Ανόπτηση χάλυβα ως είδος θερμικής επεξεργασίας. Τεχνολογία μετάλλων

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-02 13:52

Η δημιουργία νέων υλικών και ο έλεγχος των ιδιοτήτων τους είναι η τέχνη της τεχνολογίας μετάλλων. Ένα από τα εργαλεία του είναι η θερμική επεξεργασία. Αυτές οι διαδικασίες καθιστούν δυνατή την αλλαγή των χαρακτηριστικών και, κατά συνέπεια, των περιοχών χρήσης των κραμάτων. Η ανόπτηση χάλυβα είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη επιλογή για την εξάλειψη των κατασκευαστικών ελαττωμάτων στα προϊόντα, αυξάνοντας την αντοχή και την αξιοπιστία τους.

Εργασίες επεξεργασίας και οι ποικιλίες τους

Οι εργασίες ανόπτησης εκτελούνται με στόχο:

• βελτιστοποίηση ενδοκρυσταλλικής δομής, ταξινόμηση στοιχείων κράματος;
• ελαχιστοποίηση της εσωτερικής παραμόρφωσης και καταπόνησης λόγω των γρήγορων διακυμάνσεων της θερμοκρασίας της διαδικασίας;
• αύξηση της ευκαμψίας των αντικειμένων για μετέπειτα κοπή.

Η κλασική λειτουργία ονομάζεται "πλήρης ανόπτηση", ωστόσο, υπάρχει μια σειρά από τις ποικιλίες της, ανάλογα με τις καθορισμένες ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά των εργασιών: ελλιπής, χαμηλή, διάχυση (ομογενοποίηση),ισοθερμική, ανακρυστάλλωση, κανονικοποίηση. Όλα είναι παρόμοια κατ' αρχήν, ωστόσο, οι τρόποι θερμικής επεξεργασίας των χάλυβα διαφέρουν σημαντικά.

Θερμική επεξεργασία με βάση το διάγραμμα

Όλοι οι μετασχηματισμοί στη σιδηρούχα μεταλλουργία, που βασίζονται στο παιχνίδι των θερμοκρασιών, αντιστοιχούν σαφώς στο διάγραμμα των κραμάτων σιδήρου-άνθρακα. Είναι ένα οπτικό βοήθημα για τον προσδιορισμό της μικροδομής των ανθρακούχων χάλυβων ή των χυτοσιδήρων, καθώς και των σημείων μετατροπής των κατασκευών και των χαρακτηριστικών τους υπό την επίδραση θέρμανσης ή ψύξης.

Η τεχνολογία μετάλλων ρυθμίζει όλους τους τύπους ανόπτησης ανθρακούχων χάλυβων με αυτό το πρόγραμμα. Για ημιτελή, χαμηλή, καθώς και για ανακρυστάλλωση, οι τιμές θερμοκρασίας «εκκίνησης» είναι η γραμμή PSK, δηλαδή το κρίσιμο σημείο Ac₁. Η πλήρης ανόπτηση και η κανονικοποίηση του χάλυβα είναι θερμικά προσανατολισμένες στη γραμμή του διαγράμματος GSE, στα κρίσιμα σημεία Ac₃ και Ac_{m. Το διάγραμμα καθιερώνει επίσης ξεκάθαρα τη σύνδεση μιας συγκεκριμένης μεθόδου θερμικής επεξεργασίας με τον τύπο του υλικού ως προς την περιεκτικότητα σε άνθρακα και την αντίστοιχη δυνατότητα εφαρμογής της για ένα συγκεκριμένο κράμα.}

Πλήρης ανόπτηση

Αντικείμενα: χύτευση και σφυρηλάτηση από υποευτεκτοειδές κράμα, ενώ η σύνθεση του χάλυβα πρέπει να γεμίζει άνθρακα σε ποσότητα έως και 0,8%.

Στόχος:

• μέγιστη αλλαγή στη μικροδομή που επιτυγχάνεται με χύτευση και θερμή πίεση, φέρνοντας την ανομοιογενή χονδρόκοκκη σύνθεση φερρίτη-περλίτη σε ομοιογενή λεπτόκοκκο·
• μείωση της σκληρότητας και αύξηση της ολκιμότητας για περαιτέρω επεξεργασίακοπή.

