Tepelné spracovanie sa vzťahuje na proces tepelného spracovania kovov, pri ktorom sa materiály zahrievajú, udržiavajú v teple a ochladzujú v pevnom stave, aby sa získala požadovaná štruktúra a vlastnosti.
1. Tepelné spracovanie
1. Normalizácia: Oceľ alebo oceľové diely zahrejte na vhodnú teplotu nad kritickým bodom AC3 alebo ACM, podržte ich po určitú dobu a potom ich ochlaďte na vzduchu, aby ste získali štruktúru podobnú perlitu.
2. Žíhanie: Obrobok z podeutektoidnej ocele zahrejte na 20-40 stupňov nad AC3, udržujte ho určitý čas teplý a potom ho pomaly ochlaďte v peci (alebo ho zahrabte do piesku alebo vápna) na teplotu pod 500 stupňov a ochladiť na vzduchu. .
3. Tepelné spracovanie v roztoku: Zahrejte zliatinu na vysokoteplotnú jednofázovú zónu a udržiavajte ju pri konštantnej teplote, aby sa nadbytočná fáza mohla úplne rozpustiť v tuhom roztoku a potom sa rýchlo ochladzuje, aby sa získal presýtený tuhý roztok proces tepelného spracovania.
4. Starnutie: Po tom, čo je zliatina podrobená tepelnému spracovaniu v roztoku alebo plastickej deformácii za studena, jej vlastnosti sa časom menia, keď je umiestnená pri izbovej teplote alebo mierne vyššej ako je izbová teplota.
5. Úprava roztoku: úplne rozpustite rôzne fázy v zliatine, spevnite tuhý roztok, zlepšite húževnatosť a odolnosť proti korózii, odstráňte napätie a zmäknite, aby sa pokračovalo v spracovaní a tvarovaní.
6. Ošetrenie starnutím: zahrievajte a udržiavajte v teple pri teplote, pri ktorej sa vyzráža spevňujúca fáza, aby sa spevňujúca fáza vyzrážala, stvrdla a zvýšila pevnosť.
7. Kalenie: Proces tepelného spracovania, pri ktorom sa oceľ austenitizuje a ochladzuje vhodnou rýchlosťou chladenia, takže obrobok prechádza martenzitovými a inými nestabilnými štrukturálnymi premenami v celom priereze alebo v určitom rozsahu.
8. Temperovanie: Zahrejte ochladený obrobok na vhodnú teplotu pod kritickým bodom AC1 počas určitého časového obdobia a potom ho ochlaďte metódou, ktorá spĺňa požiadavky na získanie požadovanej štruktúry a výkonu.
9. Karbonitridácia ocele: Karbonitridácia je proces súčasného infiltrovania uhlíka a dusíka do povrchu ocele. Tradične sa karbonitridácia nazýva aj kyanidácia a široko používaná plynová karbonitridácia pri strednej teplote a nízkoteplotná plynová karbonitridácia (tj plynová mäkká nitridácia). Hlavným účelom plynovej karbonitridácie pri strednej teplote je zlepšiť tvrdosť, odolnosť proti opotrebovaniu a únavovú pevnosť ocele. Nízkoteplotná plynová karbonitridácia je hlavne nitridácia a jej hlavným účelom je zlepšiť odolnosť ocele proti opotrebovaniu a zadieraniu.
10. Kalenie a popúšťanie: Vo všeobecnosti sa tepelné spracovanie kombinujúce kalenie a popúšťanie pri vysokej teplote nazýva kalenie a popúšťanie. Spracovanie kalením a popúšťaním je široko používané v rôznych dôležitých konštrukčných častiach, najmä v ojniciach, skrutkách, ozubených kolesách a hriadeľoch, ktoré pracujú pri striedavom zaťažení. Po spracovaní kalením a temperovaním sa získa temperovaná sorbitová štruktúra a jej mechanické vlastnosti sú lepšie ako normalizovaná sorbitová štruktúra s rovnakou tvrdosťou. Jeho tvrdosť závisí od vysokej teploty popúšťania a súvisí so stabilitou ocele pri popúšťaní a veľkosťou prierezu obrobku, zvyčajne medzi HB200-350.
11. Spájkovanie: Proces tepelného spracovania, pri ktorom sa dva obrobky zahrievajú, roztavia a spájajú spájkou.
2. Charakteristiky procesu
Tepelné spracovanie kovov je jedným z dôležitých procesov v strojárskej výrobe. V porovnaní s inými technikami spracovania tepelné spracovanie vo všeobecnosti nemení tvar a celkové chemické zloženie obrobku, ale mení mikroštruktúru vo vnútri obrobku alebo mení chemické zloženie povrchu obrobku. , poskytnúť alebo zlepšiť výkon obrobku. Vyznačuje sa zlepšením vnútornej kvality obrobku, ktorá vo všeobecnosti nie je viditeľná voľným okom. Aby kovové obrobky mali požadované mechanické vlastnosti, fyzikálne vlastnosti a chemické vlastnosti, okrem rozumného výberu materiálov a rôznych procesov tvárnenia sú často nevyhnutné procesy tepelného spracovania. Oceľ je najpoužívanejším materiálom v strojárskom priemysle. Mikroštruktúra ocele je zložitá a možno ju kontrolovať tepelným spracovaním. Preto je tepelné spracovanie ocele hlavným obsahom tepelného spracovania kovov. Okrem toho hliník, meď, horčík, titán atď. a ich zliatiny môžu tiež meniť svoje mechanické, fyzikálne a chemické vlastnosti tepelným spracovaním, aby sa dosiahol odlišný výkon.
