Termička obrada legura. Vrste toplinske obrade

Toplinska obrada legura sastavni je dio procesa proizvodnje željezne i obojene metalurgije. Kao rezultat ovog postupka, metali su sposobni promijeniti svoje karakteristike na potrebne vrijednosti. U ovom ćemo članku razmotriti glavne vrste toplinske obrade u modernoj industriji.

Bit termičke obrade

U procesu proizvodnje poluproizvodi, metalni dijelovi se podvrgavaju toplinskoj obradi kako bi im pružili potrebna svojstva (čvrstoća, otpornost na koroziju i trošenje itd.). Toplinska obrada legura je kombinacija umjetno stvorenih procesa u kojima legure pod djelovanjem visokih temperatura prolaze kroz strukturne i fizičko-mehaničke promjene, ali kemijski sastav tvari ostaje.

Svrha toplinske obrade

Metalni proizvodi, koji se svakodnevno koriste u bilo kojoj grani nacionalne ekonomije, moraju zadovoljiti visoke zahtjeve otpornosti na habanje. Metal, poput sirovina, treba poboljšati potrebna operativna svojstva koja se mogu postići izloženost visokim temperaturama. Toplinska obrada legura visoke temperature mijenja izvornu strukturu tvari, redistribuira svoje sastavne komponente, pretvara veličinu i oblik kristala. Sve to dovodi do minimiziranja unutarnjeg stresa metala i time povećava njezina fizička i mehanička svojstva.

Vrste toplinske obrade

Toplinska obrada se reducira metalnih legura skromnih tri postupka: grijanje sirovina (poluproizvoda) prije željene temperature, to držanje pod prethodno određenim uvjetima i vrijeme potrebno brzo hlađenje. U današnjem proizvodnji koristi nekoliko vrsta toplinske obrade, razlikuju se u nekim tehnološkim značajkama, ali je proces algoritam uglavnom ostaje isti svugdje.

Metodom ispunjenja termička obrada je sljedećih vrsta:

• Toplinska (otvrdnjavanje, kaljenje, žarenje, starenje, kriogeni tretman).
• Termo-mehanički uključuje liječenje visokim temperaturama u kombinaciji s mehaničkim djelovanjem na legure.
• Kemijska toplina podrazumijeva termičku obradu metala s naknadnim obogaćivanjem površine proizvoda kemijskim elementima (ugljik, dušik, krom itd.).

prekaljivanje

Žarenje - proizvodnog procesa u kojima metali i legure podvrgava grijanje na određenoj temperaturi, i zatim se peći, u kojoj se postupak je vrlo polagano hlađenje prirodno. Nakon žarenja upravljanje eliminirati nehomogenosti kemijskog sastava tvari, uklanjanje unutarnjih naprezanja, kako bi se postigla strukturu zrna i unaprijediti kao takve, ali i smanjiti tvrdoću legure radi olakšavanja njihovog daljnju obradu. Postoje dvije vrste žarenje: žarenje prva i druga vrsta.

Žarenje od prve vrste uključuje toplinsku obradu, što je rezultiralo promjenom faze stanja legure su zanemarive ili nepostojeći. Ona također ima svoje vrste: homogenizira - temperature od 1100-1200, u takvim okolnostima legura odleži 8-15 sati, rekristalizacija (ako je t 100-200) se koriste za žarenje čelika zakovicama, tj već se deformira hladno.

Zagrijavanje druge vrste dovodi do značajnih promjena u fazi u leguri. Također ima nekoliko vrsta:

• Puni žarenje - zagrijavanje legure na iznad kritične temperature 30-50 markera, karakterističnih za ovu tvar, a uz rečeni omjer hlađenja (200 / sat - ugljični čelik, 100 / h i 50 / h - niskolegiranih i visoke čelici, respektivno).
• Nepotpune - grijanje na kritičnu točku i sporo hlađenje.
• Difuzija - temperatura žarenja 1100-1200.
• Izotermno zagrijavanje događa se na isti način kao i tijekom potpunog žarenja, ali nakon toga brzo se hladi do temperature koja je nešto ispod kritične temperature i ostavljena da se ohladi u zraku.
• Normalizirano - kompletno žarenje, a zatim hlađenje metala u zraku, a ne u peći.

