Tepelné zpracování kovu je změna vnitřní struktury (struktury) kovu pod vlivem změny teplotních podmínek a v důsledku toho požadovaných mechanických a fyzikálních vlastností kovu. Obrovská část tepelného zpracování probíhá při kritických teplotách, při kterých dochází ke strukturální přeměně ve slitinách.
Tepelné zpracování kovu je tedy redukováno na tři po sobě následující operace a typy:
- ohřev kovu při určité rychlosti na předem stanovenou teplotu;
- držení kovu po určitou dobu při této teplotě;
- chlazení při dané rychlosti procesu.
Záleží na tom, jak je nutné změnit vlastnosti určitého ocelového výrobku a aplikovat různé typy tepelného zpracování, které se liší v maximální teplotě ohřevu, době udržení a rychlosti chlazení. Ve strojírenství našlo tepelné zpracování nejširší uplatnění.
Tepelné zpracování kovů, slitin, oceli
Všechny vlastnosti jakékoliv slitiny závisí na její struktuře. Hlavním způsobem, který vám umožní tuto strukturu změnit, je tepelné zpracování. Jeho základy byly vyvinuty DK Chernovem a později jeho práce podporoval Bochvar A.A., Kurdyumova G.V., Gulyaeva A.P.
Tepelné zpracování kovu a slitiny je sled operací, jako je ohřev, přidržování a chlazení, které se provádějí v určitém sledu a v určitém režimu, za účelem změny vnitřní struktury slitiny a získání požadovaných vlastností, zatímco chemické složení kovu se nemění.
Co je tepelné zpracování kovu a slitiny?
- Při žíhání
- Zhášení
- Dovolená
- Normalizace
Žíhání Tím se kov ohřívá na vysokou teplotu a potom dochází k pomalému chlazení. Žíhání může být různých typů - vše závisí na teplotě ohřevu a rychlosti chlazení.
Kalení Tepelné zpracování oceli, slitin, kovů, které je založeno na rekrystalizaci oceli při zahřátí nad kritickou teplotu. Po udržení oceli při této teplotě následuje velmi rychlé chlazení. Taková ocel je nerovnovážná struktura, a proto po kalení následuje - popouštění.
Dovolená . Provádí se po kalení, aby se snížilo nebo odstranilo zbytkové napětí v oceli a slitinách, aby se zvýšila viskozita, aby se snížila tvrdost a křehkost kovu.
Normalizace To je podobné žíhání, jediný rozdíl je ten kov je normalizován ve vzduchu, a žíhání v peci.
Topení sochory
Tato operace je velmi zodpovědná. Od jeho správného chování závisí jednak kvalita produktu a jednak produktivita práce. Je nutné vědět, že při zahřívání kov mění strukturu, vlastnosti a všechny vlastnosti povrchové vrstvy. Vzhledem k tomu, že interakce oceli nebo slitiny se vzduchem oxiduje železo a formy na povrchu. Tloušťka stupnice závisí na chemickém složení kovu, teplotě a době zahřívání.
Ocel začíná prudce oxidovat při zahřátí na více než 900 stupňů, pak se oxidace zdvojnásobí - při zahřátí na 1000 ° C a při teplotě 1200 ° C - 5krát.
Jaká je oxidace různých ocelí?
Chrom-niklová ocel - je označována jako tepelně odolná, protože není prakticky náchylná k oxidaci.
Legovaná ocel - tvoří hustou, ale tenkou vrstvu měřítka, která chrání před další oxidací a neumožňuje praskání při kování.
Uhlíková ocel - při zahřátí ztrácí asi 2–4 mm uhlíku z povrchu. To je velmi špatné pro kov, protože ztrácí svou pevnost, tvrdost a ocel se zhoršuje při popouštění. A zejména oduhličení je velmi škodlivé pro kování malých dílů, následované kalením. Aby se zabránilo vzniku trhlin na vysoce legované a vysoce uhlíkové oceli, musí se pomalu ohřívat.
Ujistěte se, že odkazujete na diagram "železo-uhlík", kde je teplota určena pro začátek a konec kování. To by mělo být provedeno tak, aby při zahřátí kov nezískal hrubozrnnou strukturu a nesnížil jeho plasticitu.
Přehřátí obrobku však může být korigováno tepelným zpracováním, ale to vyžaduje dodatečnou energii a čas. Pokud se kov zahřeje na ještě vyšší teplotu, povede to k vyhoření, které dosáhne bodu, kdy je vazba mezi zrnky v kovu zlomena a během kování je zcela zničena.
Vyhoření
Toto je nejnepřípustnější manželství . Při ohřevu kovu nebo slitiny zkontrolujte teplotu, čas a konec ohřevu. Pokud se doba ohřevu prodlouží, zvětší se pěna a při rychlém nebo intenzivním zahřívání se mohou objevit praskliny.
