Lydinių terminis apdorojimas. Terminio apdorojimo rūšys

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Lydinių terminis apdorojimas yra neatsiejama juodųjų ir spalvotųjų metalų metalurgijos gamybos proceso dalis. Dėl šios procedūros metalai gali pakeisti savo charakteristikas iki reikiamų verčių. Šiame straipsnyje apžvelgsime pagrindinius šiuolaikinėje pramonėje naudojamus terminio apdorojimo būdus.

Šiluminio apdorojimo esmė

Gaminant pusgaminius metalinės dalys yra termiškai apdorojamos, kad suteiktų norimas savybes (tvirtumą, atsparumą korozijai ir dilimui ir kt.). Terminis lydinių apdorojimas – tai dirbtinai sukurtų procesų visuma, kurios metu lydiniuose, veikiant aukštai temperatūrai, vyksta struktūriniai ir fiziniai bei mechaniniai pokyčiai, tačiau išsaugoma cheminė medžiagos sudėtis.

Šiluminio apdorojimo tikslas

Metalo gaminiai, kurie kasdien naudojami visuose šalies ūkio sektoriuose, turi atitikti aukštus atsparumo dilimui reikalavimus. Metalas, kaip žaliava, turi būti sutvirtintas su būtinomis eksploatacinėmis savybėmis, kurios gali būtibūti veikiamas aukštų temperatūrų. Lydinių terminis apdorojimas aukšta temperatūra keičia pradinę medžiagos struktūrą, perskirsto jos sudedamąsias dalis, pakeičia kristalų dydį ir formą. Visa tai sumažina vidinį metalo įtempį ir taip padidina jo fizines bei mechanines savybes.

Šiluminio apdorojimo tipai

Metalo lydinių terminis apdorojimas susideda iš trijų paprastų procesų: žaliavos (pusgaminio) kaitinimo iki norimos temperatūros, laikymo nurodytomis sąlygomis reikiamą laiką ir greito aušinimo. Šiuolaikinėje gamyboje naudojami keli terminio apdorojimo tipai, kurie skiriasi kai kuriomis technologinėmis savybėmis, tačiau proceso algoritmas apskritai visur išlieka vienodas.

Pagal terminio apdorojimo metodą yra šie tipai:

• Šiluminis (grūdinimas, grūdinimas, atkaitinimas, sendinimas, kriogeninis apdorojimas).
• Termomechaninis apdorojimas apima apdorojimą aukšta temperatūra kartu su mechaniniu lydinio poveikiu.
• Cheminis terminis apima metalo terminį apdorojimą, po to gaminio paviršiaus sodrinimą cheminiais elementais (anglis, azotu, chromu ir kt.).

Atkaitinimas

Atkaitinimas – tai gamybos procesas, kurio metu metalai ir lydiniai įkaitinami iki iš anksto nustatytos temperatūros, o paskui kartu su krosnele, kurioje buvo atlikta procedūra, natūraliai atvėsinami labai lėtai. Dėl atkaitinimo galima pašalinti cheminės sudėties nehomogeniškumąmedžiagų, sumažina vidinį įtempį, pasiekia granuliuotą struktūrą ir pagerina ją kaip tokią, taip pat sumažina lydinio kietumą, kad būtų palengvintas tolesnis jo apdorojimas. Yra du atkaitinimo tipai: pirmojo ir antrojo tipo atkaitinimas.

Pirmos klasės atkaitinimas reiškia terminį apdorojimą, dėl kurio lydinio fazinė būsena mažai keičiasi arba visai nesikeičia. Taip pat turi savo veislių: homogenizuotas - atkaitinimo temperatūra 1100-1200, tokiomis sąlygomis lydiniai laikomi 8-15 val., knieditam plienui naudojamas rekristalizacinis (esant 100-200) atkaitinimas, tai yra jau deformuotas. būdamas š altas.

Antrojo tipo atkaitinimas lemia reikšmingus lydinio fazių pokyčius. Jis taip pat turi keletą veislių:

• Visas atkaitinimas – lydinio kaitinimas 30–50 laipsnių virš kritinės temperatūros žymės, būdingos šiai medžiagai, ir aušinimas nurodytu greičiu (200 per valandą – anglinis plienas, 100 per valandą ir 50 per valandą – mažai legiruotas ir aukštas). – legiruotasis plienas, atitinkamai).
• Nebaigta – kaitinimas iki kritinio taško ir lėtas aušinimas.
• Difuzija – atkaitinimo temperatūra 1100–1200.
• Izoterminis – kaitinimas vyksta taip pat, kaip ir visiško atkaitinimo metu, tačiau po to greitai atšaldoma iki šiek tiek žemesnės už kritinę temperatūrą ir paliekama atvėsti ore.
• Normalizuotas – pilnas atkaitinimas su vėlesniu metalo atšaldymu ore, o ne krosnyje.

