Tepelné zpracování slitin. Druhy tepelného zpracování

Tepelné zpracování slitin je nedílnou součástí výrobního procesu železné a neželezné metalurgie. Výsledkem tohoto postupu jsou kovy schopné měnit své vlastnosti na požadované hodnoty. V tomto článku budeme uvažovat o hlavních typech tepelného zpracování používaných v moderním průmyslu.

Podstata tepelného zpracování

Ve výrobním procesu jsou polotovary, kovové díly podrobeny tepelnému zpracování, aby získaly potřebné vlastnosti (pevnost, odolnost proti korozi a opotřebení apod.). Tepelné zpracování slitin - soubor umělých procesů, při kterých ve slitinách při vysokých teplotách, že jsou konstrukční a fyzikálně-mechanických změn, ale konzervovaných chemické složení látky.

Účel tepelného zpracování

Kovové výrobky, které se denně používají v jakékoliv oblasti národního hospodářství, musí splňovat vysoké nároky na odolnost proti opotřebení. Kov, stejně jako suroviny, potřebuje zvýšit potřebné provozní vlastnosti, které lze dosáhnout vystavením vysokým teplotám. Tepelné zpracování slitin vysoké teploty mění původní strukturu látky, přerozděluje její složky, mění velikost a tvar krystalů. To vše vede k minimalizaci vnitřního napětí kovu a tím i ke zvýšení jeho fyzikálních a mechanických vlastností.

Druhy tepelného zpracování

Tepelné zpracování se redukuje na kovové slitiny nenáročné tři procesy: Ohřívací surovin (polotovary) před požadovanou teplotu, udržuje ho za předem stanovených podmínek a po dobu nezbytnou rychlého ochlazení. V dnešním výrobě používá několik druhů tepelného zpracování, které se liší v některých technologických funkcí, ale algoritmus proces obecně zůstává stejný všude.

Způsobem plnění je tepelné zpracování těchto typů:

• Tepelné zpracování (kalení, temperování, žíhání, stárnutí, kryogenní zpracování).
• Termomechanické zahrnuje zpracování s vysokými teplotami v kombinaci s mechanickým působením na slitinu.
• Chemické tepla se rozumí tepelné zpracování kovového povrchu s následným obohacením produktu chemických prvků (uhlíku, dusíku, chromu a podobně).

Žíhání

Žíhání - výrobní postup, ve kterém kovy a slitiny zahřátá na předem stanovenou teplotu, a pak se z pece, ve kterém se postup je velmi pomalý přirozeně vychladnout. Po žíhání se podaří odstranit nehomogenitu chemického složení hmoty, odstranění vnitřních pnutí, aby se dosáhlo struktury zrn a zlepší to jako takové, ale také snížení tvrdosti slitiny, aby se usnadnilo jeho další zpracování. Existují dva typy žíhání: žíhání první a druhý druh.

Žíhání prvního druhu zahrnuje tepelné zpracování, což má za následek změnu fázového stavu slitiny jsou zanedbatelné nebo neexistující. To má také své odrůdy: homogenizuje - žíhání teplota 1100-1200, za těchto okolností slitin ve věku na 8-15 hodin, rekrystalizace (pokud t 100-200) se používá pro žíhání oceli nýtované, to znamená již deformaci za studena.

Žíhání druhého typu vede k významným změnám fáze v slitině. Má také několik odrůd:

• Plná žíhání - ohřev slitiny až nad kritickou teplotou 30-50 markerů, charakteristických pro tuto látku a s chladící rychlost (200 / hod - uhlíková ocel, 100 / h, a 50 / h - nízkolegované a vysoce legované oceli, v tomto pořadí).
• Neúplné - ohřev na kritický bod a pomalé chlazení.
• Teplota difúze - žíhání 1100-1200.
• Izotermická - zahřívání je stejný jako při plném žíhání, ale pak rychlé ochlazení se provede na teplotu těsně pod kritický a nechá se ochladit na vzduchu.
• Normalizované - úplné žíhání následované chlazením kovu ve vzduchu a nikoliv v peci.

