Žíhání oceli jako druh tepelného zpracování. Technologie kovů

Vytváření nových materiálů a řízení jejich vlastností je umění kovové technologie. Jedním z jeho nástrojů je tepelné zpracování. Tyto procesy umožňují měnit vlastnosti a podle toho i rozsah použití slitin. Žíhání oceli je široce rozšířenou možností eliminace výrobních vad produktů, což zvyšuje jejich pevnost a spolehlivost.

Úkoly procesu a jeho variant

Žíhání je prováděno za účelem:

• optimalizace vnitřní krystalické struktury, uspořádání legovacích prvků;
• minimalizace vnitřních deformací a napětí způsobených rychlými technologickými změnami teplot;
• Zvyšování souladu objektů s následným obráběním.

Klasická operace se nazývá „plný žíhání“, ale existuje celá řada jeho variací, v závislosti na požadovaných vlastnostech a charakteristikách úkolů: neúplné, nízká difúze (homogenizace), izotermické, rekrystalizace, normalizaci. Všichni jsou v zásadě podobné režimům tepelné zpracování ocelí jsou výrazně odlišné.

Tepelné zpracování založené na diagramu

Všechny transformace v průmyslu železa a oceli, které jsou založeny na hře teplot, jasně odpovídají schématu slitin železa a uhlíku. Jedná se o vizuální pomůcku pro stanovení mikrostruktury uhlíkových ocelí nebo žehliček, jakož i transformačních bodů konstrukcí a jejich vlastností pod vlivem vytápění nebo chlazení.

Technologie kovů reguluje všechny druhy žíhání uhlíkových ocelí tímto rozvrhem. Pro neúplné, nízké a také pro rekrystalizaci jsou "počáteční" teplotní hodnoty linie PSK, jmenovitě její kritický bod Ac₁. Plné žíhání a normalizace oceli jsou tepelně orientovány na graf GSE, její kritické body Ac₃ a Ac_m. Diagram také jasně stanovuje vztah určitého způsobu tepelného zpracování s typem materiálu vzhledem k obsahu uhlíku a odpovídající možnosti jeho provedení pro určitou slitinu.

Plný žíhání

Objekty: odlitky a výkovky z pre-eutektoidní slitiny, zatímco složení oceli by mělo uhlík zaplnit v množství až 0,8%.

Účel:

• maximální změna v mikrostruktuře získané odléváním a vysokým tlakem, redukce nehomogenní hrubozrnné feriticko-perlitické kompozice na jednotnou jemnozrnnou složku;
• Snížení tvrdosti a zvýšená shoda při následném obrábění.

Technologie. Teplota žíhání oceli je 30-50 ° C nad kritickým bodem Ac₃. Když kov dosáhne specifikovaných tepelných charakteristik, udržuje se na této úrovni po určitou dobu, což umožňuje dokončit všechny nezbytné transformace. Velké perlitické a feritické zrny zcela přecházejí do austenitu. Dalším stupněm je pomalé chlazení pece, během níž jsou ferit a perlit, které mají jemné zrno a homogenní strukturu, znovu odděleny od austenitu.

Úplné žíhání oceli nám umožňuje odstranit nejsložitější vnitřní vady, ale je velmi dlouhé a energeticky náročné.

Nedokonalé žíhání

Objekty: před-eutektoidní oceli, které nemají vážné vnitřní heterogenity.

Účel: broušení a změkčení perličkových zrn, bez změny feritové báze.

Technologie. Ohřev kovu na teploty spadající do mezery mezi kritickými body Ac₁ a Ac₃. Přidržení polotovarů v peci se stabilními vlastnostmi pomáhá dokončit nezbytné procesy. Chlazení se provádí pomalu spolu s troubou. Na výstupu se získá stejná struktura pearlitu-feritické jemnozrnné struktury. S tímto tepelným účinkem se perlit převádí na jemně zrnité, ferit zůstává krystalicky nezměněn a může se měnit pouze strukturálně a také broušení.

Nedokonalé žíhání oceli umožňuje vyvážit vnitřní stav a vlastnosti jednoduchých předmětů, je méně energeticky náročné.

Nízké žíhání (rekrystalizace)

Objekty: všechny typy válcovaného uhlíku oceli, legované oceli s obsahem uhlíku mezi 0,65% (např., kuličkové ložisko), a prázdné dílů z barevných kovů, které neobsahují vnitřní vady dlouhodobé, ale vyžadují opravu bez energie.

Účel:

• odstranění vnitřních napětí a studené práce vlivem deformace za studena i za tepla;
• likvidace negativních důsledků nerovnoměrného chlazení svařovaných konstrukcí, zvýšení tažnosti a pevnosti spojů;
• homogenita mikrostruktury výrobků z neželezných metalurgií;
• Sferoidizace lamelového perlitu - dává jí zrnitou formu.

Technologie.

