Tepelné zpracování oceli: popis, typy

Vlastnosti tepelného zpracování

K dosažení požadovaných vlastností kovové části je tepelně zpracována. Během tohoto procesu dochází ke změně struktury materiálu.

Kovové výrobky používané na farmě musí být odolné vůči vnějším vlivům. K tomu je třeba zesílit kov působením vysoké teploty. Toto ošetření mění tvar krystalové mřížky, minimalizuje vnitřní stres a zlepšuje jeho vlastnosti.

Druhy tepelného zpracování oceli

Tepelné zpracování oceli se snižuje na tři etapy: vytápění, namáčení a rychlé chlazení. Existuje několik typů tento proces, avšak jejich hlavní etapy zůstávají stejné.

Existují takové typy tepelného zpracování:

• Technická (temperování, temperování, kryogenní zpracování, stárnutí).
• Termomechanický, který využívá nejen vysokou teplotu, ale i fyzický dopad na kov.
• Chemoterapeutický zahrnuje tepelné zpracování kovu s následným vystavením povrchu dusíku, chrómu nebo uhlíku.

Žíhání

Jedná se o výrobní proces ohřevu kovu na stanovenou teplotu a pak pomalé chlazení, které se vyskytuje přirozeně. Výsledkem tohoto postupu je eliminace heterogenity kovu, snížení vnitřního napětí a snížení tvrdosti slitiny, což značně usnadňuje jeho zpracování. Existují dva typy žíhání: první a druhý druh.

Při žíhání prvního druhu se fázový stav slitiny mění nevýznamně. Má odrůdy:

• Homogenizováno - teplota je 1100-1200 ° C, kov v těchto podmínkách stárne 7-14 hodin.
• Rekrystalizace - teplota žíhání 100-200 ° C, tento postup se používá pro nýtované oceli.

Během žíhání druhého druhu dochází ke změně fáze v kovu. Proces má několik typů:

• Plné žíhání - kov ohřívá 25 až 40 ° C nad kritickou hodnotu pro tento materiál a ochladí se speciální rychlostí.
• Neúplná - slitina se ohřívá až do kritického bodu a dlouho se ochlazuje.
• Difúze - žíhání se provádí při teplotě 1100-1200 ° C.
• Izotermické - zahřívání kovu probíhá jako při úplném žíhání, ale chlazení pod kritickou teplotou, chlazení na volném prostranství.
• Normalizované - kompletní žíhání kovu s chlazením ve vzduchu.

Kalení

Jedná se o proces manipulace s kovem za účelem dosažení martensitické transformace, která zvyšuje pevnost a snižuje plasticitu produktu. Během kalení se slitina ohřeje na kritickou hodnotu, jako při žíhání, ale proces chlazení je mnohem rychlejší a pro tento účel se používá lázeň s kapalinou. Existuje několik typů temperování:

• Kalení v jedné kapalině, u malých dílů používejte olej a u velkých dílů - vodu.
• Přerušované kalení - pokles teploty nastává ve dvou fázích: prudké ochlazování na teplotu 300 ° C, použití vody a poté je produkt umístěn v oleji nebo na otevřeném vzduchu.
• Postupně - jakmile kov dosáhne požadované teploty, ochladí se v roztavených solivech a pak v otevřeném vzduchu.
• Izotermická - podobná stupňovité, se liší v čase expozice.
• Kalení se samovolným uvolněním, slitina není zcela ochlazena, takže v polovině zůstává teplý záplat. Výsledkem je, že kov má zvýšenou pevnost a vysokou viskozitu. Tato kombinace je skvělá pro perkusní nástroje.

Nesprávně vytvrzené může vést k výskytu těchto závad:

• oduhličení;
• praskliny;
• warpage nebo vodítka.

Hlavním důvodem vodítek a trhlin je nerovnoměrná změna velikosti součásti během chlazení nebo vytápění. Mohou se také vyskytnout s prudkým zvýšením síly v určitých místech. Nejlepší způsob, jak se vyhnout těmto problémům, je pomalu ochladit kov na hodnotu martensitické transformace.

