Закаляване на стомана като вид топлинна обработка. Технология на металите

Създаването на нови материали и управлението на техните свойства е изкуството на металната технология. Един от инструментите му е термичната обработка. Тези процеси ви позволяват да промените характеристиките и съответно обхвата на използване на сплави. Закаляване на стомана е широко разпространена възможност за елиминиране на производствените дефекти в продуктите, което увеличава тяхната здравина и надеждност.

Задачите на процеса и неговите варианти

Действията за отгряване се извършват, за да:

• оптимизиране на интракристалната структура, подреждане на сплавните елементи;
• минимизиране на вътрешните изкривявания и натоварвания, дължащи се на бързи технологични температурни промени;
• Увеличаване на съответствието на обектите с последваща обработка.

Класическа операция се нарича "пълно отвръщане", но има и редица негови вариации, в зависимост от желаните свойства и характеристики на задачите: непълна, ниско разпространение (хомогенизиране), изотермични, прекристализация нормализиране. Всички те са принципни, обаче, режими топлинна обработка на стомани са значително различни.

Термична обработка, базирана на диаграмата

Всички трансформации в железарската и стоманодобивната индустрия, които се основават на температурата, ясно съответстват на диаграмата на желязо-въглеродните сплави. Това е визуално средство за определяне на микроструктурата на въглеродните стомани или чугуните, както и на точките на трансформация на конструкциите и техните характеристики под въздействието на отопление или охлаждане.

Технологията на металите регулира всички видове отгряване на въглеродните стомани по този график. За непълна, ниска и също така за прекристализация, началните температурни стойности са линията PSK, а именно неговата критична точка Ac₁. Пълно отгряване и нормализиране на стоманата са термично ориентирани към линията на графиката на GSE, критичните точки Ac₃ и Ac_m. Също така, диаграмата ясно установява връзката на определен метод на топлинна обработка с вида на материала по отношение на съдържанието на въглерод и съответната възможност за провеждането му за определена сплав.

Пълно отгряване

Обекти: отливки и изковки от предварително еутекоидна сплав, докато съставът на стоманата трябва да запълни въглерода в количество до 0.8%.

Цел:

• максимална промяна в микроструктурата на получения гласове и топла задействане налягане неравномерно груби ферит-перлит структура в хомогенна фин;
• Намаляване на твърдостта и повишено съответствие за последваща машинна обработка.

Technology. Температурата на охлаждане на стоманата е 30-50 ° C над критичната точка Ac₃. Когато металът достигне определените топлинни характеристики, той се поддържа на това ниво от известно време, позволявайки да се завършат всички необходими трансформации. Големите перлити и феритни зърна напълно преминават в аустенит. На следващия етап - бавно охлаждане в пещта, в който процес отново разграничава от аустенит ферит и перлит с дребнозърнеста и хомогенна структура.

Пълното охлаждане на стоманата ни позволява да премахнем най-сложните вътрешни дефекти, но е много дълъг и енергийно интензивен.

Непълно охлаждане

Предмет на дейност: предварително еутектоидни стомани, без сериозни вътрешни хетерогенности.

Цел: смилане и омекотяване на перлитовото зърно, без да се променя феритната основа.

Technology. Загряването на метала до температури, попадащи в празнината между критичните точки Ac₁ и Ac₃. Задържането на заготовките в фурната със стабилни характеристики спомага за завършването на необходимите процеси. Охлаждането се извършва бавно, заедно с фурната. На изхода се получава същата перлито-феритна фино-зърнена структура. С такова термично влияние се превръща в глоба перлит, феритната кристал остава непроменена, и може да се променя само структурно, също се смила.

Непълното охлаждане на стоманата ви позволява да балансирате вътрешното състояние и свойствата на простите обекти, то е по-малко енергоемко.

Ниското охлаждане (прекристализация)

Обекти: всички видове валцован въглерод стомана, легирана стомана с въглеродно съдържание от 0,65% (например сачмени лагери), части и заготовки от цветни метали, които не съдържат сериозни вътрешни дефекти, но изискват корекция, която не изисква висока мощност.

Цел:

• отстраняване на вътрешни напрежения и студена работа поради влиянието на студена и гореща деформация;
• ликвидиране на негативните последици от неравномерното охлаждане на заварените конструкции, увеличаване на пластичност и здравина на ставите;
• хомогенност на микроструктурата на продуктите от цветна металургия;
• Сфероидизация на ламеларния перлит - давайки му гранулирана форма.

Technology.

Загряването на частите се извършва при 50-100 ° С под критичната точка Ac₁. Под влияние на такива влияния се отстраняват малки вътрешни промени. Целият технологичен процес отнема около 1-1.5 часа. Приблизителни стойности на температурните интервали за някои материали:

1. Въглеродна стомана и медни сплави - 600-700 ° С.
2. Никелови сплави - 800-1200 ° С.
3. Алуминиеви сплави - 300-450 ° С.

