Varmebehandling av legeringer. Typer varmebehandling

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Varmebehandling av legeringer er en integrert del av produksjonsprosessen for jernholdig og ikke-jernholdig metallurgi. Som et resultat av denne prosedyren er metaller i stand til å endre sine egenskaper til de nødvendige verdiene. I denne artikkelen vil vi vurdere hovedtypene for varmebehandling som brukes i moderne industri.

essensen av varmebehandling

Under produksjon av halvfabrikata varmebehandles metalldeler for å gi dem de ønskede egenskapene (styrke, motstand mot korrosjon og slitasje osv.). Varmebehandling av legeringer er et sett med kunstig skapte prosesser hvor det skjer strukturelle og fysiske og mekaniske endringer i legeringer under påvirkning av høye temperaturer, men den kjemiske sammensetningen av stoffet bevares.

Formål med varmebehandling

Metallprodukter som brukes daglig i alle sektorer av samfunnsøkonomien må oppfylle høye krav til slitestyrke. Metall, som råmateriale, må styrkes med de nødvendige ytelsesegenskapene, som kan værebli utsatt for høye temperaturer. Varmebehandling av legeringer med høye temperaturer endrer den opprinnelige strukturen til et stoff, omfordeler dets bestanddeler, forvandler størrelsen og formen til krystaller. Alt dette fører til minimalisering av metallets indre spenning og øker dermed dets fysiske og mekaniske egenskaper.

Typer varmebehandling

Varmebehandling av metallegeringer kommer ned til tre enkle prosesser: oppvarming av råvaren (halvfabrikata) til ønsket temperatur, holde den under de angitte forholdene i nødvendig tid og rask avkjøling. I moderne produksjon brukes flere typer varmebehandling, som er forskjellige i noen teknologiske funksjoner, men prosessalgoritmen forblir generelt den samme over alt.

I henhold til metoden for å utføre varmebehandling, er det følgende typer:

• Termisk (herding, temperering, utglødning, aldring, kryogen behandling).
• Termo-mekanisk behandling innebærer høytemperaturbehandling kombinert med mekanisk påvirkning på legeringen.
• Chemico-thermal involverer varmebehandling av metall, etterfulgt av berikelse av overflaten av produktet med kjemiske elementer (karbon, nitrogen, krom, etc.).

gløding

Gløding er en produksjonsprosess der metaller og legeringer varmes opp til en forhåndsbestemt temperatur, og deretter, sammen med ovnen der prosedyren fant sted, avkjøles veldig sakte naturlig. Som et resultat av annealing er det mulig å eliminere inhomogenitetene til den kjemiske sammensetningenstoffer, lindrer indre stress, oppnår en granulær struktur og forbedrer den som sådan, samt reduserer legeringens hardhet for å lette videre bearbeiding. Det finnes to typer gløding: gløding av den første og andre typen.

Førsteklasses gløding innebærer varmebehandling, som et resultat av at det er liten eller ingen endring i fasetilstanden til legeringen. Den har også sine egne varianter: homogenisert - glødetemperaturen er 1100-1200, under slike forhold holdes legeringene i 8-15 timer, rekrystallisering (ved t 100-200) gløding brukes for naglet stål, det vil si allerede deformert å være kald.

Gløding av den andre typen fører til betydelige faseendringer i legeringen. Den har også flere varianter:

• Full gløding - oppvarming av legeringen 30-50 over det kritiske temperaturmerket som er karakteristisk for dette stoffet og avkjøling med spesifisert hastighet (200 / time - karbonstål, 100 / time og 50 / time - lavlegert og høy -legerte stål, henholdsvis).
• Ufullstendig - oppvarming til et kritisk punkt og langsom avkjøling.
• Diffusjon - glødetemperatur 1100-1200.
• Isotermisk - oppvarming skjer på samme måte som ved full gløding, men etter det utføres hurtig avkjøling til en temperatur litt under den kritiske og avkjøles i luft.
• Normalisert - fullstendig gløding med påfølgende avkjøling av metallet i luft, og ikke i en ovn.