kaljenje

Stvrdnjavanje je manipulacija legura, čiji je cilj postići martenzitnu transformaciju metala, što smanjuje plastičnost produkta i povećava njegovu čvrstoću. Stvrdnjavanje, kao i žarenje, uključuje zagrijavanje metala u peći iznad kritične temperature do temperature gašenja, razlika je u višoj brzini hlađenja koja se javlja u kadi s tekućinom. Ovisno o metalu i njegovom obliku, koriste se različite vrste kaljenosti:

• Stvrdnjavanje u jednom okruženju, tj. U jednoj kupki s tekućinom (voda za velike dijelove, ulje za male dijelove).
• Prekidno gašenje - hlađenje traje dva uzastopna koraka: prvo u tekućini (oštriji hladnjak) do temperature od oko 300, zatim u zraku ili u drugoj uljnoj kupelji.
• Korak po korak - kada proizvod dosegne temperaturu za gašenje, hladi se neko vrijeme u rastaljenim solima, nakon čega slijedi hlađenje u zraku.
• Izotermno - tehnologijom je vrlo slična koracima otvrdnjavanja, razlikuje se samo u vrijeme zadržavanja proizvoda na temperaturi martenzitne transformacije.
• Nakon gašenja reakcije i self-kaljenja razlikuje od drugih vrsta i činjenica da se grije metal nije potpuno ohlađen, ostavljajući u sredini toplim dijelovima zemlje. Kao rezultat takve manipulacije, proizvod stječe svojstva povećane čvrstoće na površini i visoku viskoznost u sredini. Ova je kombinacija iznimno potrebna za udaraljke (čekići, dlijeta i sl.)

odmor

Ostavljanje je posljednja faza toplinske obrade legura, koja određuje konačnu strukturu metala. Glavna svrha kaljenja je smanjiti krhkost metalnog proizvoda. Načelo je toplina dijela na temperaturu ispod kritične i hlađenja. Budući da se načini toplinske obrade i brzina hlađenja metalnih proizvoda za različite namjene mogu razlikovati, razlikuju se tri vrste kaljenja:

• Visoka - temperatura zagrijavanja je od 350-600 do kritične. Ovaj postupak se najčešće koristi za metalne konstrukcije.
• Srednje - toplinska obrada na t 350-500, uobičajena za proljetne proizvode i opruge.
• Nisko - temperatura zagrijavanja proizvoda ne veća od 250 omogućuje postizanje velike čvrstoće i otpornosti na habanje dijelova.

starenje

Starenje je toplinska obrada legura koja uzrokuje raspad supersaturiranog metala nakon gašenja. Rezultat starenja je povećanje granica tvrdoće, fluidnosti i čvrstoće gotovog proizvoda. Ne samo da je lijevano željezo izloženo starenju, nego također obojenih metala, uključujući lako deformabilne aluminijske legure. Ako se metalni proizvod koji je podvrgnut stvrdnjavanju da izdrži pri normalnoj temperaturi, u njoj se pojavljuju procesi, što dovodi do spontanog povećanja čvrstoće i smanjenja duktilnosti. To se zove prirodno starenje metala. Ako se ista manipulacija izvodi u uvjetima visoke temperature, to će se nazvati umjetnim starenjem.

Kriogeni tretman

Promjene u strukturi legura, a time i njihovih svojstava, mogu se postići ne samo visokim, već i ekstremno niskim temperaturama. Toplinska obrada legura na t ispod nule naziva se kriogenom. Ova se tehnologija naširoko koristi u različitim sektorima nacionalnog gospodarstva kao dodatak toplinskoj obradi s visokim temperaturama jer omogućava značajno smanjenje troškova procesa toplinskog otvrdnjavanja proizvoda.

Kriogena obrada legura izvodi se na t-196 u posebnom kriogenom procesoru. Ova tehnologija omogućuje značajno povećanje vijeka trajanja tretiranog dijela i antikorozivna svojstva, kao i uklanjanje potrebe za ponovljenim tretmanima.

Termomehanička obrada

Nova metoda obrade legura kombinira obradu metala na visokim temperaturama s mehaničkom deformacijom proizvoda u plastičnom stanju. Termomehanička obrada (TMS) metodom izvršenja može biti od tri vrste:

• Niska temperatura TEM se sastoji od dvije faze: plastičnu deformaciju, nakon čega slijedi gašenje i kaljenje dijela. Glavna razlika od ostalih vrsta TMO je temperatura zagrijavanja do austenitnog stanja legure.
• TMO visoke temperature znači zagrijavanje legure u martenzitno stanje u kombinaciji s plastičnom deformacijom.
• Prethodno - deformacija se provodi na t 20 uz naknadno stvrdnjavanje i temperiranje metala.