Vodítko a deformace nastávají, když jsou zakřivené části nerovnoměrně ochlazeny. Tyto vady jsou poměrně malé a mohou být opraveny broušením. Předběžné žíhání součástí a jejich postupné a rovnoměrné vytápění pomůže předejít vzniku deformací.

Oduhličení kovu nastává v důsledku vyhoření uhlíku při prodlouženém zahřátí. Intenzita procesu závisí na teplotě ohřevu, čím vyšší je, tím rychlejší je proces. Pro korekci se část zahřívá v neutrálním médiu (muflová pec).

Ocalin na povrchu kovu vede k vyhoření a deformaci produktu. Tím se snižuje rychlost ohřevu a ztěžuje obrábění. Ocalin odstraněn chemicky nebo mechanicky. Abyste se vyhnuli jejich vzhledu, musíte použít speciální pastu (100 g kapalného skla, 25 g grafitu, 75 g žáruvzdorné hlíny, 14 g boraxu, 100 g vody a 30 g carborundum). Kompozice se aplikuje na produkty a nechá se úplně vyschnout a potom se zahřívá jako obvykle.

Dovolená

Zjemňuje účinek vytvrzení, zmírňuje stres, snižuje křehkost, zvyšuje viskozitu. Uvolnění se provádí zahříváním části, vytvrzené na kritickou teplotu. V závislosti na hodnotě teploty lze získat stavy houby, martenzitu, sorbitolu. Odlišují se od podobných stavů při vytvrzování vlastnostmi a strukturou, což je přesnější. To zvyšuje tažnost a pevnost slitiny. Kov s bodovou strukturou má vyšší houževnatost.

V závislosti na teplotě rozlišují tyto druhy dovolené: nízké, střední, vysoké.

Chcete-li určit přesnou teplotu, použijte barevný graf. Film oxidů železa dává kovu různé barvy. Zdá se, že pokud je výrobek oškrábán a zahřát na teplotu 210 ° C, protože teplota stoupá, tloušťka filmu se zvětšuje.

Při nízkém temperování (teplota až 300 ° C) zůstává martenzit v slitině, což mění strukturu materiálu. Kromě toho se uvolňuje karbid železa. To zvyšuje viskozitu oceli a snižuje její tvrdost. Při nízkém temperování se kov ochladí v solných a olejových lázních.

Vysoké uvolňování výrazně zlepšuje mechanické vlastnosti oceli, zvyšuje viskozitu, tažnost, pevnost. Je široce používán pro výrobu pružin, tyčí motoru, kovací matrice, nápravy automobilů. U jemnozrnné legované oceli se popouštění provádí ihned po normalizaci.

Pro zvýšení zpracovatelnosti kovu se normalizace provádí při vysoké teplotě (970 ° C), což zvyšuje jeho tvrdost. Chcete-li snížit tento parametr, udělejte vysokou dovolenou.

Kryogenická léčba

Změny struktury kovu lze dosáhnout nejen vysokými teplotami, ale také nízkými teplotami. Zpracování slitiny při teplotě pod 0 ° C je široce používáno v různých průmyslových odvětvích. Proces probíhá při teplotě 195 ° C.

Výhody kryogenního zpracování:

• Snižuje množství austenitu, které zajišťuje stabilitu rozměrů dílů.
• Nevyžaduje následné uvolnění, což zkracuje výrobní cyklus.
• Po tomto zpracování jsou díly lépe vhodné pro broušení a leštění.

Chemicko-tepelné ošetření

Chemicko-tepelné ošetření zahrnuje nejen vystavení vysokým teplotám, ale také chemickému. Výsledkem tohoto postupu je zvýšená pevnost a odolnost proti opotřebení kovu, jakož i odolnost proti ohni a kyselinám.

Existují takové typy zpracování:

• Cementace.
• Nitridování.
• Nitrokarbonace.
• Nudné.

