Normalizace oceli: popis a vlastnosti

Navzdory skutečnosti, že všechny tyto technologie mají stejné cíle a princip činnosti, všechny se liší, pokud jde o teplotní a časové režimy. Tepelné zpracování může být buď průběžným nebo konečným procesem během výroby. V prvním případě je materiál připraven pro následné zpracování a ve druhém se mu dají nové vlastnosti.

Jednou z takových technologií je normalizace oceli. Toto je termín tepelné zpracování, při kterém se materiál ohřeje na teplotu 30-50 stupňů nad Ast nebo Ac3 a pak se ochladí v klidném vzduchu.

Principy normalizace

Stejně jako u jiných technologií tepelného zpracování může být normalizace buď meziproduktem, nebo konečnou operací ke zlepšení struktury oceli. Nejčastěji se používá v prvním případě, protože jako konečný postup se normalizace používá hlavně při výrobě dlouhých výrobků, jako jsou kolejnice, kanály a nejen.

Klíčovým rysem normalizace je to, že se ocel ohřívá na teplotu, která je 30-50 stupňů vyšší než horní kritické hodnoty, a také způsobuje vystavení a chlazení materiálu.

Tato nebo tato teplota je zvolena v závislosti na typu materiálu. Hypereutectoid materiály jsou normalizovány při teplotě mezi body AC1 a AC3, ale hypoeutectoid - při teplotě nad teplotou Ac 3. V důsledku toho je materiál prvního typu se získá stejnou tvrdost, jak se roztok prochází uhlík ve stejné výši, jako ve stejném počtu záznamů austenitu. Struktura obsahuje cement a martenzit.

Díky tomuto složení vzrůstá odolnost proti opotřebení a tvrdost materiálu s hypereutektoidním účinkem. Pokud se uhlík s vysokým obsahem uhlíku ohřívá více než Ac 3, pak se zvýší růst zrn austenitu a tím se zvýší vnitřní napětí. Rovněž se zvýší koncentrace uhlíku a v důsledku toho se zmenší teplota martenzitické transformace. Výsledkem je, že materiál se stává méně trvanlivým a pevným a lze ho změnit.

A před-eutektoidní ocel se při zahřívání nad kritickým exponentem stává velmi viskózní. To je způsobeno skutečností, že v nízkovroucí oceli se vytváří jemnozrnný austenit. Po ochlazení se tato složka převede na jemný krystalický martenzit. Údaje o teplotě mezi Ac 1 a Ac3 nelze použít k dalšímu zpracování, protože v tomto případě obdrží pro-eutektoidní feritické struktury oceli, což snižuje jeho tvrdost po normalizaci, a po temperování - a mechanických vlastností.

Doba zdržení závisí na stupni homogenizace struktury materiálu. Normativní parametr je hodina expozice rychlostí 25 mm. Intenzita ochlazování určitým způsobem určuje rozměry desek a množství perlitu.

Tato množství jsou vzájemně závislá. Při stoupající intenzitě chlazení se vytvoří ještě větší perlit, vzdálenost mezi deskami se zmenší a jejich tloušťka se zmenší. To vše zvyšuje tvrdost a pevnost normalizovaného materiálu. Díky nízké intenzitě chlazení je vytvořen materiál s nižší tvrdostí a pevností.

Pokud jsou zpracovávány objekty s velkými průřezovými rozdíly, musí být tepelné napětí sníženo, aby nedošlo k ohrožení během ohřevu nebo chlazení. Také před zahájením práce by měly být ohřívány ve slané lázni.

Během snížení teploty produktu na nižší kritický bod může být chlazení zrychleno umístěním do vody nebo oleje.

Účel procesu

Normalizace je navržena tak, aby změnila mikrostrukturu oceli, provádí následující:

• snižuje vnitřní napětí;
• přes rekrystalizaci brousí hrubozrnnou strukturu svařovaných švů, odlitků nebo výkovků.

Cíle normalizace mohou být zcela odlišné. Tímto procesem může být zvýšena nebo snížena tvrdost oceli, stejně jako pevnost materiálu a jeho houževnatost. Vše závisí na mechanických a tepelných vlastnostech oceli. Díky této technologii můžete jak snížit zbytková napětí, tak zlepšit stupeň obrábění oceli pomocí určité metody.

Ocelové odlitky jsou předmětem takové úpravy pro následující účely:

• pro homogenizaci jejich struktury;
• zvýšit náchylnost k tepelnému zpevnění;
• ke snížení zbytkových napětí.

