrok vrvice in razpoke - neenakomerna sprememba velikosti dela med hlajenjem ali ogrevanjem. Pojavijo se lahko tudi z močnim povečanjem moči na določenih mestih. Najboljši način, da se izognemo tem težavam, je počasi ohladiti kovino na vrednost martenzitske transformacije.
Povodec in upogibanje poteka z neenakomernim hlajenjem ukrivljenih delov. Te napake so dokaj majhne in jih je mogoče popraviti z brušenjem. Predhodno kaljenje delov in njihovo postopno in enakomerno segrevanje pomagata preprečiti popačenje.
Dekarburiranje kovin nastane kot posledica sežiganja ogljika s podaljšanim segrevanjem. Intenzivnost procesa je odvisna od temperature ogrevanja, višja je, hitrejši je proces. Za pritrditev izdelka se segreje v nevtralnem okolju (žarilna peč).
Lestvica na kovinski površini vodi do zastrupitve in deformacije izdelka. To zmanjšuje hitrost ogrevanja in otežuje obdelavo. Lestvica se odstrani s kemičnimi ali mehanskimi sredstvi. Da bi se izognili njihovemu videzu, morate uporabiti posebno pasto (100 g tekočega stekla, 25 g grafita, 75 g ognjevarne gline, 14 g boraksa, 100 g vode, 30 g karborunda). Sestavek nanesemo na izdelek in pustimo, da se popolnoma posuši, nato pa segrejemo kot običajno.
Počitnice
Zmehča učinke utrjevanja, razbremeni stres, zmanjša krhkost, poveča viskoznost. Počitnice se opravijo z ogrevanjem dela, kaljenega do kritične temperature. Glede na temperaturno vrednost je mogoče pridobiti stanje trostita, martenzita, sorbitola. Razlikujejo se od podobnih stanj pri gašenju lastnosti in strukture, ki je bolj poudarjena. To poveča duktilnost in trdnost zlitine. Kovina s pikčasto strukturo ima večjo udarno trdnost.
Odvisno od temperature se te vrste počitnic razlikujejo: nizka, srednja, visoka.
Za natančno določanje temperature z uporabo barvne tabele. Film iz železovega oksida daje kovini različne barve. Zdi se, da če je proizvod čist iz merila in segreje na 210 ° C, se s povečanjem temperature poveča debelina filma.
Pri nizkem temperiranju (temperature do 300 ° C) sestava zlitine ostane martenzit, ki spremeni strukturo materiala. Poleg tega se sprosti železov karbid. To poveča žilavost jekla in zmanjša njegovo trdoto. Pri nizkem temperiranju se kovina ohladi v solni in oljni kopeli.
Visoko temperiranje bistveno izboljša mehanske lastnosti jekla, poveča viskoznost, duktilnost, trdnost. To se pogosto uporablja za proizvodnjo vzmeti, motor palice, kovanje umre, osi avtomobilov. Za finozrnato legirano jeklo se temperiranje izvede takoj po normalizaciji.
Da bi povečali obdelovalnost kovine, jo normaliziramo pri visoki temperaturi (970 ° C), kar poveča njeno trdoto. Če želite zmanjšati ta parameter, naredite visoke počitnice.
Kriogeno zdravljenje
Spremembe v strukturi kovine lahko dosežemo ne le z visoko temperaturo, ampak tudi z nizko. Predelava zlitine pri temperaturah pod 0 ° C se pogosto uporablja v različnih industrijah. Postopek poteka pri temperaturi 195 ° C.
Prednosti kriogene obdelave:
- Zmanjša količino avstenita, zaradi česar so dimenzije delov stabilne.
- Ne zahteva naknadnega dopusta, ki skrajša proizvodni cikel.
- Po tej obdelavi so deli bolj primerni za brušenje in poliranje.
Kemična toplotna obdelava
Kemična toplotna obdelava ne vključuje le izpostavljenosti visoki temperaturi, ampak tudi kemične. Rezultat tega postopka je povečana trdnost in odpornost na obrabo kovine, prav tako pa tudi požarna odpornost in odpornost na kislino.
Obstajajo takšne vrste obdelave:
- Cementiranje.
- Nitriranje.
- Carbonitriding.