K vyhoření slitiny dochází v důsledku difúze kyslíku na hranicích zrn, kde se okamžitě tvoří oxidy, které rozdělují zrno při vysoké teplotě slitiny a zároveň pevně klesá. A plasticita v tomto okamžiku přichází na nulu. Toto manželství je okamžitě odesláno huti.
Co je tepelné zpracování kovů a slitin
Tepelné zpracování je rozděleno na:
- tepelné;
- termomechanické;
- chemické teplo
Tepelné zpracování zahrnuje hlavní typy - žíhání 1. druhu, žíhání druhého druhu, kalení a popouštění. Normalizace se nevztahuje na všechny typy oceli, vše závisí na stupni dopingu.
U všech typů tepelného zpracování se liší teplota ohřevu, doba trvání expozice při této teplotě a rychlost chlazení po expozici.
Prvním typem žíhání je difuzní žíhání, žíhání pro odlehčení napětí.
Druhý typ žíhání je rozdělen na nekompletní, kompletní, izotermické žíhání, sféroidizaci, normalizaci.
Kalení se používá pro tvrdé, odolné a odolné výrobky .
Chemické tepelné zpracování
Jedná se o takové tepelné zpracování oceli, které je kombinováno se saturací povrchu produktu - uhlíku, dusíku, hliníku, křemíku, chrómu atd., Které tvoří pevné roztoky substituce železem. Jsou trvanlivější a energeticky náročnější než ocel nasycená železem a uhlíkem, což vytváří pevné impregnační roztoky se železem.
Chemicko-tepelné zpracování při tvorbě příznivých zbytkových tlakových napětí na povrchu zvyšuje trvanlivost a spolehlivost výrobku. Zvyšuje také odolnost proti korozi, tvrdost .
Účelem tohoto zpracování je změnit složení oceli v určité vrstvě. Tyto metody zahrnují:
- cementace - touto metodou je horní vrstva oceli obohacena uhlíkem. Současně se objevují produkty s kombinovanými vlastnostmi - měkké jádro a pevná povrchová vrstva;
- Nitridování je obohacení povrchové vrstvy dusíkem, takže se zvyšuje odolnost výrobku proti korozi a únava produktu;
- boronace je nasycení povrchových vrstev oceli bórem, tímto způsobem produkt zvyšuje odolnost proti opotřebení, zejména v tření a suchém skluzu. Kromě toho je při vrtání vyloučena schopnost uchopení nebo svařování součástí v chladném stavu. Detaily po borizaci jsou velmi odolné vůči kyselinám a zásadám;
- Aluminizace je nasycení oceli hliníkem. To se provádí proto, aby ocel odolávala agresivním plynům - anhydridu kyseliny sírové, sirovodíku;
- chromování - nasycení chromové povrchové vrstvy oceli. Chromování nízko uhlíkových ocelí nemá téměř žádný vliv na jejich pevnostní charakteristiky. Chromování oceli s vyšším obsahem chrómu se nazývá tvrdé chromování, protože na povrchu dílů je tvořen karbid chromu, který má:
- vysoká tvrdost
- odolnost proti tvorbě vodního kamene
- odolnost proti korozi
- zvýšená odolnost proti opotřebení
Kryogenní ošetření
Jedná se o kalení tepelným zpracováním kovu a slitin při kryogenních, velmi nízkých teplotách - pod -153 ° C. Dříve se toto tepelné zpracování nazývalo "zpracování za studena" nebo "tepelné zpracování kovu při teplotě pod nulou". Tyto názvy však zcela neodrážely celou podstatu kryogenního zpracování.
Její podstata je následující: obrobky jsou umístěny v kryogenním procesoru, kde jsou pomalu ochlazovány, a pak jsou díly po určitou dobu udržovány při teplotě -196 ° C. Poté se postupně opět vrátí na pokojovou teplotu. Když tento proces pokračuje, dochází ke strukturálním změnám v kovu. Díky tomu se zvyšuje odolnost proti opotřebení, cyklická pevnost, odolnost proti korozi a erozi.
Základní vlastnosti získané během zpracování jako chlazení za studena jsou zachovány po celou dobu životnosti obrobku, a proto nevyžadují nové zpracování.
Samozřejmě, že kryogenní technologie nenahradí metody tepelného vytvrzování a během zpracování za studena poskytne materiálům nové vlastnosti.
Nástroje ošetřené ultra nízkými teplotami umožňují podnikům snížit náklady, protože:
- zvyšuje odolnost nástrojů, dílů a mechanismů proti opotřebení;
- snížení počtu sňatků;
- Snížené náklady na opravu a výměnu technologických zařízení a nástrojů.
Byli to sovětští vědci, kteří dovolili plně ocenit vliv zpracování za studena na kov a slitinu a položili základy pro použití této metody.
