Σύνοψη της θερμικής επεξεργασίας

Η θερμική επεξεργασία αναφέρεται σε μια τεχνική επεξεργασίας μετάλλων στην οποία τα υλικά υποβάλλονται σε θέρμανση, κράτηση και ψύξη σε στερεή κατάσταση για να επιτευχθεί η επιθυμητή μικροδομή και ιδιότητες.Ανάλογα με τις μεθόδους θέρμανσης και ψύξης, καθώς και τα χαρακτηριστικά των αλλαγών μικροδομής και ιδιοτήτων, η θερμική επεξεργασία μπορεί να κατηγοριοποιηθεί στους ακόλουθους τύπους:

• Γενική θερμική επεξεργασία
• Θερμική επεξεργασία επιφάνειας
• Άλλες θερμικές επεξεργασίες

Ιστορική εξέλιξη της θερμικής επεξεργασίας

Τον 6ο αιώνα π.Χ., η χρήση των όπλων από σίδηρο και χάλυβα έγινε σταδιακά ευρέως διαδεδομένη.Επαρχία HebeiΗ τεχνολογία εξάπλωσης προχώρησε, και η αλυσίδα των σπαθιών που χρησιμοποιήθηκαν για την εξάπλωσή τους είναι πολύ μικρή.έγινε ολοένα και πιο προφανές ότι το μέσο ψύξης επηρέαζε σημαντικά την ποιότητα της θέρμανσης.

Κατά τη διάρκεια της περιόδου των Τριών Βασιλείων, ένας τεχνίτης που ονομάζεται Που Γιουάν από το Σου λέγεται ότι σφυρηλάτησε 3.000 σπαθιά για τον Ζούγκε Λιάνγκ, χρησιμοποιώντας υποτίθεται νερό από το Τσενγκντού για να σβήσει,αποδεικνύει την έγκαιρη επίγνωση στην Κίνα του τρόπου με τον οποίο οι διαφορετικές ποιότητες νερού επηρεάζουν την αποτελεσματικότητα της ψύξηςΗ χρήση τόσο πετρελαίου όσο και νερού για ψύξη σημειώθηκε επίσης.

Τα σπαθιά που ανασκάφηκαν από τον τάφο του βασιλιά Τζινγκ του Ζονγκσάν (206 π.Χ. - 24 μ.Χ.) κατά τη διάρκεια της Δυτικής Δυναστείας Χαν δείχνουν περιεκτικότητα σε άνθρακα 0,15% - 0,4% στον πυρήνα,ενώ η επιφάνεια είχε περιεκτικότητα σε άνθρακα άνω του 0Ωστόσο, η γνώση αυτή θεωρήθηκε προσωπικό "επαγγελματικό" μυστικό και δεν μοιράστηκε ευρέως, οδηγώντας σε αργή ανάπτυξη.

Το 1863, Βρετανοί μεταλλουργοί και γεωλόγοι απέδειξαν έξι διαφορετικές μεταλλουργικές δομές από χάλυβα κάτω από ένα μικροσκόπιο, αποδεικνύοντας ότι η θέρμανση και η ψύξη οδηγούν σε εσωτερικές δομικές αλλαγές.Οι υψηλής θερμοκρασίας φάσεις του χάλυβα μετατρέπονται σε σκληρότερες φάσεις με ταχεία ψύξηΗ θεωρία του ισομορφισμού του σιδήρου που καθιερώθηκε από τον Γάλλο Όσμοντ, μαζί με το διάγραμμα φάσης σιδήρου-αυτογόνου που αναπτύχθηκε από τον Βρετανό επιστήμονα Όστον,έθεσε ένα θεωρητικό θεμέλιο για τις σύγχρονες διαδικασίες θερμικής επεξεργασίας.