Užgrūdinimas

Grūdinimas yra manipuliavimassu lydiniu, kurio tikslas – pasiekti martensitinę metalo transformaciją, dėl kurios sumažėja gaminio plastiškumas ir padidėja jo stiprumas. Grūdinimas, kaip ir atkaitinimas, apima metalo kaitinimą krosnyje virš kritinės temperatūros iki gesinimo temperatūros, skirtumas yra didesnis aušinimo greitis, kuris vyksta skysčio vonioje. Priklausomai nuo metalo ir net jo formos, naudojami įvairūs grūdinimo būdai:

• Kietinimas toje pačioje aplinkoje, tai yra toje pačioje vonioje su skysčiu (vanduo didelėms dalims, aliejus mažoms dalims).
• Nutrūkstamas kietėjimas – aušinimas vyksta dviem nuosekliais etapais: pirmiausia skystyje (aštresniame aušinimo skystyje) iki maždaug 300 °C temperatūros, tada ore arba kitoje aliejaus vonioje.
• Pakopinis – kai produktas pasiekia kietėjimo temperatūrą, jis kurį laiką vėsinamas išlydytose druskose, po to aušinamas ore.
• Izoterminė – technologija labai panaši į pakopinį grūdinimą, skiriasi tik gaminio laikymo trukme martensitinės transformacijos temperatūroje.
• Savaime kietėjantis grūdinimas skiriasi nuo kitų rūšių tuo, kad įkaitęs metalas nėra visiškai atšaldomas, todėl detalės viduryje lieka šilta vieta. Dėl šios manipuliacijos gaminys įgyja padidinto paviršiaus stiprumo ir didelio klampumo viduryje savybes. Šis derinys būtinas mušamiesiems instrumentams (plaktams, k altams ir kt.)

Atostogos

Grūdinimas yra galutinis lydinių terminio apdorojimo etapas, kuris lemiagalutinė metalo struktūra. Pagrindinis grūdinimo tikslas – sumažinti metalo gaminio trapumą. Principas yra įkaitinti dalį iki žemesnės nei kritinės temperatūros ir atvėsinti. Kadangi įvairios paskirties metalo gaminių terminio apdorojimo režimai ir aušinimo greitis gali skirtis, yra trys grūdinimo tipai:

• Aukšta – šildymo temperatūra yra nuo 350–600 laipsnių iki mažesnės už kritinę. Ši procedūra dažniausiai naudojama metalinėms konstrukcijoms.
• Vidutinis – terminis apdorojimas t 350–500, įprastas spyruokliniams gaminiams ir spyruoklėms.
• Žema - gaminio įkaitimo temperatūra ne aukštesnė kaip 250, o tai leidžia pasiekti didelį dalių stiprumą ir atsparumą dilimui.

Senėjimas

Senėjimas yra lydinių terminis apdorojimas, sukeliantis persotinto metalo skilimo procesus po gesinimo. Senėjimo rezultatas – gatavo produkto kietumo, derlingumo ir stiprumo ribos padidėjimas. Sensta ne tik ketus, bet ir spalvotieji metalai, įskaitant lengvai deformuojamus aliuminio lydinius. Jei grūdinamas metalo gaminys laikomas normalioje temperatūroje, jame vyksta procesai, dėl kurių spontaniškai padidėja stiprumas ir sumažėja plastiškumas. Tai vadinama natūraliu metalo senėjimu. Jei ta pati manipuliacija atliekama aukštesnėje temperatūroje, tai bus vadinama dirbtiniu senėjimu.

Kriogeninis gydymas

Lydinių struktūros pokyčiai,o tai reiškia, kad jų savybes galima pasiekti ne tik esant aukštai, bet ir itin žemai temperatūrai. Terminis lydinių apdorojimas, esant t žemiau nulio, vadinamas kriogeniniu. Ši technologija yra plačiai naudojama įvairiuose šalies ūkio sektoriuose, kaip priedas prie aukštos temperatūros terminio apdorojimo, nes gali žymiai sumažinti terminio grūdinimo procesų išlaidas.

Lydinių kriogeninis apdorojimas atliekamas esant t -196 specialiam kriogeniniam procesoriui. Ši technologija gali žymiai pailginti apdirbtos dalies eksploatavimo laiką ir antikorozines savybes, taip pat nebereikia pakartotinio apdorojimo.

Termomechaninis apdorojimas

Naujas lydinių apdirbimo metodas apjungia metalų apdorojimą aukštoje temperatūroje su mechanine plastikinių gaminių deformacija. Termomechaninis apdorojimas (TMT) pagal užbaigimo būdą gali būti trijų tipų:

• Žemos temperatūros TMT susideda iš dviejų etapų: plastinės deformacijos, po kurios seka dalies grūdinimas ir grūdinimas. Pagrindinis skirtumas nuo kitų tipų TMT yra kaitinimo temperatūra iki austenitinės lydinio būsenos.
• Aukštos temperatūros TMT apima lydinio kaitinimą iki martensitinės būsenos kartu su plastine deformacija.
• Preliminarus – deformacija atliekama esant t 20, po to metalo grūdinimas ir grūdinimas.

