Značajke toplinske obrade
Da bi se dobila željena svojstva metalnog dijela, ona se podvrgava toplinskoj obradi. Tijekom tog procesa dolazi do strukturalne promjene u materijalu .
Metalni proizvodi koji se koriste u kućanstvu moraju biti otporni na vanjske utjecaje. Da bi se to postiglo, metal mora biti ojačan izlaganjem visokim temperaturama. Takva obrada mijenja oblik kristalne rešetke, minimizira unutarnje naprezanje i poboljšava njegova svojstva.
Vrste toplinske obrade čelika
Toplinska obrada čelika svodi se na tri stupnja: grijanje, držanje i brzo hlađenje. Postoji nekoliko vrsta ovog procesa, ali njihove glavne faze ostaju iste.
Razlikuju se ove vrste toplinske obrade:
- Tehnički (kaljenje, kaljenje, kriogena obrada, starenje).
- Termomehanički, u kojem se koristi ne samo visoka temperatura, već i fizički učinci na metal.
- Kemijsko-termalna uključuje toplinsku obradu metala s naknadnim izlaganjem površini dušikom, kromom ili ugljikom.
prekaljivanje
To je proces proizvodnje zagrijavanja metala na unaprijed određenu temperaturu, a zatim polagano hlađenje, što se događa prirodno. Kao rezultat ovog postupka, eliminira se heterogenost metala, smanjuje se unutarnje naprezanje i smanjuje tvrdoća legure, što uvelike olakšava njegovu obradu. Postoje dvije vrste žarenja: prva i druga vrsta.
Tijekom žarenja prve vrste, fazno stanje legure neznatno se mijenja. On ima sorte:
- Homogenizirana - temperatura je 1100-1200 ° C, metal je u takvim uvjetima star od 7-14 sati.
- Rekristalizacija - temperatura žarenja 100−200 ° C, ovaj postupak se koristi za čelik sa zakovicama.
Nakon žarenja druge vrste dolazi do promjene faze u metalu. Proces ima nekoliko vrsta:
Potpuno žarenje - metal se zagrijava za 25–40 ° C iznad kritične vrijednosti za taj materijal i hladi se posebnom brzinom.- Nepotpuna - legura se zagrijava do kritične točke i dugo se hladi.
- Difuzija - žarenje provodi se na temperaturi od 1100 do 1200 ° C.
- Izotermno - zagrijavanje metala događa se kao kod potpunog žarenja, ali hlađenje ispod kritične temperature, hlađenje na otvorenom.
- Normalizirano - metal se u potpunosti zagrijava i hladi na zraku.
kaljenje
To je proces manipulacije metala kako bi se postigla martenzitna transformacija, što osigurava povećanu čvrstoću i smanjenu duktilnost proizvoda. Tijekom gašenja legura se zagrijava do kritične vrijednosti, kao kod žarenja, ali se proces hlađenja odvija mnogo brže, a za to se koristi kupka s tekućinom. Postoji nekoliko vrsta stvrdnjavanja:
- Gašenje u jednoj tekućini, za male dijelove koristiti ulje, a za velike dijelove - vodu.
- Povremeno stvrdnjavanje - snižavanje temperature odvija se u dvije faze: brzo hlađenje na temperaturu od 300 ° C, upotreba vode, a zatim se proizvod stavlja u ulje ili na otvorenom.
- Stepped - kada metal dosegne traženu temperaturu, hladi se u rastaljenim solima, a zatim na otvorenom.
- Izotermno - slično brzini, razlikuje se u vremenu izlaganja.
- Hlađenjem samo-temperiranje, legura nije u potpunosti ohlađena, ostavljajući toplo područje u sredini. Kao rezultat, metal dobiva povećanu čvrstoću i visoku viskoznost. Ova kombinacija je izvrsna za udaraljke.
Nepravilno stvrdnjavanje može dovesti do sljedećih nedostataka:
- dekarbonizacije;
- pukotine;
- savijanje ili povodac.