Cementování oceli je proces dodatečné úpravy kovů s uhlíkem před kalením a temperováním. Po ukončení procedury se vytrvalost výrobku zvýší během torze a ohýbání.

Před zahájením karburace je povrch důkladně vyčištěn, po kterém je potažen speciálními látkami. Postup je prováděn po úplném vyschnutí povrchu.

Existuje několik druhů tuhnutí: kapalina, pevná látka, plyn. První typ používá speciální pec-koupelna, ve které jsou pokryty 75% sodovky, 10% karbidu křemíku, 15% chloridu sodného. Poté je výrobek ponořen do nádoby. Tento proces trvá 2 hodiny při 850 ° C.

V domácí dílně je vhodné provádět tvrdé karburátory. Pro tento účel použijte speciální pastu na bázi kalcinované sody, sazí, sodné soli kyseliny šťavelové a vody. Výsledná kompozice se nanese na povrch a směs se nechá uschnout. Poté se produkt umístí do pece po dobu 2 hodin při teplotě 900 ° C.

Při karburování plynem se používají směsi plynů obsahujících metan. Postup probíhá ve speciální komoře při teplotě 900 ° C.

Nitridace oceli je proces nasycení kovového povrchu dusíkem zahřátím na 650 ° C v atmosféře amoniaku. Po ošetření slitina zvyšuje tvrdost a také získává odolnost proti korozi. Nitridování, na rozdíl od cementování, umožňuje udržovat vysokou pevnost při vysokých teplotách. A také produkty se při vychladnutí nezapnou. Nitridace kovu je v průmyslu široce používána k tomu, aby výrobek dodala odolnost vůči opotřebení, zvýšila tvrdost a zabránila korozi.

Nitrocementace oceli spočívá v povrchové úpravě uhlíkem a dusíkem při vysoké teplotě s dalším kalením a temperováním. Postup může být prováděn při teplotě 850 ° C v plynném médiu. Nitrokarbonace se používá pro nástrojové oceli.

Při vrtání oceli se vrstva boru nanese na povrch kovu. Postup probíhá při teplotě 910 ° C Toto ošetření slouží ke zvýšení životnosti nástrojů pro vrtání a vrtání.

Termomechanická úprava

Při použití této metody vysoká teplota a plastická deformace. Existují takové typy termomechanického zpracování:

• Vysoká teplota.
• Nízká teplota.
• Předběžné.

Při vysokoteplotním zpracování dochází po zahřátí k deformaci kovu. Slitina se zahřívá nad rekrystalizační teplotou. Poté se provádí kalení s temperováním.

Vysokoteplotní zpracování kovů:

• Zvyšuje viskozitu.
• Odstraňuje křehkost.

Toto zpracování je předmětem strukturální, nástrojové, uhlíkové, pružné, legované oceli.

V případě nízkoteplotního zpracování je předlisek po ochlazení udržován na teplotě pod hodnotou rekrystalizace a nad martenzitickou přeměnou. V této fázi se provádí plastická deformace. Takové zpracování nedává kovu stabilitu během temperování a pro její provedení vyžaduje silné vybavení.

Pro provádění termomechanického zpracování musí být použita speciální zařízení pro tlak, ohřev a chlazení obrobku.

Tepelné zpracování slitin neželezných kovů

Neželezné kovy se navzájem liší, a proto pro ně používají vlastní druhy tepelného zpracování. Pro vyrovnání chemického složení mědi se podrobí rekrystalizačnímu žíhání. Mosaz se zpracovává při nízké teplotě (200 ° C). Bronz je žíhán při 550 ° C. Hořčík se zháša, žíhal a stárl, hliník se podrobil podobnému zpracování.

V železné a neželezné metalurgii se často používají různé druhy tepelného zpracování kovů. Používají se k získání požadovaných vlastností slitin, stejně jako ke snížení nákladů. Pro každý postup a kov jsou zvoleny jeho hodnoty teploty.