Kalení

Kalení - manipulace slitiny, jehož cílem je dosáhnout martenzitické transformace kovu, poskytující snížení tažnosti produktů a zvýšení její pevnosti. Kalení, stejně jako žíhání zahrnuje zahřívání kovu v peci nad kritickou teplotou na rozdílu teplot kalení je větší rychlost chlazení, které probíhá v kapalné lázni. V závislosti na kovu a dokonce i na jeho tvaru se používají různé typy kalení:

• Vytvrzování v jednom prostředí, to znamená v jedné lázni s kapalinou (voda pro velké části, olej pro malé části).
• Přerušovaný kalení - chlazení prochází dvě po sobě následující kroky: nejprve v kapalině (ostřejší chladičem) na teplotu přibližně 300, pak se na vzduchu nebo v jiném olejové lázni.
• Postupně - jakmile produkt dosáhne teploty ochlazování, ochlazuje se po určitou dobu v roztavených solích a následně se ochladí na vzduchu.
• Izotermální - technologie je velmi podobná stupňovitému vytvrzení, liší se pouze v době uchovávání produktu při teplotě martensitické transformace.
• Tvrzení se samovolným uvolněním se liší od jiných typů tím, že vyhřívaný kov není zcela ochlazený, takže v polovině části zůstává teplá část. V důsledku takové manipulace získává produkt zvýšenou pevnost na povrchu a vysokou viskozitu ve středu. Tato kombinace je extrémně potřebná pro bicí nástroje (kladiva, dláta atd.).

Dovolená

Nechť je poslední stupeň tepelného zpracování slitin, který určuje konečnou strukturu kovu. Hlavním účelem temperování je snížení křehkosti kovového výrobku. Princip je zahřívat část na teplotu pod kritickou a chladicí teplotu. Vzhledem k tomu, že se režimy tepelného zpracování a rychlosti ochlazování kovových výrobků pro různé účely liší, rozlišují se tři typy popouštění:

• Vysoká - teplota ohřevu je od 350-600 pod kritickou hodnotou. Tento postup se nejčastěji používá pro kovové konstrukce.
• Střední - tepelné zpracování při t 350-500, společné pro pružinové výrobky a pružiny.
• Nízká - teplota ohřevu výrobku ne vyšší než 250 umožňuje dosáhnout vysoké pevnosti a odolnosti proti opotřebení dílů.

Stárnutí

Stárnutí je tepelné zpracování slitin, které způsobují rozklad přesyceného kovu po kalení. Výsledkem stárnutí je zvýšení mezí tvrdosti, tekutosti a pevnosti konečného produktu. Nejen litina je vystavena stárnutí, ale také neželezných kovů, včetně lehce deformovatelných hliníkových slitin. V případě, že kovový výrobek kalené stát při normální teplotě, jsou procesy, které vedou k samovolnému zvýšení pevnosti a snížení tažnosti. Toto se nazývá přirozené stárnutí kovu. Pokud se stejná manipulace provádí za podmínek vysoké teploty, nazývá se to umělé stárnutí.

Kryogenická léčba

Změny ve struktuře slitin a jejich vlastnosti mohou být dosaženy nejen vysokými, ale i extrémně nízkými teplotami. Tepelná úprava slitin při t pod nulou byla nazývána kryogenická. Tato technologie je široce využívána v různých sektorech národního hospodářství jako doplněk k tepelnému zpracování s vysokými teplotami, protože umožňuje výrazně snížit náklady na tepelné vytvrzování výrobků.

Kryogenická úprava slitin se provádí v t-196 ve speciálním kryogenním procesoru. Tato technologie umožňuje výrazně prodloužit životnost ošetřených částí a antikorozní vlastnosti a eliminovat potřebu opakovaných ošetření.

Termomechanická úprava

Nový způsob zpracování slitin kombinuje zpracování kovů při vysokých teplotách s mechanickou deformací výrobků v plastickém stavu. Termomechanická úprava (TMS) metodou spáchání může být ze tří typů:

• Nízkoteplotní TEM se skládá ze dvou stupňů: plastická deformace, následovaná kalení a temperováním součásti. Hlavní rozdíl od ostatních typů TMO je teplota ohřevu na austenitický stav slitiny.
• Vysokoteplotní TMO znamená zahřátí slitiny na martenzitický stav v kombinaci s plastickou deformací.
• Předběžná - deformace se provádí při t 20 s následným vytvrzením a temperováním kovu.

