Термична обработка на сплави. Видове топлинна обработка

Топлинната обработка на сплавите е неразделна част от производствения процес на черна и цветна металургия. В резултат на тази процедура, металите могат да променят характеристиките си до изискваните стойности. В тази статия ще разгледаме основните видове топлинна обработка, използвани в съвременната индустрия.

Същността на топлинната обработка

По време на производството полуготови метални части са топлинно обработено за придаване на желаните свойства (якост, устойчивост на корозия и устойчивост на износване, и така нататък. D.). Термична обработка на сплави - набор от изкуствени процеси, при които в сплавите при високи температури има структурни и физико-механични промени, но консервирани химическия състав на веществото.

Цел на топлинната обработка

Металните продукти, които се използват ежедневно във всеки клон на националната икономика, трябва да отговарят на високите изисквания за устойчивост на износване. Металът, подобно на суровините, трябва да подобри необходимите експлоатационни качества, които могат да бъдат постигнати чрез излагане на високи температури. Топлинна обработка на сплави високи температури променя първоначалната структура на веществото, преразпределя съставните си части, преобразува размера и формата на кристалите. Всичко това води до минимизиране на вътрешното напрежение на метала и по този начин увеличава неговите физически и механични свойства.

Видове топлинна обработка

Топлинната обработка се намалява до метални сплави непретенциозни три процеса: отопляване суровини (полуфабрикат) преди желаната температура, тя се отглеждат при предварително определени условия и времето, необходимо бързо охлаждане. В модерното производство се използват няколко вида термична обработка, които се различават при някои технологични характеристики, но алгоритъмът на процеса обикновено остава навсякъде навсякъде.

Чрез метода на изпълнение термичната обработка е от следните типове:

• Термично (втвърдяване, темпериране, отгряване, стареене, криогенно третиране).
• Термомеханичната включва обработка с високи температури в комбинация с механично действие върху сплавта.
• Химико-термичната предполага термична обработка на метала с последващо обогатяване на повърхността на продукта с химически елементи (въглерод, азот, хром и др.).

каляване

Отгряване - процес, при който метали и сплави, подложени на загряване до предварително определена температура, и след това пещта, в който процедурата е много бавно се охлажда естествено производство. След хибридизиране успяват да елиминират нехомогенността на химическия състав на материята, отстраняване на вътрешни напрежения, за да се постигне зърнеста структура и подобряване като такива, но също така и намаляване на твърдостта на сплавта да се улесни по-нататъшното му обработка. Има два вида отгряване: отгряване първи и втори вид.

Отгряване от първи вид включва термична обработка, в резултат на промяната на фазата състояние на сплавта са незначителни или несъществуващи. Той също има своите разновидности: хомогенизира - отгряване температура 1100-1200, при такива обстоятелства сплави възраст за 8-15 часа, прекристализация (ако т 100-200) се използва за отгряване стомана занитени, т.е. вече се деформира студено.

Закачването на втория вид води до значителни фазови промени в сплавта. Също така има няколко разновидности:

• Пълен отгряване - нагряване на сплавта до над критичната температура от 30-50 маркери, характерни за това вещество и със споменатата скорост на охлаждане (200 / час - въглеродна стомана, 100 / ч и 50 / ч - ниско легирана и високо легирани стомани, съответно).
• Непълна - загряване до критичната точка и бавно охлаждане.
• Дифузия - температура на отгряване 1100-1200.
• Изотермалното нагряване се извършва по същия начин, както при цялостно охлаждане, но след това се извършва бързо охлаждане до температура, малко по-ниска от критичната температура, и се оставя да се охлади във въздуха.
• Нормализирано - пълно отгряване, последвано от охлаждане на метала във въздуха, а не в пещта.

закалка

Втвърдяването е манипулацията на сплавта, чиято цел е да се постигне мартензитна трансформация на метала, което намалява пластичността на продукта и увеличава неговата якост. Втвърдяването, както и отгряването, включва загряване на метала в пещта над критичната температура до температурата на охлаждане, разликата е в по-високата скорост на охлаждане, която се получава в банята с течността. В зависимост от метала и дори формата му, се използват различни видове втвърдяване:

• Втвърдяване в една среда, т.е. в една баня с течност (вода за големи части, масло за малки части).
• Прекъсване на охлаждането - охлаждането отнема два последователни стъпки: първо в течност (по-рязък охладител) до температура около 300, след това във въздуха или в друга маслена баня.
• Постепенно - когато продуктът достигне температурата на охлаждане, той се охлажда за известно време в разтопени соли, последвано от охлаждане на въздуха.
• Изотермична - чрез технологията е много подобна на стъпково втвърдяване, се различава само в периода на съхранение на продукта при температурата на мартензитната трансформация.
• Температурата при самоизхвърляне се различава от другите видове, тъй като отопляемият метал не е напълно охладен, оставяйки топла секция в средата на частта. В резултат на такава манипулация продуктът придобива свойствата на повишена якост на повърхността и висок вискозитет в средата. Тази комбинация е изключително необходима за ударни инструменти (чукове, длета и т.н.)

празник

Отпускът е крайният етап на топлинната обработка на сплавите, което определя крайната структура на метала. Основната цел на темперирането е да се намали крехкостта на металния продукт. Принципът е да загреете частта до температура под критичната и охладителна. Тъй като режимите на топлинна обработка и степента на охлаждане на металните продукти за различни цели могат да се различават, се различават три вида темпериране:

• Висока - температурата на нагряване е от 350-600 до под критичната. Тази процедура най-често се използва за метални конструкции.
• Средно - термична обработка при t 350-500, обща за пролетни продукти и пружини.
• Ниска - температурата на нагряване на продукта не по-висока от 250 позволява да се постигне висока якост и износоустойчивост на частите.