V této době je metoda kryogenního zpracování výrobků široce používána ve všech průmyslových odvětvích.
Strojírenství a kovoobrábění:
- zvyšuje životnost zařízení a nástrojů až o 300%;
- zvyšuje odolnost materiálu proti opotřebení;
- zvyšuje cyklickou sílu;
- zvyšuje odolnost proti korozi a erozi;
- odstraňuje zbytkové napětí.
Speciální vybavení a doprava:
- zvyšuje životnost brzdového kotouče o 250%;
- zvyšuje účinnost brzdového systému;
- zvyšuje cyklickou pevnost závěsných pružin a dalších elastických prvků o 125%;
- zvyšuje výkon a výkon motoru;
- snižuje náklady na provoz vozidel.
Obranný průmysl:
- zvyšuje životnost kmenů na 200%;
- snižuje účinek hlavně tepla na výsledky vypalování;
- zvyšuje zdrojové uzly a mechanismy.
Těžební a zpracovatelský průmysl:
- zvyšuje odolnost nástrojů pro řezání hornin až o 200%;
- snižuje abrazivní opotřebení sestav a mechanismů;
- zvyšuje odolnost zařízení proti korozi a erozi;
- zvyšuje zdroje průmyslových a těžebních zařízení.
Audio a hudební nástroje: \ t
- snižuje zkreslení signálu v vodičích;
- zlepšuje hudební výkon, jasnost a jasnost zvuku;
- rozšiřuje nabídku hudebních nástrojů.
Kryogenní zpracování se používá téměř ve všech průmyslových odvětvích, kde je nutné zvýšit zdroje, zvýšit pevnost a odolnost proti opotřebení a zvýšit produktivitu.
Co je tepelné zpracování?
Spolehlivost a trvanlivost kovových konstrukcí, zařízení, potrubí závisí na kvalitě výrobních komponent, dílů, prvků, z nichž se skládají. Během provozu jsou vystaveny statistickým, dynamickým a cyklickým zatížením a působení agresivních médií. Musí pracovat při nízkých a vysokých teplotách a jsou v podmínkách rychlého opotřebení .
A proto provoz všech kovových výrobků přímo závisí na odolnosti proti opotřebení, pevnosti, tepelné a korozní odolnosti prvků, které obsahují.
Pro zlepšení všech těchto vlastností je nutné zvolit správný materiál pro díly, zlepšit jejich konstrukci, odstranit nepřesnosti montáže a zdokonalit metody zpracování za tepla a chladu.
Takové vysoké požadavky jsou zřídkakdy splněny materiály ve stavu dodávky. Hlavní část dodaných konstrukčních prvků vyžaduje stabilizaci provozních vlastností tak, aby se časem neměnily. Pro zlepšení mechanických a fyzikálně-chemických vlastností kovových materiálů se používá tepelné zpracování . Jedná se o sled operací ohřevu, přidržování a chlazení kovů a slitin.
Provádí se změna struktury a vlastností kovů a slitin v daném směru. Tepelné zpracování slouží ke změně struktury fázového složení a redistribuce složek, velikosti a tvaru krystalických zrn, typů defektů, jejich počtu a rozložení. A to vše velmi zjednodušuje získání požadované vlastnosti materiálu.
Nezapomeňte, že vlastnosti kovu a slitin závisí nejen na struktuře, ale také na chemickém složení, které vzniká během metalurgického a slévárenského procesu.
Úkolem tepelného zpracování je odstranění vnitřního napětí v kovu a slitině, zlepšení mechanických a provozních vlastností a další.
Tepelně zpracovaná ocel, litina, slitina na bázi barevných kovů .
Musíte vědět, že materiály se stejným chemickým složením při provádění různých způsobů tepelného zpracování, můžete získat několik zcela odlišných struktur, které budou mít zcela odlišné vlastnosti. Zlepšením mechanických vlastností tepelným zpracováním lze použít slitiny s jednodušším složením. Přípustných napětí, snížení hmotnosti dílů a mechanismů, zvýšení jejich spolehlivosti a trvanlivosti lze také dosáhnout pomocí tepelného zpracování.
Při nízkých nákladech na tepelné zpracování může mít výsledek obrovský dopad na složitost a náklady na práci v sousedních výrobních závodech. Mnoho výrobců neprovádí tepelné zpracování výrobků, čímž snižuje celý proces výroby výrobků. Někdy je to oprávněné a někdy to tak není.
Vždy je nutné nejen důkladně přemýšlet o celém procesu volumetrického a lokálního tepelného zpracování, ale také důsledně dodržovat jejich režimy, aby se dosáhlo optimálních konstrukcí a vysoké úrovně fyzikálních, mechanických a provozních vlastností výrobků, aby byla zajištěna jejich spolehlivá a dlouhodobá práce.