3. Proces
Proces tepelného spracovania vo všeobecnosti zahŕňa zahrievanie, izoláciu, tri procesy chladenia, niekedy má iba dva procesy zahrievania a chladenia. Tieto procesy sú vzájomne prepojené a nemožno ich prerušiť.
Ohrev je jedným z dôležitých procesov tepelného spracovania. Vykurovacích prostriedkov tepelného spracovania kovov je veľa, najskôr sa používajú drevené uhlie a uhlie ako zdroj tepla a potom sa používajú kvapalné a plynné palivo. Použitie elektrickej energie umožňuje jednoduché ovládanie vykurovania bez znečistenia životného prostredia. Tieto zdroje tepla je možné použiť na priamy ohrev, ale aj na nepriamy ohrev cez roztavenú soľ alebo kov, prípadne aj plávajúce častice.
Pri zahrievaní kovu je obrobok vystavený vzduchu, často dochádza k oxidácii a oduhličeniu (teda k zníženiu obsahu uhlíka na povrchu oceľového dielu), čo má veľmi nepriaznivý vplyv na povrchové vlastnosti oceľového dielu. diely po tepelnom spracovaní. Preto by sa kovy mali zvyčajne zahrievať v kontrolovanej atmosfére alebo ochrannej atmosfére, roztavenej soli a vákuu a môžu byť chránené aj metódami poťahovania alebo balenia.
Teplota ohrevu je jedným z dôležitých technologických parametrov procesu tepelného spracovania, volí a riadi teplotu ohrevu a je predmetom, ktorý zaručuje kvalitu tepelného spracovania. Teplota ohrevu je odlišná a odlišná so spracovaným kovovým materiálom a účelom tepelného spracovania, ale vo všeobecnosti sa má všetko zahriať na vyššiu teplotu, ako je teplota transformácie, aby sa získala vysokoteplotná mikroštruktúra. Okrem toho transformácia trvá určitý čas, takže keď povrch kovového obrobku dosiahne požadovanú teplotu ohrevu, musí sa na tejto teplote po určitú dobu udržiavať, aby sa vnútorná a vonkajšia teplota zhodovali a dokončili transformácia mikroštruktúry. Toto časové obdobie sa nazýva čas zdržania. Pri použití ohrevu s vysokou energetickou hustotou a povrchového tepla na manipuláciu je rýchlosť ohrevu mimoriadne rýchla a vo všeobecnosti jednoducho nemajú čas namáčania a čas namáčania termo-chemického spracovania je často dlhší.
Chladenie je tiež nevyhnutným krokom v procese tepelného spracovania. Spôsob chladenia je odlišný v dôsledku rôznych procesov, najmä na riadenie rýchlosti chladenia. Všeobecne žíhaná rýchlosť chladenia je najpomalšia, normalizačná rýchlosť chladenia je veľmi rýchla a rýchlosť chladenia rýchlejšia. Existujú však rôzne požiadavky v dôsledku rôznych druhov ocele. Napríklad prázdna tvrdá oceľ môže byť kalená rovnakou rýchlosťou chladenia ako normalizácia.
4. Klasifikácia procesov
Procesy tepelného spracovania kovov možno zhruba rozdeliť do troch kategórií: celkové tepelné spracovanie, povrchové tepelné spracovanie a chemické tepelné spracovanie. Podľa rozdielu vykurovacieho média, teploty ohrevu a spôsobu chladenia možno každú veľkú triedu opäť rozdeliť na niekoľko rôznych procesov tepelného spracovania. Ten istý kov využíva rôzne procesy tepelného spracovania na získanie rôznych štruktúr, a teda má rôzne vlastnosti. Oceľ je najpoužívanejší kov v priemysle a mikroštruktúra ocele je tiež najzložitejšia, preto existujú rôzne procesy tepelného spracovania ocele.
Celkové tepelné spracovanie je proces tepelného spracovania kovu, ktorý ohrieva obrobok ako celok a potom ho ochladzuje vhodnou rýchlosťou, aby sa získala požadovaná metalografická štruktúra na zmenu jeho celkových mechanických vlastností. Celkové tepelné spracovanie ocele má vo všeobecnosti štyri základné procesy: žíhanie, normalizácia, kalenie a popúšťanie.
