Plieno atkaitinimas kaip terminio apdorojimo būdas. Metalo technologija

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-02 13:59

Naujų medžiagų kūrimas ir jų savybių kontrolė yra metalo technologijos menas. Viena iš jo priemonių yra terminis apdorojimas. Šie procesai leidžia keisti lydinių charakteristikas ir atitinkamai naudojimo sritis. Plieno atkaitinimas yra plačiai naudojama galimybė pašalinti gaminių gamybos defektus, padidinti jų stiprumą ir patikimumą.

Apdorokite užduotis ir jų atmainas

Atkaitinimo operacijos atliekamos siekiant:

• intrakristalinės struktūros optimizavimas, legiravimo elementų išdėstymas;
• vidinių iškraipymų ir įtempių sumažinimas dėl greitų proceso temperatūros svyravimų;
• objektų lankstumo didinimas vėlesniam pjovimui.

Klasikinė operacija vadinama „visišku atkaitinimu“, tačiau, atsižvelgiant į nurodytas savybes ir užduočių ypatybes, yra keletas jos variantų: neužbaigta, žema, difuzija (homogenizacija),izoterminis, rekristalizacija, normalizavimas. Visi jie iš esmės yra panašūs, tačiau plieno terminio apdorojimo būdai labai skiriasi.

Šiluminis apdorojimas pagal diagramą

Visos juodosios metalurgijos transformacijos, pagrįstos temperatūrų žaidimu, aiškiai atitinka geležies ir anglies lydinių diagramą. Tai vaizdinė priemonė, padedanti nustatyti anglinio plieno ar ketaus mikrostruktūrą, taip pat konstrukcijų transformacijos taškus ir jų ypatybes veikiant kaitinimui ar vėsinimui.

Metalo technologija pagal šį grafiką reguliuoja visų tipų anglinio plieno atkaitinimą. Neužbaigtai, žemai ir perkristalizacijai „pradinės“temperatūros reikšmės yra PSK linija, būtent jos kritinis taškas Ac₁. Visas plieno atkaitinimas ir normalizavimas yra termiškai orientuoti į GSE diagramos liniją, jos kritinius taškus Ac₃ ir Ac_{m. Diagramoje taip pat aiškiai nurodytas tam tikro terminio apdorojimo metodo ryšys su medžiagos rūšimi, atsižvelgiant į anglies kiekį, ir atitinkamą jo įgyvendinimo galimybę konkrečiam lydiniui.}

Visas atkaitinimas

Objektai: liejiniai ir k altiniai iš hipoeutektoidinio lydinio, o plieno sudėtis turi užpildyti anglies iki 0,8 %.

Tikslas:

• didžiausias mikrostruktūros pokytis, gautas liejant ir karštu slėgiu, todėl nehomogeniška stambiagrūdė ferito-perlito kompozicija tampa vienalyte smulkiagrūde;
• mažina kietumą ir padidina plastiškumą tolesniam apdorojimuipjovimas.

Technologijos. Plieno atkaitinimo temperatūra yra 30-50˚С aukštesnė už kritinį tašką Ac_{3. Kai metalas pasiekia nurodytas šilumines charakteristikas, jie kurį laiką palaikomi tokiame lygyje, o tai leidžia atlikti visas reikalingas transformacijas. Dideli perlito ir ferito grūdeliai visiškai virsta austenitu. Kitas etapas yra lėtas aušinimas kartu su krosnimi, kurio metu feritas ir perlitas vėl atskiriami nuo austenito, kuris yra smulkiagrūdis ir vienodos struktūros.}

Visiškas plieno atkaitinimas leidžia pašalinti pačius sunkiausius vidinius defektus, tačiau jis yra labai ilgas ir reikalaujantis daug energijos.

Neužbaigtas atkaitinimas

Objektai: hipoeutektoidinis plienas be rimtų vidinių nevienalytiškumo.

Paskirtis: perlito grūdelių šlifavimas ir minkštinimas, nekeičiant ferito pagrindo.

Technologijos. Metalo kaitinimas iki temperatūros, patenkančios į intervalą tarp kritinių taškų Ac₁ ir Ac_{3. Stabilių charakteristikų krosnyje esančių ruošinių ekspozicija prisideda prie būtinų procesų užbaigimo. Vėsinimas atliekamas lėtai, kartu su orkaite. Išėjime gaunama ta pati smulkiagrūdė perlito-ferito struktūra. Dėl tokio terminio poveikio perlitas virsta smulkiagrūdžiu, o feritas išlieka nepakitęs kristalinis ir gali keistis tik struktūriškai, taip pat ir šlifuojant.}

Nevisiškas plieno atkaitinimas leidžia subalansuoti paprastų objektų vidinę būseną ir savybes, sunaudojama mažiau energijos.

Žemas atkaitinimas(perkristalizacija)

Objektai: visų tipų valcuotas anglinis plienas, legiruotasis plienas, kurio anglies kiekis ne didesnis kaip 0,65 % (pavyzdžiui, rutuliniai guoliai), detalės ir ruošiniai iš spalvotųjų metalų, neturintys rimtų vidinių defektų, bet reikalingi mažos energijos korekcija.

Tikslas:

• vidinių įtempių ir sukietėjimo pašalinimas dėl š altos ir karštos deformacijos įtakos;
• pašalinti neigiamą suvirintų konstrukcijų netolygaus aušinimo poveikį, padidinti siūlių plastiškumą ir stiprumą;
• spalvotosios metalurgijos gaminių mikrostruktūros vienodinimas;
• sluoksninio perlito sferoidizavimas – suteikiant jam granuliuotą formą.

Technologija.