Ohřev součástí se provádí při 50-100 ° C pod kritickým bodem Ac₁. Pod vlivem těchto vlivů jsou odstraněny drobné vnitřní změny. Celý technologický proces trvá asi 1-1,5 hodiny. Přibližné hodnoty teplotních intervalů u některých materiálů:

1. Uhlíková ocel a slitiny mědi - 600-700 ° C.
2. Niklové slitiny - 800-1200 ° C
3. Hliníkové slitiny - 300 až 450 ° C.

Chlazení se provádí ve vzduchu. Pro martenzitické a bainitické oceli poskytuje technologie kovů pro tento proces jiný název - vysoké temperování. Jedná se o jednoduchý a cenově dostupný způsob, jak zlepšit vlastnosti součástí a konstrukcí.

Homogenizace (difúzní žíhání)

Objekty: velké odlitky, zejména odlitky z legované oceli.

Účel: rovnoměrná distribuce atomů legovacích prvků podél krystalových mřížek a celého objemu ingotu v důsledku vysokoteplotní difúze, změkčení struktury obrobku, snížení jeho tvrdosti před provedením následných technologických operací.

Technologie. Materiál se ohřeje na vysoké teploty 1000-1200 ° C. Stabilní tepelné vlastnosti se musí udržovat po dlouhou dobu - asi 10-15 hodin, v závislosti na velikosti a složitosti lité konstrukce. Po dokončení všech stupňů vysokoteplotních transformací následuje pomalé chlazení.

Pracovní, i když vysoce efektivní proces vyrovnání mikrostruktury velkých struktur.

Izotermické žíhání

Objekty: plech uhlíková ocel, výrobky z legovaných a vysokolegovaných slitin.

Účel: zlepšit mikrostrukturu, odstranit vnitřní vady s kratším časem.

Technologie. Kov je zpočátku vyhříván na plné teploty žíhání a odolává době potřebné k přeměně všech dostupných struktur na austeni. Pomalu ochlaďte ponořením do červené horké soli. Když teplota dosáhne 50-100 ° C pod bodem Ac₁ jsou umístěny v peci, aby se udržely na dané úrovni po dobu potřebnou k úplnému přeměně austenitu na perlit a cement. Konečné chlazení probíhá ve vzduchu.

Metoda umožňuje dosáhnout potřebných vlastností předvalků ze slitinové oceli, přičemž šetří čas ve srovnání s úplným žíháním.

Normalizace

Objekty: odlitky, výkovky a detaily z nízkouhlíkové, středně uhlíkové a nízkolegované oceli.

Účel: uspořádání vnitřního stavu, poskytnutí požadované tvrdosti a pevnosti, zlepšení vnitřního stavu před následnými fázemi tepelného zpracování a řezání.

Technologie. Ocel je ohřátá na teploty, které leží mírně nad linii GSE a jejích kritických bodů, namočit a ochladit na vzduchu. Tím se zvyšuje rychlost dokončení procesů. Tímto postupem je však možné dosáhnout racionální tiché struktury, pouze pokud je složení oceli určeno uhlíkem v množství nepřesahujícím 0,4%. Při zvýšení množství uhlíku dochází ke zvýšení tvrdosti. Stejná ocel po normalizaci má velkou tvrdost společně s rovnoměrně rozloženým jemným zrním. Tato technika umožňuje výrazně zvýšit odolnost slitin proti zlomení a soulad s obráběním řezáním.

Možné poruchy žíhání

Během tepelného zpracování musíte dodržovat zadané podmínky režimy teploty vytápění a chlazení. V případě porušení požadavků mohou vzniknout různé vady.

1. Oxidace povrchové vrstvy a tvorba stupnice. Během provozu ohřátý kov reaguje s kyslíkem vzduchu, což vede k tvorbě měřítka na povrchu obrobku. Musí být vyčištěn mechanicky nebo pomocí speciálních chemických činidel.
2. Burnout uhlíku. Vyskytuje se také v důsledku působení kyslíku na horký kov. Snížení množství uhlíku v povrchové vrstvě vede k poklesu jeho mechanických a technologických vlastností. Aby se předešlo těmto procesům, musí se žíhání oceli provádět souběžně se zavedením ochranných plynů do pece, jehož hlavním úkolem je zabránit interakci slitiny s kyslíkem.
3. Přehřátí. Je to důsledek dlouhodobé expozice pece při vysoké teplotě. To má za následek nadměrný růst zrna, získání heterogenní hrubozrnné struktury, rostoucí křehkost. Opravuje se provedením dalšího stupně úplného žíhání.
4. Spálené. Vyskytuje se v důsledku překročení přípustných hodnot ohřevu a namáčení, vede ke zničení vazeb mezi některými zrny, zcela kazí celou strukturu kovu a nepodléhá korekci.

Aby se zabránilo selhání, je důležité, aby byly úkoly tepelného zpracování jasně splněny, měly odborné dovednosti a přísně kontrolovaly proces.

Žíhání ocelového mikrostruktura je houževnatý řízení technologie částí jakékoliv složitosti a optimální složení a vnitřní struktury, jak je požadováno pro následující fáze tepelné vlivy, obrábění a zavedení struktury do provozu.