остаряване

Стареене е термичната обработка на сплавите, която причинява разграждането на свръхнаситен метал след охлаждане. Резултатът от стареенето е увеличаване на границите на твърдостта, течливостта и здравината на крайния продукт. Не само чугунът е изложен на стареене, но също така цветни метали, включително лесно деформируеми алуминиеви сплави. Ако металният продукт, подложен на втвърдяване, издържа на нормална температура, в него протичат процеси, водещи до спонтанно увеличаване на якостта и намаляване на еластичността. Това се нарича естествено стареене на метал. Ако същата манипулация се извършва при високи температурни условия, ще се нарече изкуствено стареене.

Криогенно лечение

Промените в структурата на сплавите и следователно техните свойства могат да бъдат постигнати не само от високи, но и от изключително ниски температури. Термичното третиране на сплавите при t под нулата се нарича криогенно. Тази технология се използва широко в различни сектори на националната икономика като допълнение към топлинната обработка с високи температури, тъй като позволява значително да се намалят разходите за процесите на топлинно втвърдяване на продуктите.

Криогенното третиране на сплавите се извършва при t-196 в специален криогенен процесор. Тази технология позволява значително да се увеличи експлоатационния живот на третираната част и антикорозионни свойства, както и да се елиминира нуждата от многократни обработки.

Термомеханична обработка

Нов метод за обработка на сплави съчетава обработката на метали при високи температури с механична деформация на продуктите в пластмасово състояние. Термомеханичното третиране (TMS) по метода на извършване може да бъде от три типа:

• Нискотемпературният ТЕМ се състои от два етапа: пластична деформация, последвана от охлаждане и темпериране на детайла. Основната разлика от другите типове TMO е температурата на нагряване до аустенитното състояние на сплавта.
• Високотемпературният TMO означава нагряване на сплавта в мартензитно състояние в комбинация с пластична деформация.
• Предварителна - деформацията се извършва при t 20 с последващо втвърдяване и темпериране на метала.

Химико-термична обработка

Смяната на структурата и свойствата на сплавите е възможна и с помощта на химико-термична обработка, която комбинира топлинните и химически ефекти върху металите. Крайната цел на тази процедура, в допълнение към придаването на повишена якост, издръжливост, устойчивост на износване на продукта е добавянето на компонент на киселинна устойчивост и огнеустойчивост. Тази група включва следните видове топлинна обработка:

• Циментацията се извършва, за да се получи допълнителна здравина на повърхността на продукта. Същността на процедурата е да насити метала с въглерод. Циментацията може да се извърши по два начина: твърдо и газово карбуризиране. В първия случай обработвания материал заедно с въглища и активатора се поставя в пещ и се загрява до определена температура, последвано от това стареене в средносрочен и охлаждане. В случай на газ продукт цементацията се нагрява в пещ до 900 под непрекъсната струя въглероден съдържащ газ.
• Азотирането е химико-термичната обработка на метални продукти чрез насищане на техните повърхности в азотна среда. Резултатът от тази процедура е увеличаването на якостта на опън на частта и увеличаването на нейната корозионна устойчивост.
• Цианирането е насищането на метала едновременно с азот и въглерод. Средата може да бъде течна (стопен въглерод и съдържащи азот соли) и газообразна.
• Дифузионната метализация е модерен метод за производство на метални продукти, устойчиви на топлина, киселинно устойчиви и устойчиви на износване. Повърхността на тези сплави е наситена с различни метали (алуминий, хром) и металоиди (силиций, бор).

Особености на топлинната обработка на чугун

Сплавите от чугун се термообработват с малко по-различна технология от сплавите от цветни метали. Чугуната (сива, с висока якост, сплав) преминава през следните видове топлинна обработка: термообработка (при t 500-650 shy-), нормализира, втвърдяване (непрекъснат, изотермични, повърхност), ваканция, азотиране (сив чугун), Алитиране (перлит чугун), хром. Всички тези процедури, в резултат на значително да подобри свойствата на крайните изделия от желязо: увеличен експлоатационен живот, премахване на риска от напукване по време на употреба на продукта, увеличаване на силата и топлина съпротива от чугун.

Топлинна обработка на цветни сплави

Цветните метали и сплавите имат различни свойства, така че те се обработват по различни методи. По този начин медните сплави се подлагат на рекристализиращо свързване, за да се изравни химичният състав. За месинг е предвидено техника за хибридизация при ниска температура (200-300), тъй като тази сплав е наклонена влажна среда към спонтанно крекинг. Бронзът се подлага на хомогенизиране и хибридизация при t до 550 ° С. Магнезият се темперира, закалява и се подлага на изкуствено стареене (естественото стареене не се получава при втвърден магнезий). Алуминий, както и магнезий, се подлага на топлинна обработка три метода: отгряване, закаляване и стареене, след което деформируемата алуминиеви сплави значително увеличаване на силата им. Третирането на титанови сплави включва: прекристализиращо свързване, втвърдяване, стареене, азотиране и карбуризиране.

резюме

Термичното третиране на метали и сплави е основният технологичен процес, както в металургията от черни и цветни метали, така и в металургията. Съвременните технологии имат много методи за топлинна обработка, които позволяват да се постигнат желаните свойства на всеки вид обработени сплави. Всяка метална има свой характерен критична температура, което означава, че топлинната обработка трябва да се извърши като се вземе предвид структурни и физикохимични особености вещество. В крайна сметка това не само ще постигне желаните резултати, но и значително ще рационализира производствените процеси.