Chemicko-tepelné ošetření

Změna struktury a vlastností slitin je možná a za pomoci chemicko-tepelné úpravy, která kombinuje tepelné a chemické účinky na kovy. Konečným cílem tohoto postupu, kromě předávání zvýšenou pevnost, tvrdost, odolnost proti opotřebení a dává výrobku Detaily odolnost vůči kyselinám a požární odolnost. Tato skupina zahrnuje následující typy tepelného zpracování:

• Cementování se provádí tak, aby povrch výrobku byl dodatečně pevný. Podstatou postupu je nasytit kov s uhlíkem. Cementování se může provádět dvěma způsoby: tuhým a plynulým karburátorem. V prvním případě se materiál, který se má zpracovávat, spolu s uhlím a jeho aktivátorem, umístí do pece a zahřeje na určitou teplotu, poté se přidržuje v daném médiu a ochladí se. V případě karburátoru se produkt zahřívá v peci na teplotu 900 ° C v kontinuálním proudu plynu obsahujícího uhlík.
• Nitridací je chemicko-tepelné zpracování kovových produktů saturací jejich povrchů v dusíkatých médiích. Výsledkem tohoto postupu je zvýšení pevnosti v tahu součásti a zvýšení její odolnosti proti korozi.
• Cyanidace je saturace kovu současně s dusíkem a uhlíkem. Médium může být tekuté (roztavený uhlík a soli obsahující dusík) a plynné.
• Difuzní metalizace je moderní metoda výroby kovových výrobků odolných proti teplu, kyselinám a odolnému proti opotřebení. Povrch takových slitin je nasycen různými kovy (hliníkem, chrómem) a metaloidy (křemík, bór).

Zvláštnosti tepelného zpracování litiny

Slitiny litiny jsou tepelně zpracovány poněkud odlišnou technologií než slitiny neželezných kovů. Litina (šedá, vysokopevnostní, legovaná) prochází následujícími druhy tepelného zpracování: žíhání (při t 500-650 shy-), normalizování, kalení (kontinuální, izotermické, povrch), prázdniny, nitridování (šedá litina), Hliníkovací (perlit litina), chrom. Všechny tyto postupy, které jsou v důsledku významně zlepšit vlastnosti konečných výrobků ze železa: zvýšení životnosti, odstranění rizika praskání při použití výrobku, zvyšuje pevnost a tepelnou odolnost litiny.

Tepelné zpracování slitin neželezných kovů

Neželezné kovy a slitiny mají různé vlastnosti, takže jsou zpracovávány různými způsoby. Slitiny mědi jsou proto podrobeny rekrystalizačnímu žíhání, aby se vyrovnalo chemické složení. U mosazi je poskytována technologie pro žíhání při nízkých teplotách (200-300), protože tato slitina je náchylná k spontánnímu praskání ve vlhkém prostředí. Bronz je podroben homogenizaci a žíhání v t až 550 ° C. Hořčík je žíhán, zpevněn a vystaven umělému stárnutí (přírodní stárnutí se nevyskytuje u vytvrzeného hořčíku). Hliník, stejně jako hořčík, se podrobí třem metodám tepelného zpracování: žíhání, vytvrzení a stárnutí, po kterém se deformuje slitiny hliníku výrazně zvyšují jejich sílu. Zpracování slitin titanu zahrnuje: rekrystalizační žíhání, vytvrzení, stárnutí, nitridaci a karburátor.

Souhrn

Tepelné zpracování kovů a slitin je hlavním technologickým procesem jak v železné, tak i neželezné metalurgii. Moderní technologie mají mnoho metod tepelného zpracování, které umožňují dosáhnout požadovaných vlastností každého druhu zpracovaných slitin. Pro každý kov má svou vlastní kritickou teplotu, což znamená, že tepelné zpracování musí brát v úvahu strukturální a fyzikálně-chemické vlastnosti látky. Nakonec to nejen dosáhne požadovaných výsledků, ale také velmi zjednoduší výrobní procesy.