Dalys kaitinamos 50–100˚C žemiau kritinio taško Ac_{1. Tokių įtakų įtakoje pašalinami nedideli vidiniai pokyčiai. Visas technologinis procesas trunka apie 1-1,5 val. Apytikslis kai kurių medžiagų temperatūros diapazonas:}

1. Anglinis plienas ir vario lydiniai – 600–700˚C.
2. Nikelio lydiniai – 800–1200˚C.
3. Aliuminio lydiniai – 300–450˚C.

Aušinimas atliekamas oru. Martensitiniam ir beinitiniam plienui metalo technologija suteikia kitokį šio proceso pavadinimą – aukštas grūdinimas. Tai paprastas ir prieinamas būdas pagerinti dalių ir konstrukcijų savybes.

Homogenizacija (difuzinis atkaitinimas)

Objektai: dideli liejiniai gaminiai, ypač liejiniailegiruotojo plieno.

Tikslas: vienodas legiruojamųjų elementų atomų pasiskirstymas per kristalines gardeles ir visą luito tūrį dėl aukštos temperatūros difuzijos; ruošinio struktūros minkštinimas, jo kietumo mažinimas prieš atliekant vėlesnes technologines operacijas.

Technologijos. Medžiaga kaitinama iki aukštos 1000-1200˚С temperatūros. Stabilios šiluminės charakteristikos turi būti palaikomos ilgą laiką – apie 10-15 valandų, priklausomai nuo liejamos konstrukcijos dydžio ir sudėtingumo. Užbaigus visus aukštoje temperatūroje vykstančių transformacijų etapus, vyksta lėtas aušinimas.

Imlus, bet labai efektyvus didelių konstrukcijų mikrostruktūros išlyginimo procesas.

Izoterminis atkaitinimas

Objektai: anglinio plieno lakštai, legiruoti ir labai legiruoti gaminiai.

Tikslas: pagerinti mikrostruktūrą, pašalinti vidinius defektus per trumpesnį laiką.

Technologijos. Metalas iš pradžių kaitinamas iki visiško atkaitinimo temperatūros ir išlaikomas laikas, reikalingas visoms esamoms konstrukcijoms paversti austenitu. Tada lėtai atvėsinkite panardindami į karštą druską. Pasiekus 50-100˚C šilumą žemiau taško Ac_{1, jis dedamas į krosnį, kad būtų išlaikytas tokiame lygyje tiek laiko, kiek reikia visiškam austenito virsmui. į perlitą ir cementitą. Galutinis aušinimas vyksta ore.}

Šis metodas leidžia pasiekti reikiamas legiruotojo plieno ruošinių savybes, tuo pačiu sutaupant laiko, palyginti su visaisatkaitinimas.

Normalizavimas

Objektai: liejiniai, k altiniai ir dalys, pagamintos iš mažai anglies, vidutinio anglies ir mažai legiruoto plieno.

Paskirtis: supaprastinti vidinę būseną, suteikti norimą kietumą ir stiprumą, pagerinti vidinę būseną prieš kitus terminio apdorojimo ir pjovimo etapus.

Technologijos. Plienas kaitinamas iki temperatūros, kuri yra šiek tiek virš GSE linijos ir jos kritinių taškų, laikomas ir aušinamas ore. Taigi didėja procesų užbaigimo greitis. Tačiau naudojant šią procedūrą galima pasiekti racionalią ramią struktūrą tik tada, kai plieno sudėtį lemia anglis, kurios kiekis ne didesnis kaip 0,4%. Didėjant anglies kiekiui, didėja kietumas. Tas pats plienas po normalizavimo turi didesnį kietumą kartu su tolygiai išsidėsčiusiais smulkiais grūdeliais. Ši technika leidžia žymiai padidinti lydinių atsparumą ardymui ir pjovimo lankstumą.

Galimi atkaitinimo defektai

Atliekant terminio apdorojimo operacijas, būtina laikytis nurodytų temperatūros šildymo ir vėsinimo režimų. Pažeidus reikalavimus gali atsirasti įvairių defektų.

1. Paviršinio sluoksnio oksidacija ir apnašų susidarymas. Operacijos metu įkaitęs metalas reaguoja su atmosferos deguonimi, dėl ko ant ruošinio paviršiaus susidaro apnašos. Valyti mechaniškai arba suspecialios cheminės medžiagos.
2. Anglies deginimas. Tai taip pat atsiranda dėl deguonies įtakos karštam metalui. Sumažėjus anglies kiekiui paviršiniame sluoksnyje, sumažėja jo mechaninės ir technologinės savybės. Siekiant užkirsti kelią šiems procesams, plieno atkaitinimas turi būti atliekamas lygiagrečiai su apsauginių dujų įvedimu į krosnį, kurių pagrindinė užduotis yra užkirsti kelią lydinio sąveikai su deguonimi.
3. Perkaitimas. Tai yra ilgo laikymo orkaitėje aukštoje temperatūroje pasekmė. Tai lemia pernelyg didelį grūdų augimą, nehomogeniškos stambiagrūdės struktūros įgijimą ir trapumo padidėjimą. Turi būti ištaisyta atliekant kitą pilną atkaitinimo etapą.
4. Perdegė. Atsiranda viršijus leistinas kaitinimo ir poveikio vertes, sunaikina kai kurių grūdelių jungtis, visiškai sugadina visą metalo struktūrą ir nėra taisoma.

Norint išvengti gedimų, svarbu tiksliai atlikti terminio apdorojimo užduotis, turėti profesinių įgūdžių ir griežtai kontroliuoti procesą.

Plieno atkaitinimas – tai labai efektyvi technologija, leidžianti bet kokio sudėtingumo ir sudėties dalių mikrostruktūrai sukurti optimalią vidinę struktūrą ir būklę, kuri reikalinga tolesniems terminio poveikio, pjovimo ir konstrukcijos paleidimo etapams.