Stålgløding som en type varmebehandling. Metallteknologi

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2024-01-02 14:00

Å lage nye materialer og kontrollere deres egenskaper er metallteknologiens kunst. Et av verktøyene er varmebehandling. Disse prosessene gjør det mulig å endre egenskapene og følgelig bruksområdene til legeringer. Stålgløding er et mye brukt alternativ for å eliminere produksjonsfeil i produkter, og øke deres styrke og pålitelighet.

Prosessoppgaver og dens varianter

Glødeoperasjoner utføres med sikte på:

• optimering av intrakrystallinsk struktur, bestilling av legeringselementer;
• minimerer intern forvrengning og stress på grunn av raske prosesstemperatursvingninger;
• å øke smidigheten til gjenstander for etterfølgende kutting.

Den klassiske operasjonen kalles "full gløding", men det finnes en rekke av dens varianter, avhengig av de spesifiserte egenskapene og egenskapene til oppgavene: ufullstendig, lav, diffusjon (homogenisering),isotermisk, rekrystallisering, normalisering. Alle er like i prinsippet, men modusene for varmebehandling av stål varierer betydelig.

Varmebehandling basert på diagram

Alle transformasjoner innen jernmetallurgi, som er basert på temperaturspillet, tilsvarer klart diagrammet for jern-karbon-legeringer. Det er et visuelt hjelpemiddel for å bestemme mikrostrukturen til karbonstål eller støpejern, så vel som transformasjonspunktene til strukturer og deres egenskaper under påvirkning av oppvarming eller avkjøling.

Met alteknologi regulerer alle typer gløding av karbonstål med denne planen. For ufullstendig, lav, og også for rekrystallisering, er "start" temperaturverdiene PSK-linjen, nemlig dens kritiske punkt Ac₁. Full gløding og normalisering av stål er termisk orientert til GSE-diagramlinjen, dens kritiske punkter Ac₃ og Ac_{m. Diagrammet viser også tydelig sammenhengen mellom en bestemt varmebehandlingsmetode med typen materiale når det gjelder karboninnhold og den tilsvarende muligheten for implementering for en bestemt legering.}

Full gløding

Objekter: støpegods og smiing fra en hypoeutektoid legering, mens stålsammensetningen skal fylle karbon i en mengde på opptil 0,8%.

Mål:

• maksimal endring i mikrostrukturen oppnådd ved støping og varmt trykk, og bringer den inhomogene grovkornede ferritt-perlitt-sammensetningen til en homogen finkornet;
• reduserer hardheten og øker duktiliteten for videre bearbeidingkutting.

Teknologi. Utglødningstemperaturen til stål er 30-50˚С høyere enn det kritiske punktet Ac_{3. Når metallet når de spesifiserte termiske egenskapene, opprettholdes de på dette nivået i noen tid, noe som gjør det mulig å fullføre alle nødvendige transformasjoner. Store perlittiske og ferritiske korn forvandles fullstendig til austenitt. Neste trinn er langsom avkjøling sammen med en ovn, hvor ferritt og perlitt igjen skilles fra austenitt, som har et fint korn og en jevn struktur.}

Fullstendig gløding av stål gjør det mulig å eliminere de vanskeligste indre defektene, men det er veldig langvarig og energikrevende.

Ufullstendig gløding

Objekter: hypoeutektoide stål uten alvorlige indre inhomogeniteter.

Formål: Maling og mykgjøring av perlittkorn, uten å endre den ferritiske basen.

Teknologi. Oppvarming av metallet til temperaturer som faller innenfor intervallet mellom de kritiske punktene Ac₁ og Ac_{3. Eksponering av emner i ovnen med stabile egenskaper bidrar til å fullføre de nødvendige prosessene. Avkjøling skjer sakte, sammen med ovnen. Ved utgangen oppnås den samme perlitt-ferritt finkornede strukturen. Med en slik termisk effekt blir perlitt til finkornet, mens ferritt forblir uendret krystallinsk, og kan bare endre strukturelt, også sliping.}

Ufullstendig gløding av stål lar deg balansere den indre tilstanden og egenskapene til enkle objekter, det er mindre energikrevende.

Lavgløding(omkrystallisering)

Objekter: alle typer valset karbonstål, legert stål med et karboninnhold innenfor 0,65 % (for eksempel kulelager), deler og emner laget av ikke-jernholdige metaller som ikke inneholder alvorlige indre defekter, men trenger lavenergikorreksjon.

Mål:

• fjerning av indre spenninger og herding på grunn av påvirkning av både kald og varm deformasjon;
• eliminere de negative effektene av ujevn avkjøling av sveisede strukturer, øke plastisiteten og styrken til sømmene;
• gjøre mikrostrukturen til ikke-jernholdige metallurgiprodukter enhetlig;
• sfæroidisering av lamellperlitt - gir den en granulær form.

Teknologi.