- Peka
Cementiranje je je postopek dodatne obdelave kovin z ogljikom pred kaljenjem in popuščanjem. Po postopku se vzdržljivost izdelka poveča v torziji in upogibanju.
Pred začetkom cementiranja se površina temeljito očisti, nato pa se prevleče s posebnimi spojinami. Postopek se izvede potem, ko je površina popolnoma suha.
Obstaja več vrst cementiranja: tekočina, trdna snov, plin. V prvi obliki se uporablja posebna peč, v katero se vlije 75% sode, 10% silicijevega karbida, 15% natrijevega klorida. Potem se izdelek potopi v posodo. Postopek poteka 2 uri pri temperaturi 850 ° C.
Trdno cementiranje je primerno za izvedbo v domači delavnici. Za to uporabite posebno pasto na osnovi natrijevega karbonata, saj, natrijeve oksalne kisline in vode. Nastali sestavek nanesemo na površino in počakamo na sušenje. Po tem proizvod postavimo v pečico 2 uri pri temperaturi 900 ° C.
Pri cementiranju s plinom se uporabljajo mešanice plinov, ki vsebujejo metan. Postopek poteka v posebni komori pri temperaturi 900 ° C.
Nitriranje jekla je proces nasičenja kovinske površine z dušikom s segrevanjem do 650 ° C v atmosferi amonijaka. Po obdelavi zlitina poveča svojo trdoto in pridobi tudi odpornost proti koroziji. Nitriranje, za razliko od cementiranja, omogoča vzdrževanje visoke trdnosti pri visokih temperaturah. Tudi izdelki se ne ohladijo, ko se ohladijo. Nitriranje kovin se v industriji pogosto uporablja za povečanje odpornosti na obrabo, povečanje trdote in zaščito pred korozijo.
Karbonitriranje jekla obsega obdelavo površine z ogljikom in dušikom pri visoki temperaturi z nadaljnjim kaljenjem in popuščanjem. Postopek lahko izvedemo pri temperaturi 850 ° C v plinskem okolju. Karbonitriranje se uporablja za orodna jekla.
Ko dolguje jeklo, se na kovinsko površino nanese plast bora. Postopek poteka pri temperaturi 910 ° C. Takšna obdelava se uporablja za povečanje trajnosti orodja in orodij za vrtanje.
Termomehanska obdelava
Pri uporabi te metode uporabite visoko temperaturno in plastično deformacijo. Obstajajo te vrste termomehanske obdelave:
- Visoka temperatura.
- Nizka temperatura.
- Predhodno.
Pri visokotemperaturni obdelavi pride do deformacije kovine po segrevanju. Zlitina se segreje nad temperaturo rekristalizacije. Po tem se izvede utrjevanje s kaljenjem.
Visokotemperaturna obdelava kovin:
- Poveča viskoznost.
- Odpravlja ranljivost.
Strukturna, orodna, ogljikova, vzmetna in legirana jekla so predmet takšne obdelave.
Med nizkotemperaturno obdelavo se gredica po ohlajanju vzdržuje pri temperaturi pod rekristalizacijsko vrednostjo in nad martenzitno transformacijo. Na tej stopnji naredite plastično deformacijo. Takšna obdelava ne daje stabilnosti kovine med kaljenjem, za njeno izvedbo pa je potrebna močna oprema.
Za izvedbo termomehanske obdelave je potrebno uporabiti posebne naprave za pritisk, ogrevanje in hlajenje obdelovanca.
Toplotna obdelava neželeznih zlitin
Barvne kovine se med seboj razlikujejo po lastnostih, zato uporabljajo lastne vrste toplotne obdelave. Da bi izenačili kemično sestavo bakra, jo podvržemo rekristalizacijskem žarjenju. Medenino obdelamo pri nizki temperaturi (200 ° C). Bron je žarjena pri 550 ° C. Magnezij je utrjen, žarjen in staran, aluminij je podvržen podobni obdelavi.
V železovi in barvni metalurgiji se pogosto uporabljajo različne vrste toplotne obdelave kovin. Uporabljajo se za doseganje želenih lastnosti zlitin, pa tudi za prihranke pri stroških. Za vsak postopek in kovino so izbrane lastne temperature.