Proces znamená:
Žíhanie je zahriatie obrobku na vhodnú teplotu, prijatie rôznych časov držania podľa materiálu a veľkosti obrobku a následné pomalé ochladenie. Urobte si poriadok.
Normalizácia je zahriatie obrobku na vhodnú teplotu a následné ochladenie na vzduchu. Účinok normalizácie je podobný ako pri žíhaní, ale získaná štruktúra je jemnejšia. Často sa používa na zlepšenie rezného výkonu materiálov a niekedy sa používa pre niektoré časti s nízkymi požiadavkami. ako konečné tepelné spracovanie.
Kalenie je rýchle ochladenie obrobku v kaliacich médiách, ako je voda, olej alebo iné anorganické soli a organické vodné roztoky po zahriatí a tepelnej konzervácii. Oceľový diel po kalení stvrdne, no zároveň skrehne. Aby sa lámavosť včas eliminovala, musí sa vo všeobecnosti včas temperovať.
Aby sa znížila krehkosť oceľových dielov, kalené oceľové diely sa udržiavajú dlhší čas pri vhodnej teplote vyššej ako je izbová teplota, ale nižšej ako 650 °C, a potom sa ochladia. Tento proces sa nazýva temperovanie. Žíhanie, normalizácia, kalenie a temperovanie sú „štyri požiare“ v celkovom tepelnom spracovaní. Spomedzi nich sú kalenie a temperovanie úzko spojené a často sa používajú spoločne a obe sú nevyhnutné. „Štyri požiare“ vyvinuli rôzne procesy tepelného spracovania s rôznymi teplotami ohrevu a metódami chladenia. Aby sa dosiahla určitá pevnosť a húževnatosť, proces kombinovania kalenia a popúšťania pri vysokej teplote sa nazýva kalenie a popúšťanie. Po ochladení niektorých zliatin za vzniku presýteného tuhého roztoku sa tieto uchovávajú pri izbovej teplote alebo pri mierne vyššej teplote dlhší čas, aby sa zlepšila tvrdosť, pevnosť alebo elektrické vlastnosti zliatiny. Takýto proces tepelného spracovania sa nazýva ošetrenie starnutím.
Metóda kombinovania tlakového spracovania deformácie a tepelného spracovania efektívne a tesne tak, aby obrobok mohol získať dobrú pevnosť a húževnatosť, sa nazýva deformačné tepelné spracovanie; tepelné spracovanie v podtlakovej atmosfére alebo vo vákuu sa nazýva vákuové tepelné spracovanie, ktoré môže nielen spôsobiť, že obrobok nie je oxidovaný a dekarbonizovaný, povrch obrobku je po spracovaní hladký, výkon obrobku sa zlepšuje a infiltračné činidlo možno použiť aj na chemické tepelné spracovanie.
Povrchové tepelné spracovanie je proces tepelného spracovania kovu, ktorý ohrieva iba povrch obrobku, aby sa zmenili mechanické vlastnosti povrchu. Aby sa zohrial iba povrch obrobku bez toho, aby sa do vnútra obrobku prenieslo príliš veľa tepla, musí mať použitý zdroj tepla vysokú hustotu energie, to znamená, aby dodal obrobku veľké množstvo tepelnej energie na jednotku plochy. , takže povrch alebo časť obrobku môže byť krátkodobá alebo okamžitá. na vysokú teplotu. Hlavnými metódami povrchového tepelného spracovania sú kalenie plameňom a tepelné spracovanie indukčným ohrevom. Bežne používanými zdrojmi tepla sú plamene ako oxyacetylén alebo oxypropán, indukovaný prúd, laser a elektrónový lúč.
Chemické tepelné spracovanie je proces tepelného spracovania kovov, ktorý mení chemické zloženie, štruktúru a vlastnosti povrchu obrobku. Rozdiel medzi chemickým tepelným spracovaním a povrchovým tepelným spracovaním je v tom, že prvé mení chemické zloženie povrchu obrobku. Chemické tepelné spracovanie spočíva v zahriatí obrobku v médiu (plyn, kvapalina, tuhá látka) obsahujúcom uhlík, soľné médium alebo iné legujúce prvky a jeho dlhodobé udržiavanie v teple, takže povrch obrobku je infiltrovaný prvkami ako napr. uhlík, dusík, bór a chróm. Po infiltrácii prvkov sú niekedy potrebné ďalšie procesy tepelného spracovania, ako je kalenie a temperovanie. Hlavnými metódami chemického tepelného spracovania sú nauhličovanie, nitridácia a metalizácia.
Tepelné spracovanie je jedným z dôležitých procesov vo výrobnom procese mechanických dielov a nástrojov a foriem. Vo všeobecnosti môže zabezpečiť a zlepšiť rôzne vlastnosti obrobku, ako je odolnosť proti opotrebovaniu a odolnosť proti korózii. Môže tiež zlepšiť štruktúru a stav napätia polotovaru, aby sa uľahčilo rôzne spracovanie za studena a za tepla.