Kemijska toplinska obrada

Promjena strukture i svojstava legura je moguća i uz pomoć kemijsko-termičke obrade, koja kombinira toplinske i kemijske učinke na metale. Krajnji cilj ovog postupka osim što daje povećanu čvrstoću, otpornost na habanje, otpornost na habanje proizvoda je dodatak komponenti otpornosti na kiseline i otpornosti na vatru. Ova skupina uključuje sljedeće vrste toplinske obrade:

• Cementacija se provodi kako bi se dobila dodatna čvrstoća površine proizvoda. Bit postupka je zasićenje metala ugljikom. Cementacija se može izvesti na dva načina: čvrsta i plinovita goriva. U prvom slučaju, materijal koji se treba obrađivati ​​zajedno s ugljenom i njegovim aktivatorom stavlja se u pećnicu i zagrijava do određene temperature, nakon čega se drži u određenom mediju i hladi. U slučaju spaljivanja plina, proizvod se zagrijava u peći na 900 pod kontinuiranim strujanjem plina koji sadrži ugljik.
• Nitridiranje je kemijsko-toplinska obrada metalnih proizvoda zasićenjem njihovih površina u mediju za dušik. Rezultat ovog postupka je povećanje vlačne čvrstoće dijela i povećanje otpornosti na koroziju.
• Cianidacija je zasićenje metala istodobno s dušikom i ugljikom. Medij može biti tekući (rastopljeni ugljik i soli koji sadrže dušik) i plinoviti.
• Difuzijska metalizacija je moderna metoda za izradu metalnih proizvoda otpornih na toplinu, otpornosti na kiseline i otpornosti na habanje. Površina takvih legura zasićena je različitim metalima (aluminij, krom) i metaloidima (silicij, bor).

Osobitosti toplinske obrade od lijevanog željeza

Legure od lijevanog željeza se toplinski obrađuju nešto drugačijom tehnologijom od legura od obojenih metala. Lijevano željezo (siva, visoka čvrstoća, legirani) prolazi sljedeće vrste toplinske obrade: žarenje (pri t 500-650 shy-), normalizacija, kaljenje (kontinuirano, izoterma, površina), odmor, nitriranja (sivi lijev), prekriti aluminij (perlita od lijevanog željeza), krom. Sve ove postupke, kao rezultat značajno poboljšavaju svojstva konačnih proizvoda od željeza: povećan vijek trajanja, eliminirati rizik od pucanja prilikom korištenja proizvoda, povećanje snage i topline otpor lijevanog željeza.

Toplinska obrada neželjeznih legura

Obojenih metala i legura imaju različita svojstva, stoga ih obrađuju različitim metodama. Tako, legure bakra kemijskog sastava za usklađivanje podvrgnu rekristalizacije žarenja. Mjedi osigurava tehniku ​​nisko kaljenju (200-300), jer je ova legura je sklon u vlažnoj okolini do spontanog pucanja. Bronca podvrgava se homogenizaciji i žarenju na t do 550. Magnezij žarena, tvrdo i podvrgnuti umjetno starenje (prirodnog starenja ne javlja se otvrdnu magnezija). Aluminij, magnezij kao i, se podvrgava toplinskoj obradi tri metode: žarenje, gašenje i starenje, nakon čega se može deformirati aluminijskih legura značajno povećavaju snagu. Obrada legura titana uključuje: rekristalizacija žarenja, stvrdnjavanje, starenje, nitriranje i carburizing.

rezime

Toplinska obrada metala i legura je glavni tehnološki proces, kako u metalurškoj obradi metala i obojenih metala. Suvremene tehnologije imaju mnogo metoda toplinske obrade, koje omogućuju postizanje željenih svojstava svake vrste obrađenih legura. Za svaki metal ima svoju kritičnu temperaturu, što znači da toplinska obrada mora uzeti u obzir strukturne i fizikalno-kemijske značajke tvari. U konačnici, to će postići ne samo željene rezultate, već i uvelike pojednostaviti proizvodne procese.