Glavni uzrok uzice i pukotina - neujednačena promjena veličine dijela tijekom hlađenja ili grijanja. Oni se također mogu pojaviti s naglim povećanjem snage na određenim mjestima. Najbolji način da se izbjegnu ovi problemi je polagano hlađenje metala na vrijednost martenzitne transformacije.
Uzica i savijanje se javljaju s nejednakim hlađenjem zakrivljenih dijelova. Ti su nedostaci prilično mali i mogu se korigirati brušenjem. Prethodno žarenje dijelova i njihovo postupno i jednolično zagrijavanje pomoći će u izbjegavanju izobličenja.
Metalno dekarburiranje nastaje kao rezultat sagorijevanja ugljika s produljenim grijanjem. Intenzitet procesa ovisi o temperaturi grijanja, što je viši, proces je brži. Za učvršćivanje predmet se zagrijava u neutralnom okruženju (peć za mufer).
Skala na metalnoj površini dovodi do trovanja i deformacije proizvoda. To smanjuje brzinu grijanja i otežava obradu. Skala se uklanja kemijskim ili mehaničkim sredstvima. Kako bi izbjegli njihov izgled, morate koristiti posebnu pastu (100 g tekućeg stakla, 25 g grafita, 75 g vatrostalne gline, 14 g boraksa, 100 g vode, 30 g karborunda). Smjesa se nanosi na proizvod i ostavi da se potpuno osuši, a zatim zagrijava kao i obično.
odmor
Omekšava učinke otvrdnjavanja, ublažava stres, smanjuje lomljivost, povećava viskoznost. Odmor se obavlja zagrijavanjem dijela, ojačanog do kritične temperature. Ovisno o vrijednosti temperature moguće je dobiti stanje trostita, martenzita, sorbitola. Oni se razlikuju od sličnih stanja u gašenju svojstava i strukture, što je više naglašeno. To povećava duktilnost i čvrstoću legure. Metal s točkastom strukturom ima veću udarnu čvrstoću.
Ovisno o temperaturi, razlikuju se ove vrste odmora: niska, srednja, visoka.
Za točno određivanje temperature pomoću tablice boja. Film od željeznog oksida daje metalu različite boje. Čini se, ako je proizvod čist od vage i zagrijan na 210 ° C, s povećanjem temperature povećava se debljina filma.
Pri niskom temperiranju (temperature do 300 ° C), sastav legure ostaje martenzit, koji mijenja strukturu materijala. Osim toga, oslobađa se i željezni karbid. To povećava žilavost čelika i smanjuje njegovu tvrdoću. Pri niskom temperiranju, metal se hladi u slanoj i uljnoj kupelji.
Visoka temperacija značajno poboljšava mehanička svojstva čelika, povećava viskoznost, duktilnost, čvrstoću. To je naširoko koristi za proizvodnju opruga, motor štapovi, kovanje umire, osovine automobila. Za sitnozrnati legirani čelik kaljenje se provodi odmah nakon normalizacije.
Da bi se povećala obradivost metala, njezina normalizacija odvija se na visokoj temperaturi (970 ° C), što povećava njegovu tvrdoću. Da biste smanjili ovaj parametar, napravite visok odmor.
Kriogeno liječenje
Promjene u strukturi metala mogu se postići ne samo visokom temperaturom, već i niskim. Obrada legura na temperaturama ispod 0 ° C široko se koristi u raznim industrijama. Postupak se odvija na temperaturi od 195 ° C.
Profiti kriogene obrade:
- Smanjuje količinu austenita, što čini dimenzije dijelova stabilnim.
- Ne zahtijeva naknadni odmor, što skraćuje proizvodni ciklus.
- Nakon ove obrade dijelovi su pogodniji za brušenje i poliranje.
Kemijska toplinska obrada
Kemijska toplinska obrada uključuje ne samo izlaganje visokim temperaturama, već i kemijsku. Rezultat ovog postupka je povećana čvrstoća i otpornost na habanje metala, kao i otpornost na vatru i otpornost na kiseline.
Postoje takve vrste obrade:
- Cementiranje.
- Nitriranja.
- Karbonitriranje.
- Boriding.