Τεχνολογία. Η θερμοκρασία ανόπτησης του χάλυβα είναι 30-50˚С υψηλότερη από το κρίσιμο σημείο Ac_{3. Όταν το μέταλλο φτάσει στα καθορισμένα θερμικά χαρακτηριστικά, διατηρούνται σε αυτό το επίπεδο για κάποιο χρονικό διάστημα, γεγονός που επιτρέπει την ολοκλήρωση όλων των απαραίτητων μετασχηματισμών. Μεγάλοι περλιτικοί και φερριτικοί κόκκοι μεταμορφώνονται πλήρως σε ωστενίτη. Το επόμενο στάδιο είναι η αργή ψύξη μαζί με έναν κλίβανο, κατά την οποία ο φερρίτης και ο περλίτης διαχωρίζονται ξανά από τον ωστενίτη, ο οποίος έχει λεπτό κόκκο και ομοιόμορφη δομή.}

Η πλήρης ανόπτηση του χάλυβα επιτρέπει την εξάλειψη των πιο δύσκολων εσωτερικών ελαττωμάτων, ωστόσο, είναι πολύ μεγάλη και ενεργοβόρα.

Ημιτελής ανόπτηση

Αντικείμενα: υποευτεκτοειδείς χάλυβες χωρίς σοβαρές εσωτερικές ανομοιογένειες.

Σκοπός: Τρίψιμο και μαλάκωμα κόκκων περλίτη, χωρίς αλλαγή της φερριτικής βάσης.

Τεχνολογία. Θέρμανση του μετάλλου σε θερμοκρασίες που εμπίπτουν στο διάστημα μεταξύ των κρίσιμων σημείων Ac₁ και Ac_{3. Η έκθεση των τεμαχίων στον κλίβανο με σταθερά χαρακτηριστικά συμβάλλει στην ολοκλήρωση των απαραίτητων διεργασιών. Η ψύξη γίνεται σιγά σιγά, μαζί με τον φούρνο. Στην έξοδο, λαμβάνεται η ίδια λεπτόκοκκη δομή περλίτη-φερρίτη. Με ένα τέτοιο θερμικό αποτέλεσμα, ο περλίτης μετατρέπεται σε λεπτόκοκκο, ενώ ο φερρίτης παραμένει αμετάβλητος κρυσταλλικός και μπορεί να αλλάξει μόνο δομικά, επίσης και τρίβοντας.}

Η ατελής ανόπτηση του χάλυβα σάς επιτρέπει να εξισορροπείτε την εσωτερική κατάσταση και τις ιδιότητες απλών αντικειμένων, είναι λιγότερο ενεργοβόρα.

Χαμηλή ανόπτηση(ανακρυστάλλωση)

Αντικείμενα: όλοι οι τύποι έλασης ανθρακούχου χάλυβα, κραματοποιημένος χάλυβας με περιεκτικότητα σε άνθρακα εντός 0,65% (για παράδειγμα, ρουλεμάν με σφαιρίδια), μέρη και τεμάχια από μη σιδηρούχα μέταλλα που δεν περιέχουν σοβαρά εσωτερικά ελαττώματα, αλλά χρειάζονται διόρθωση χαμηλής ενέργειας.

Στόχος:

• αφαίρεση εσωτερικών τάσεων και σκλήρυνση λόγω της επίδρασης τόσο της ψυχρής όσο και της θερμής παραμόρφωσης;
• εξαλείψτε τις αρνητικές επιπτώσεις της ανομοιόμορφης ψύξης των συγκολλημένων κατασκευών, αυξήστε την πλαστικότητα και την αντοχή των ραφών.
• καθιστώντας ομοιόμορφη τη μικροδομή των προϊόντων μη σιδηρούχου μεταλλουργίας;
• σφαιροειδοποίηση του ελασματοειδούς περλίτη - δίνοντάς του ένα κοκκώδες σχήμα.

Τεχνολογία.