Hardening

Temperering er manipulasjonmed en legering, hvis formål er å oppnå en martensittisk transformasjon av metallet, noe som reduserer duktiliteten til produktet og øker dets styrke. Bråkjøling, samt gløding, innebærer oppvarming av metallet i en ovn over den kritiske temperaturen til bråkjølingstemperaturen, forskjellen ligger i den høyere kjølehastigheten som oppstår i væskebadet. Avhengig av metallet og til og med dets form, brukes forskjellige typer herding:

• Herding i samme miljø, det vil si i samme bad med væske (vann for store deler, olje for små deler).
• Intermitterende herding - avkjøling skjer i to påfølgende trinn: først i en væske (en skarpere kjølevæske) til en temperatur på ca. 300°C, deretter i luft eller i et annet oljebad.
• Trinn - når produktet når herdetemperaturen, avkjøles det en stund i smeltede s alter, etterfulgt av avkjøling i luft.
• Isotermisk - teknologi er veldig lik trinnherding, skiller seg bare i holdetiden til produktet ved martensittisk transformasjonstemperatur.
• Selvherdende herding skiller seg fra andre typer ved at det oppvarmede metallet ikke er fullstendig avkjølt, og etterlater et varmt område i midten av delen. Som et resultat av denne manipulasjonen får produktet egenskapene til økt styrke på overflaten og høy viskositet i midten. Denne kombinasjonen er viktig for perkusjonsinstrumenter (hammere, meisler osv.)

Ferie

Herding er det siste stadiet av varmebehandling av legeringer, som avgjørmetallets endelige struktur. Hovedformålet med herding er å redusere sprøheten til et metallprodukt. Prinsippet er å varme delen til en temperatur under den kritiske temperaturen og kjøle den ned. Siden varmebehandlingsmodusene og kjølehastigheten til metallprodukter for ulike formål kan variere, er det tre typer herding:

• Høy - oppvarmingstemperaturen er fra 350-600 til en verdi under den kritiske. Denne prosedyren brukes oftest for metallkonstruksjoner.
• Medium - varmebehandling ved t 350-500, vanlig for fjærprodukter og fjærer.
• Lav - oppvarmingstemperaturen til produktet er ikke høyere enn 250, noe som gjør det mulig å oppnå høy styrke og slitestyrke på deler.

aldring

Aldring er varmebehandling av legeringer, som forårsaker nedbrytningsprosesser av et overmettet metall etter bråkjøling. Resultatet av aldring er en økning i grensene for hardhet, utbytte og styrke til det ferdige produktet. Ikke bare støpejern blir utsatt for aldring, men også ikke-jernholdige metaller, inkludert lett deformerbare aluminiumslegeringer. Hvis et metallprodukt som er utsatt for herding holdes ved normal temperatur, skjer det prosesser i det som fører til en spontan økning i styrke og en reduksjon i duktilitet. Dette kalles metallets naturlige aldring. Hvis den samme manipulasjonen gjøres ved høye temperaturer, vil det bli k alt kunstig aldring.

Cryogenic treatment

Endringer i strukturen til legeringer,som betyr at deres egenskaper ikke bare kan oppnås ved høye, men også ved ekstremt lave temperaturer. Termisk behandling av legeringer ved t under null kalles kryogen. Denne teknologien er mye brukt i ulike sektorer av den nasjonale økonomien som et supplement til høytemperatur varmebehandlinger, da den kan redusere kostnadene for termiske herdeprosesser betydelig.

Kryogen behandling av legeringer utføres ved t -196 i en spesiell kryogen prosessor. Denne teknologien kan øke levetiden til den bearbeidede delen betydelig og anti-korrosjonsegenskaper, samt eliminere behovet for ny behandling.

Termo-mekanisk behandling

En ny metode for bearbeiding av legeringer kombinerer bearbeiding av metaller ved høye temperaturer med mekanisk deformasjon av produkter som er i plastisk tilstand. Termomekanisk behandling (TMT) i henhold til kompletteringsmetoden kan være av tre typer:

• Lavtemperatur-TMT består av to trinn: plastisk deformasjon etterfulgt av bråkjøling og herding av delen. Hovedforskjellen fra andre typer TMT er oppvarmingstemperaturen til legeringens austenittiske tilstand.
• TMT med høy temperatur innebærer oppvarming av en legering til martensittisk tilstand i kombinasjon med plastisk deformasjon.
• Foreløpig - deformasjon utføres ved t 20, etterfulgt av herding og herding av metallet.