Deler varmes opp 50-100˚C under det kritiske punktet Ac_{1. Under påvirkning av slike påvirkninger elimineres mindre interne endringer. Hele den teknologiske prosessen tar ca 1-1,5 timer. Omtrentlig temperaturområder for enkelte materialer:}

1. Karbonstål og kobberlegeringer - 600-700˚C.
2. Nikkellegeringer - 800-1200˚C.
3. Aluminiumslegeringer - 300–450˚C.

Kjøling gjøres i luft. For martensittisk og bainitisk stål gir metallteknologi et annet navn for denne prosessen - høy temperering. Det er en enkel og rimelig måte å forbedre egenskapene til deler og strukturer på.

homogenisering (diffusjonsgløding)

Objekter: store støpeprodukter, spesielt støpegodslegert stål.

Formål: jevn fordeling av atomer av legeringselementer over krystallgitteret og hele volumet av barren som et resultat av høytemperaturdiffusjon; mykgjør strukturen til arbeidsstykket, reduserer hardheten før du utfører påfølgende teknologiske operasjoner.

Teknologi. Materialet varmes opp til høye temperaturer på 1000-1200˚С. Stabile termiske egenskaper må opprettholdes i lang tid - ca 10-15 timer, avhengig av størrelsen og kompleksiteten til den støpte strukturen. Etter fullføring av alle stadier av høytemperaturtransformasjoner, følger langsom avkjøling.

En arbeidskrevende, men svært effektiv prosess for utjevning av mikrostrukturen til store strukturer.

Isotermisk gløding

Objekter: karbonstålplater, legeringer og høylegerte produkter.

Mål: Forbedre mikrostrukturen, fjerne interne defekter med kortere tid.

Teknologi. Metallet varmes til å begynne med til full glødetemperatur og tiden som kreves for transformasjon av alle eksisterende strukturer til austenitt opprettholdes. Avkjøl deretter sakte ved nedsenking i varmt s alt. Når den når varmen ved 50-100˚C under Ac_{1-punktet, plasseres den i en ovn for å holde den på dette nivået i den tiden som er nødvendig for fullstendig transformasjon av austenitt til perlitt og sementitt. Den endelige avkjølingen skjer i luft.}

Metoden lar deg oppnå de nødvendige egenskapene til emner i legert stål, samtidig som du sparer tid sammenlignet med helegløding.

Normalisering

Objekter: støpegods, smiing og deler laget av lavkarbon, middels karbon og lavlegert stål.

Formål: å effektivisere den indre tilstanden, gi ønsket hardhet og styrke, forbedre den indre tilstanden før de påfølgende stadiene av varmebehandling og skjæring.

Teknologi. Stålet varmes opp til temperaturer som ligger litt over GSE-linjen og dens kritiske punkter, holdt og avkjølt i luft. Dermed øker hastigheten på gjennomføring av prosesser. Ved å bruke denne prosedyren er det imidlertid mulig å oppnå en rasjonell rolig struktur bare når sammensetningen av stålet bestemmes av karbon i en mengde på ikke mer enn 0,4%. Med en økning i mengden karbon skjer en økning i hardheten. Det samme stålet etter normalisering har en større hardhet sammen med jevnt fordelte fine korn. Teknikken gjør det mulig å øke legerings motstand mot ødeleggelse og duktiliteten til skjæring betydelig.

Mulige utglødningsfeil

Under utførelsen av varmebehandlingsoperasjoner er det nødvendig å følge de spesifiserte modusene for temperaturoppvarming og kjøling. Ved brudd på kravene kan ulike feil oppstå.

1. Oksidasjon av overflatelaget og dannelse av belegg. Under operasjonen reagerer det varme metallet med atmosfærisk oksygen, noe som fører til dannelse av skala på overflaten av arbeidsstykket. Rengjøres mekanisk eller medspesielle kjemikalier.
2. Karbonforbrenning. Det oppstår også som et resultat av påvirkning av oksygen på varmt metall. En reduksjon i mengden karbon i overflatelaget fører til en reduksjon i dets mekaniske og teknologiske egenskaper. For å forhindre disse prosessene, må stålgløding utføres parallelt med innføring av beskyttelsesgasser i ovnen, hvis hovedoppgave er å forhindre interaksjon av legeringen med oksygen.
3. Overoppheting. Det er en konsekvens av langvarig eksponering i en ovn ved høy temperatur. Det resulterer i overdreven kornvekst, anskaffelse av en inhomogen grovkornet struktur og en økning i sprøhet. Skal korrigeres med et nytt fullt utglødningstrinn.
4. Utbrent. Oppstår som et resultat av overskridelse av tillatte verdier for oppvarming og eksponering, fører til ødeleggelse av bindinger mellom noen korn, ødelegger hele strukturen til metallet fullstendig og er ikke gjenstand for korreksjon.

For å forhindre feil er det viktig å utføre varmebehandlingsoppgaver nøyaktig, ha faglig kompetanse og strengt kontrollere prosessen.

Stålgløding er en svært effektiv teknologi for å bringe mikrostrukturen til deler av enhver kompleksitet og sammensetning til den optimale indre strukturen og tilstanden, som kreves for påfølgende stadier av termisk påvirkning, kutting og idriftsettelse av strukturen.