Τα εξαρτήματα θερμαίνονται 50-100˚C κάτω από το κρίσιμο σημείο Ac_{1. Υπό την επίδραση τέτοιων επιρροών, οι μικρές εσωτερικές αλλαγές εξαλείφονται. Η όλη τεχνολογική διαδικασία διαρκεί περίπου 1-1,5 ώρα. Κατά προσέγγιση εύρη θερμοκρασίας για ορισμένα υλικά:}

1. Ανθρακούχο χάλυβα και κράματα χαλκού - 600-700˚C.
2. Κράματα νικελίου - 800-1200˚C.
3. Κράματα αλουμινίου - 300-450˚C.

Η ψύξη γίνεται στον αέρα. Για τους μαρτενσιτικούς και τους μπαϊνιτικούς χάλυβες, η τεχνολογία μετάλλων παρέχει ένα διαφορετικό όνομα για αυτή τη διαδικασία - υψηλή σκλήρυνση. Είναι ένας απλός και προσιτός τρόπος βελτίωσης των ιδιοτήτων εξαρτημάτων και δομών.

Ομογενοποίηση (ανόπτηση διάχυσης)

Αντικείμενα: μεγάλα προϊόντα χύτευσης, ειδικά προϊόντα χύτευσηςκράμα χάλυβα.

Σκοπός: ομοιόμορφη κατανομή των ατόμων των στοιχείων κράματος στα κρυσταλλικά πλέγματα και σε ολόκληρο τον όγκο του πλινθώματος ως αποτέλεσμα της διάχυσης σε υψηλή θερμοκρασία. μαλακώνοντας τη δομή του τεμαχίου εργασίας, μειώνοντας τη σκληρότητά του πριν από την εκτέλεση επακόλουθων τεχνολογικών εργασιών.

Τεχνολογία. Το υλικό θερμαίνεται σε υψηλές θερμοκρασίες 1000-1200˚С. Τα σταθερά θερμικά χαρακτηριστικά πρέπει να διατηρούνται για μεγάλο χρονικό διάστημα - περίπου 10-15 ώρες, ανάλογα με το μέγεθος και την πολυπλοκότητα της δομής χυτού. Μετά την ολοκλήρωση όλων των σταδίων των μετασχηματισμών υψηλής θερμοκρασίας, ακολουθεί αργή ψύξη.

Μια διαδικασία έντασης εργασίας αλλά εξαιρετικά αποτελεσματική για την ισοπέδωση της μικροδομής μεγάλων κατασκευών.

Ισοθερμική ανόπτηση

Αντικείμενα: φύλλα ανθρακούχου χάλυβα, κράματα και προϊόντα υψηλής κραματοποίησης.

Στόχος: Βελτίωση της μικροδομής, αφαίρεση εσωτερικών ελαττωμάτων με λιγότερο χρόνο.

Τεχνολογία. Το μέταλλο αρχικά θερμαίνεται σε θερμοκρασίες πλήρους ανόπτησης και διατηρείται ο χρόνος που απαιτείται για τη μετατροπή όλων των υπαρχόντων δομών σε ωστενίτη. Στη συνέχεια κρυώστε σιγά σιγά βυθίζοντας σε καυτό αλάτι. Μόλις φτάσει στη θερμότητα στους 50-100˚C κάτω από το σημείο Ac_{1, τοποθετείται σε φούρνο για να διατηρηθεί σε αυτό το επίπεδο για το χρόνο που απαιτείται για τον πλήρη μετασχηματισμό του ωστενίτη. σε περλίτη και τσιμεντίτη. Η τελική ψύξη πραγματοποιείται στον αέρα.}

Η μέθοδος σάς επιτρέπει να επιτύχετε τις απαιτούμενες ιδιότητες των τεμαχίων από κράμα χάλυβα, εξοικονομώντας χρόνο, σε σύγκριση με το πλήρεςανόπτηση.

Normalization

Αντικείμενα: χύτευση, σφυρηλάτηση και εξαρτήματα από χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα, μέτριας περιεκτικότητας σε άνθρακα και χαμηλής κραματοποίησης.

Σκοπός: εξορθολογισμός της εσωτερικής κατάστασης, παροχή της επιθυμητής σκληρότητας και αντοχής, βελτίωση της εσωτερικής κατάστασης πριν από τα επόμενα στάδια θερμικής επεξεργασίας και κοπής.