Охлаждането се извършва във въздуха. За мартензитната и банийската стомана технологията на металите дава различно име за този процес - високо темпериране. Това е прост и достъпен начин за подобряване на свойствата на частите и конструкциите.

Хомогенизиране (дифузионно отгряване)

Обекти: големи отливки, особено отливки от легирана стомана.

Цел: равномерно разпределение на атомите на сплавните елементи по протежение на кристалните решетки и целия обем на слитъка, дължащо се на високотемпературна дифузия, омекотяване на структурата на обработвания детайл, намаляване на неговата твърдост преди извършване на последващи технологични операции.

Technology. Материалът се нагрява до високи температури от 1000-1200 ° С. Стабилни топлинни характеристики трябва да се съхраняват в продължение на дълъг период от време - около 10-15 часа, в зависимост от размера и сложността на структурата на отливката. След завършване на всички етапи на високотемпературните трансформации се извършва бавно охлаждане.

Работен, макар и много ефективен процес на изравняване на микроструктурата на големи структури.

Изотермично отгряване

Обекти: ламарина въглеродна стомана, продукти от легирани и високолегирани сплави.

Цел: да се подобри микроструктурата, да се премахнат вътрешните дефекти с по-малко време.

Technology. Металът първоначално се загрява до пълни температури на охлаждане и издържа на времето, необходимо за превръщането на всички налични структури в аустенит. След това бавно охладете чрез потапяне в червената гореща сол. Когато топлината достигне 50-100 ° C под точката Ac₁ се поставят в пещ, за да се поддържа на определено ниво за времето, необходимо за цялостното превръщане на аустенита в перлит и цементий. Крайното охлаждане се извършва във въздуха.

Методът позволява постигането на необходимите свойства на заготовки от легирана стомана, като същевременно спестява време в сравнение с пълното отгряване.

нормализиране

Обекти: отливки, изковки и детайли от нисковъглеродна, средновъглеродна и ниско легирана стомана.

Цел: подреждане на вътрешното състояние, даване на желаната твърдост и сила, подобряване на вътрешното състояние преди следващите етапи на топлинна обработка и рязане.

Technology. Стоманата се нагрява до температури, лежащи малко над линията GSE и неговите критични точки, се накисва и се охлажда във въздуха. По този начин скоростта на завършване на процесите се увеличава. При тази процедура обаче е възможно да се постигне рационална тиха структура само ако съставът на стоманата се определя от въглерод в количество, което не надвишава 0.4%. С увеличаване на количеството въглерод се наблюдава повишаване на твърдостта. Същата стомана след нормализиране има голяма твърдост, заедно с равномерно разпределено фино зърно. Техниката прави възможно значително увеличаване на съпротивлението на сплавите до фрактури и съответствието с механичната обработка чрез рязане.

Възможни дефекти при отгряване

По време на операциите по термична обработка трябва да се придържате към посочените режими на температурата отопление и охлаждане. В случай на нарушение на изискванията могат да възникнат различни дефекти.

1. Окисляване на повърхностния слой и образуване на скала. По време на операцията отопляемият метал реагира с кислорода на въздуха, което води до образуване на скала върху повърхността на обработвания детайл. Тя трябва да се почиства механично или с помощта на специални химически реактиви.
2. Изгаряне на въглерода. Също така се получава в резултат на ефекта на кислорода върху горещия метал. Намаляването на количеството въглерод в повърхностния слой води до намаляване на неговите механични и технологични свойства. За да се предотврати тези процеси, стоманеното охлаждане трябва да се извършва успоредно с въвеждането на защитни газове в пещта, чиято основна задача е да предотвратят взаимодействието на сплавта с кислород.
3. Прегряване. Това е следствие от продължителното излагане на пещта при висока температура. Това води до прекомерно нарастване на зърната, добиване на хетерогенна структура с груби зърна, увеличаване на крехкостта. Тя се коригира чрез извършване на още един етап на пълно отгряване.
4. Изгори. Тя се получава в резултат на превишаване на допустимите стойности на нагряване и накисване, води до унищожаване на връзките между някои зърна, напълно разваля цялата структура на метала и не подлежи на корекция.

За да се предотвратят неуспехите, е важно да изпълнявате ясно задачите за термична обработка, да имате професионални умения и стриктно да контролирате процеса.

Отгряване стомана микроструктура е силно въздействие шофиране технология на части на сложност и оптималния състав и вътрешна структура, както се изисква за следващите етапи на термични въздействия, обработка и въвеждане структура в експлоатация.