Kjemisk-termisk behandling

Endre strukturen og egenskapene til legeringerdet er også mulig ved hjelp av kjemisk-termisk behandling, som kombinerer termiske og kjemiske effekter på metaller. Det endelige målet med denne prosedyren, i tillegg til å gi økt styrke, hardhet og slitestyrke til produktet, er også å gi delen syrebestandighet og brannmotstand. Denne gruppen inkluderer følgende typer varmebehandling:

• Sementering utføres for å gi overflaten til produktet ytterligere styrke. Essensen av prosedyren er å mette metallet med karbon. Karburering kan gjøres på to måter: fast og gass karburering. I det første tilfellet blir det behandlede materialet, sammen med kull og dets aktivator, plassert i en ovn og varmet opp til en viss temperatur, etterfulgt av å holde det i dette miljøet og avkjøle. Ved gass-karburering varmes produktet i en ovn opp til 900 under en kontinuerlig strøm av karbonholdig gass.
• Nitrering er en kjemisk-termisk behandling av metallprodukter ved å mette overflaten deres i nitrogenmiljøer. Resultatet av denne prosedyren er en økning i delens strekkfasthet og en økning i dens korrosjonsmotstand.
• Cyanidering er metningen av metallet med nitrogen og karbon på samme tid. Mediet kan være flytende (smeltede karbon- og nitrogenholdige s alter) og gassformig.
• Diffusjonsplettering er en moderne metode for å gi metallprodukter varmebestandighet, syrebestandighet og slitestyrke. Overflaten til slike legeringer er mettet med forskjellige metaller (aluminium, krom) og metalloider (silisium, bor).

Funksjonervarmebehandling av støpejern

Støpejernslegeringer utsettes for varmebehandling med en litt annen teknologi enn ikke-jernholdige metallegeringer. Støpejern (grått, høyfast, legert) gjennomgår følgende typer varmebehandling: gløding (ved t 500-650), normalisering, herding (kontinuerlig, isotermisk, overflate), herding, nitrering (grå støpejern), aluminisering (perlitisk støpejern), forkroming. Alle disse prosedyrene som et resultat forbedrer egenskapene til de endelige støpejernsproduktene betydelig: øke levetiden, eliminere sannsynligheten for sprekker under bruk av produktet, øke styrken og varmebestandigheten til støpejern.

Varmebehandling av ikke-jernholdige legeringer

Ikke-jernholdige metaller og legeringer har forskjellige egenskaper fra hverandre, derfor behandles de med forskjellige metoder. Dermed blir kobberlegeringer utsatt for rekrystalliseringsgløding for å utjevne den kjemiske sammensetningen. For messing leveres lavtemperaturglødingsteknologi (200-300), siden denne legeringen er utsatt for spontan sprekkdannelse i et fuktig miljø. Bronse utsettes for homogenisering og gløding ved t opp til 550. Magnesium utglødes, slukkes og utsettes for kunstig aldring (naturlig aldring forekommer ikke for slukket magnesium). Aluminium, som magnesium, gjennomgår tre varmebehandlingsmetoder: gløding, herding og aldring, hvoretter smidde aluminiumslegeringer øker styrken betydelig. Behandling av titanlegeringer inkluderer: rekrystalliseringsgløding, herding, aldring, nitrering og karburering.

CV

Varmebehandling av metaller og legeringer er den viktigste teknologiske prosessen i både jernholdig og ikke-jernholdig metallurgi. Moderne teknologier har en rekke varmebehandlingsmetoder for å oppnå de ønskede egenskapene til hver type bearbeidede legeringer. Hvert metall har sin egen kritiske temperatur, noe som betyr at varmebehandling bør utføres under hensyntagen til stoffets strukturelle og fysisk-kjemiske egenskaper. Til syvende og sist vil dette ikke bare oppnå de ønskede resultatene, men også effektivisere produksjonsprosessene betydelig.