Τεχνολογία. Ο χάλυβας θερμαίνεται σε θερμοκρασίες που βρίσκονται ελαφρώς πάνω από τη γραμμή GSE και τα κρίσιμα σημεία του, συγκρατείται και ψύχεται στον αέρα. Έτσι, αυξάνεται η ταχύτητα ολοκλήρωσης των διαδικασιών. Ωστόσο, χρησιμοποιώντας αυτή τη διαδικασία, είναι δυνατό να επιτευχθεί μια ορθολογική ήρεμη δομή μόνο όταν η σύνθεση του χάλυβα προσδιορίζεται από άνθρακα σε ποσότητα όχι μεγαλύτερη από 0,4%. Με την αύξηση της ποσότητας άνθρακα, αυξάνεται η σκληρότητα. Ο ίδιος χάλυβας μετά την κανονικοποίηση έχει μεγαλύτερη σκληρότητα μαζί με ομοιόμορφα διαχωρισμένους λεπτούς κόκκους. Η τεχνική επιτρέπει τη σημαντική αύξηση της αντοχής των κραμάτων στην καταστροφή και της ολκιμότητας της κοπής.

Πιθανά ελαττώματα ανόπτησης

Κατά την εκτέλεση εργασιών θερμικής επεξεργασίας, είναι απαραίτητο να τηρείτε τους καθορισμένους τρόπους θέρμανσης και ψύξης θερμοκρασίας. Σε περίπτωση παραβίασης των απαιτήσεων, ενδέχεται να προκύψουν διάφορα ελαττώματα.

1. Οξείδωση του επιφανειακού στρώματος και σχηματισμός αλάτων. Κατά τη λειτουργία, το θερμό μέταλλο αντιδρά με το ατμοσφαιρικό οξυγόνο, το οποίο οδηγεί στο σχηματισμό αλάτων στην επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας. Να καθαρίζεται μηχανικά ή μεειδικά χημικά.
2. Κάψιμο άνθρακα. Εμφανίζεται επίσης ως αποτέλεσμα της επίδρασης του οξυγόνου στο ζεστό μέταλλο. Η μείωση της ποσότητας άνθρακα στο επιφανειακό στρώμα οδηγεί σε μείωση των μηχανικών και τεχνολογικών ιδιοτήτων του. Προκειμένου να αποφευχθούν αυτές οι διεργασίες, η ανόπτηση χάλυβα πρέπει να πραγματοποιηθεί παράλληλα με την εισαγωγή προστατευτικών αερίων στον κλίβανο, το κύριο καθήκον της οποίας είναι να αποτρέψει την αλληλεπίδραση του κράματος με το οξυγόνο.
3. Υπερθέρμανση. Είναι συνέπεια της παρατεταμένης έκθεσης σε φούρνο σε υψηλή θερμοκρασία. Έχει ως αποτέλεσμα την υπερβολική ανάπτυξη των κόκκων, την απόκτηση μιας ανομοιογενούς χονδρόκοκκης δομής και την αύξηση της ευθραυστότητας. Για να διορθωθεί με ένα άλλο βήμα πλήρους ανόπτησης.
4. Κάηκε. Εμφανίζεται ως αποτέλεσμα της υπέρβασης των επιτρεπόμενων τιμών θέρμανσης και έκθεσης, οδηγεί σε καταστροφή δεσμών μεταξύ ορισμένων κόκκων, καταστρέφει εντελώς ολόκληρη τη δομή του μετάλλου και δεν υπόκειται σε διόρθωση.

Για την αποφυγή αστοχιών, είναι σημαντικό να εκτελείτε τις εργασίες θερμικής επεξεργασίας με ακρίβεια, να έχετε επαγγελματικές δεξιότητες και να ελέγχετε αυστηρά τη διαδικασία.

Η ανόπτηση χάλυβα είναι μια εξαιρετικά αποτελεσματική τεχνολογία για να φέρει τη μικροδομή εξαρτημάτων οποιασδήποτε πολυπλοκότητας και σύνθεσης στη βέλτιστη εσωτερική δομή και κατάσταση, η οποία απαιτείται για τα επόμενα στάδια θερμικών επιδράσεων, την κοπή και τη θέση της κατασκευής σε λειτουργία.