Čelični cement je proces dodatne obrade metala ugljikom prije gašenja i popuštanja. Nakon postupka, izdržljivost proizvoda se povećava torzijom i savijanjem.
Prije početka cementiranja površina se temeljito čisti, nakon čega se oblaže posebnim spojevima. Postupak se izvodi nakon što je površina potpuno suha.
Postoji nekoliko vrsta cementiranja: tekućina, kruta tvar, plin. U prvom obliku koristi se posebna peć, u koju se sipa 75% sode, 10% silicij karbida, 15% natrijevog klorida. Nakon toga proizvod se uranja u spremnik. Postupak se odvija 2 sata na temperaturi od 850 ° C.
Tvrda cementacija pogodna je za izvođenje u kućnoj radionici. Za to koristite posebnu pastu na bazi sode, čađe, natrijeve oksalne kiseline i vode. Dobiveni sastav se nanosi na površinu i čeka se sušenje. Nakon toga se proizvod stavi u pećnicu 2 sata na temperaturi od 900 ° C.
U cementiranju plinovima koriste se smjese plinova koje sadrže metan. Postupak se odvija u posebnoj komori pri temperaturi od 900 ° C.
Čelično nitriranje je proces zasićenja metalne površine dušikom zagrijavanjem do 650 ° C u atmosferi amonijaka. Nakon obrade, legura povećava svoju tvrdoću, a također dobiva otpornost na koroziju. Nitriranje, za razliku od cementiranja, omogućuje održavanje visoke čvrstoće na visokim temperaturama. Isto tako, proizvodi se ne iskrivljuju kada se ohlade. Metalno nitriranje se široko koristi u industriji kako bi se postigla otpornost na habanje proizvoda, povećala tvrdoća i zaštitila od korozije.
Karbonitridiranje čelika sastoji se u obradi površine ugljikom i dušikom pri visokoj temperaturi uz daljnje kaljenje i popuštanje. Postupak se može provesti na temperaturi od 850 ° C u plinovitom okruženju. Carbonitriding se koristi za alatne čelike.
Kod bušenja čelika na metalnu površinu nanosi se sloj bora. Postupak se odvija na temperaturi od 910 ° C. Takva se obrada koristi za povećanje trajnosti alata za bušenje i bušenje.
Termomehanička obrada
Kod primjene ove metode primjenjuju se visoke temperature i plastična deformacija. Postoje ove vrste termomehaničke obrade:
- Visoka temperatura.
- Niska temperatura.
- Preliminarni.
Tijekom visokotemperaturne obrade dolazi do deformacije metala nakon zagrijavanja. Legura se zagrijava iznad temperature rekristalizacije. Nakon toga se vrši otvrdnjavanje.
Visokotemperaturna obrada metala:
- Povećava viskoznost.
- Otklanja krhkost.
Konstrukcijski, alatni, ugljični, opružni, legirani čelici podvrgnuti su takvoj obradi.
Tijekom niskotemperaturne obrade, smjesa nakon hlađenja održava se na temperaturi ispod vrijednosti rekristalizacije i iznad martenzitne transformacije. U ovoj fazi napravite plastičnu deformaciju. Takva obrada ne daje stabilnost metalu tijekom kaljenja, a za njegovu primjenu potrebna je snažna oprema.
Za provedbu termomehaničke obrade potrebno je koristiti posebne uređaje za tlak, grijanje i hlađenje obratka.
Toplinska obrada legura obojenih metala
Obojeni metali se međusobno razlikuju po svojim svojstvima, stoga primjenjuju vlastite vrste toplinske obrade. Za izjednačavanje kemijskog sastava bakra podvrgava se rekristalizacijskom žarenju. Mesing se tretira na niskoj temperaturi (200 ° C). Bronca se žari na 550 ° C. Magnezij se stvrdnjava, žari i stari, aluminij se podvrgava sličnom tretmanu.
U metalurgiji obojenih i obojenih metala široko se primjenjuju različite vrste toplinske obrade metala. Koriste se za dobivanje željenih svojstava legura, kao i za uštedu troškova. Za svaki postupak i metal odabrane su vlastite vrijednosti temperature.