Cheminis-terminis apdorojimas

Pakeiskite lydinių struktūrą ir savybestai įmanoma ir cheminio-terminio apdorojimo pagalba, kuris sujungia terminį ir cheminį poveikį metalams. Galutinis šios procedūros tikslas yra ne tik padidinti gaminio stiprumą, kietumą ir atsparumą dilimui, bet ir suteikti daliai atsparumą rūgštims ir ugniai. Į šią grupę įeina šie terminio apdorojimo tipai:

• Cementavimas atliekamas siekiant suteikti gaminio paviršiui papildomo tvirtumo. Procedūros esmė – prisotinti metalą anglimi. Karbiuravimas gali būti atliekamas dviem būdais: kietuoju ir dujiniu. Pirmuoju atveju apdirbta medžiaga kartu su anglimi ir jos aktyvatoriumi dedama į krosnį ir įkaitinama iki tam tikros temperatūros, po to laikoma šioje aplinkoje ir aušinama. Jei naudojamas dujinis karbiuravimas, produktas kaitinamas orkaitėje iki 900 laipsnių nuolatine anglies dujų srove.
• Azotavimas – tai cheminis-terminis metalo gaminių apdorojimas prisotinant jų paviršių azoto aplinkoje. Šios procedūros rezultatas – padidėja detalės atsparumas tempimui ir jos atsparumas korozijai.
• Cianidavimas – tai metalo prisotinimas azotu ir anglimi tuo pačiu metu. Terpė gali būti skysta (išlydytos anglies ir azoto turinčios druskos) ir dujinė.
• Difuzinis dengimas yra modernus būdas metalo gaminiams suteikti atsparumą karščiui, atsparumą rūgštims ir atsparumą dilimui. Tokių lydinių paviršius yra prisotintas įvairių metalų (aliuminio, chromo) ir metaloidų (silicio, boro).

Ypatybėsketaus terminis apdorojimas

Ketaus lydiniai termiškai apdorojami naudojant šiek tiek kitokią technologiją nei spalvotųjų metalų lydiniai. Ketaus (pilkas, didelio stiprumo, legiruotas) atliekamas šių tipų terminis apdorojimas: atkaitinimas (esant t 500-650), normalizavimas, grūdinimas (ištisinis, izoterminis, paviršinis), grūdinimas, azotavimas (pilkasis ketus), aliuminavimas (perlitiniai ketaus), chromavimas. Dėl visų šių procedūrų žymiai pagerėja galutinių ketaus gaminių savybės: pailgėja tarnavimo laikas, pašalinama įtrūkimų tikimybė gaminio naudojimo metu, padidėja ketaus stiprumas ir atsparumas karščiui.

Spalvotų metalų lydinių terminis apdorojimas

Spalvotų metalų ir lydinių savybės skiriasi viena nuo kitos, todėl apdirbamos skirtingais būdais. Taigi, vario lydiniai yra atkaitinami perkristalizuojant, kad išlygintų cheminę sudėtį. Žalvariui naudojama žemos temperatūros atkaitinimo technologija (200–300), nes šis lydinys yra linkęs savaime įtrūkti drėgnoje aplinkoje. Bronza homogenizuojama ir atkaitinama esant t iki 550 °C. Magnis atkaitinamas, gesinamas ir dirbtinai sendinamas (gesintam magniui natūralus senėjimas nevyksta). Aliuminiui, kaip ir magniui, taikomi trys terminio apdorojimo būdai: atkaitinimas, grūdinimas ir senėjimas, po kurio k altiniai aliuminio lydiniai žymiai padidina jų stiprumą. Titano lydinių apdorojimas apima: atkaitinimą perkristalizuojant, grūdinimą, sendinimą, azotavimą ir karbiuravimą.

CV

Metalų ir lydinių terminis apdorojimas yra pagrindinis technologinis procesas tiek juodųjų, tiek spalvotųjų metalų metalurgijoje. Šiuolaikinės technologijos turi įvairių terminio apdorojimo metodų, leidžiančių pasiekti norimas kiekvienos rūšies apdorotų lydinių savybes. Kiekvienas metalas turi savo kritinę temperatūrą, o tai reiškia, kad terminis apdorojimas turi būti atliekamas atsižvelgiant į struktūrines ir fizikines bei chemines medžiagos savybes. Galiausiai tai leis ne tik pasiekti norimų rezultatų, bet ir žymiai supaprastinti gamybos procesus.