Výrobky získané tlakovou úpravou se po kování a válcování podrobí normalizaci, aby se snížila heterogenita struktury a její pásování.

Normalizace, spolu s temperováním, je nutná k nahrazení vytvrzování výrobků složitého tvaru nebo s výraznými rozdíly v průřezu. Umožní to zabránit vadám.

I tato technologie se používá pro zlepšení struktury produktu před kalením, ke zvýšení jeho zpracovatelnosti odříznutím odstranit hypereutectoid ocelová síť sekundární cement, jakož i pro přípravu oceli pro konečné tepelné zpracování.

Ocelový stupeň 45 a jeho vlastnosti

Tato ocel je slitina železa a uhlíku. Stát se značkou 45 díky své tvrdosti má tradiční vysokou poptávku v různých průmyslových odvětvích. V této slitině je podíl železa asi 45 procent. Vlastnosti materiálu jsou přímo spojeny se svými legovacími prvky a množstvím uhlíku, což je velmi důležité při výrobě výrobků pro válcovaný kov. Tento nebo ten režim tepelné úpravy umožňuje získat silný výrobek. Po normalizaci je tvrdost stupně 45 přímo ovlivněna teplotou během provozu.

Tato ocel je uhlíkově strukturní. Normalizace by měla být prováděna venku, a nikoliv ve speciální peci, na rozdíl od jiných fází zpracování. Mark 45 je snadno a rychle přizpůsobitelný mechanickému zpracování, zejména:

• vrtání;
• soustružení;
• frézování.

Na základě této oceli vyrábějí tyto výrobky:

• bandáže;
• vačky;
• válce;
• ozubená kola;
• klikové hřídele a vačkové hřídele;
• ozubené hřídele;
• vřetena.

Jiné metody tepelného zpracování

Kromě normalizace zahrnuje tepelné zpracování oceli takové procesy:

• žíhání;
• vytvrzování;
• dovolená;
• kryogenní ošetření;
• disperzní kalení.

Princip realizace a cíle pro každou technologii jsou stejné, nicméně každá z nich má své vlastní charakteristické rysy:

• žíhání - díky tomu bude perlitová struktura co nejtenčí, protože chlazení probíhá v peci. Žíhání umožňuje snížit strukturální heterogenitu i stres po úpravě odlitím nebo pod tlakem tak, aby struktura měla jemné zrno nebo zlepšila obrábění řezáním;
• kalení - princip technologie je stejný, ale teploty jsou vyšší než normalizace a míra chlazení je také vyšší. Proces probíhá v kapalinách. Kalení zvyšuje pevnost a tvrdost materiálu a části budou nakonec mít nízkou rázovou houževnatost a křehkost;
• nechte - po vytvrzení nechte, snižuje stres a křehkost. Za tímto účelem se materiál ohřívá na nízkou teplotu a ochladí se na ulici. Na pozadí zvyšování teploty klesá konečná pevnost a tvrdost a houževnatost se zvyšuje;
• kryogenní zpracování - díky tomu bude mít materiál jednotnou strukturu a tvrdost, tato technologie je nejvhodnější pro tvrzenou uhlíkovou ocel;
• disperzní kalení je konečné zpracování, při kterém se dispergované částice uvolňují v pevném roztoku po ochlazení s nízkým teplem, aby se materiál dodal.

Pro provedení tepelného zpracování budete potřebovat následující:

• nádrže s vodou a olejem;
• brousicí papír;
• metalografický mikroskop;
• pec s termoelektrickým pyrometrem;
• Testery Rockwell pro tvrdost;
• sady mikrosekcí (sorbitol, martenzit, ferit-martenzit atd.).

Výběr metody tepelného zpracování oceli

Normalizace nebo jiný způsob tepelného zpracování oceli se vybírá v závislosti na koncentraci uhlíku v něm. Obsahuje-li materiál v množství až 0,2%, pak nejpřijatelnějším způsobem je normalizace. Pokud je přítomen uhlík 0,3-0,4%, pak normalizace i žíhání budou fungovat.

Výběrem této nebo té metody léčby následuje také v závislosti na požadovaných vlastnostech. Například normalizace dává výrobku jemnozrnnou strukturu a ve srovnání s žíháním větší tvrdost a pevnost.

Normalizace je v mnoha případech nejvhodnější metodou zpracování materiálů, protože má mnoho výhod oproti jiným. V mnoha odvětvích, zejména strojírenství, se nejčastěji používá k tepelnému zpracování.