Σύνοψη της θερμικής επεξεργασίας

Εν τω μεταξύ, οι ερευνητές έχουν διερευνήσει μεθόδους προστασίας των μετάλλων κατά τη διάρκεια της διαδικασίας θέρμανσης σε θερμική επεξεργασία μετάλλων για την πρόληψη της οξείδωσης και της αποκαρβουρίσματος.Ειδικότερα, η Επιτροπή εξέδωσε μια σειρά ευρεσιτεχνιών για την προστατευτική θέρμανση με τη χρήση διαφόρων αερίων (όπως το υδρογόνο).Το 1889-1890, ένας Άγγλος που ονομάζεται Λέικ απέκτησε πατέντες για την επεξεργασία με φωτεινή θερμότητα διαφόρων μετάλλων.Οι εξελίξεις στη φυσική των μετάλλων και η εφαρμογή νέων τεχνολογιών έχουν προχωρήσει σημαντικά στις διαδικασίες θερμικής επεξεργασίαςΜια αξιοσημείωτη πρόοδος σημειώθηκε μεταξύ 1901 και 1925, όταν οι περιστρεφόμενοι φούρνοι χρησιμοποιήθηκαν για την καρβουρίωση αερίου στη βιομηχανική παραγωγή.επιτρέποντας ελεγχόμενο δυναμικό άνθρακα στην ατμόσφαιρα του φούρνουΗ μεταγενέστερη έρευνα εισήγαγε μεθόδους όπως ο έλεγχος του δυναμικού άνθρακα χρησιμοποιώντας υπέρυθρα όργανα διοξειδίου του άνθρακα και ανιχνευτές οξυγόνου.που οδηγεί στην ανάπτυξη διαδικασιών νιτροποίησης και καρβουρίσματος ιόντωνΗ εφαρμογή των τεχνολογιών λέιζερ και δέσμης ηλεκτρονίων εισήγαγε επίσης νέες μεθόδους θερμικής επεξεργασίας επιφάνειας και χημικής θερμικής επεξεργασίας μετάλλων.

Οι τέσσερις τύποι θερμικής επεξεργασίας

Επενδύσεις

Η θέρμανση μετά τη θέρμανση οδηγεί σε μια μικροδομή γνωστή ως θέρμανση σορβίτη.κυρίως για την εξάλειψη των πιέσεων σβήσισης και την επίτευξη της επιθυμητής μικροδομήςΑνάλογα με τη θερμοκρασία θέρμανσης, μπορεί να ταξινομηθεί σε χαμηλή, μεσαία και υψηλής θερμοκρασίας θέρμανση, με αποτέλεσμα την θέρμανση του μαρτενσιτού, της τροστιτού και του σορβίτη, αντίστοιχα.

Ο συνδυασμός της θέρμανσης σε υψηλή θερμοκρασία μετά τη θέρμανση είναι γνωστός ως θέρμανση και θέρμανση, με στόχο την επίτευξη ισορροπίας αντοχής, σκληρότητας, πλαστικότητας,και αντοχή για ολοκληρωμένες μηχανικές ιδιότητεςΗ διαδικασία αυτή χρησιμοποιείται ευρέως σε σημαντικά δομικά στοιχεία σε αυτοκίνητα, ελκυστήρες και μηχανήματα εργαλείων, όπως ράβδοι σύνδεσης, βίδες, γρανάζια και άξονες.Η σκληρότητα κυμαίνεται συνήθως από HB200 έως HB330..

Αναψύκωση

Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αναψίξεως, συμβαίνει μετασχηματισμός περγαλίτη.προετοιμασία για μεταγενέστερη επεξεργασία και τελική θερμική επεξεργασίαΗ αναψύξη με ανακούφιση από την πίεση πραγματοποιείται για την εξάλειψη υπολειμματικών πιέσεων που προκαλούνται από διαδικασίες όπως η πλαστική παραμόρφωση, η συγκόλληση και εκείνες που είναι εγγενείς στα χυτήματα.Διορισμός Η επεξεργασία, η συγκόλληση και η επεξεργασία περιέχουν εσωτερικές πιέσεις οι οποίες, εάν δεν αντιμετωπιστούν αμέσως, μπορούν να οδηγήσουν σε παραμόρφωση κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας και της χρήσης, επηρεάζοντας την ακρίβεια.

Η θερμοκρασία θέρμανσης για την ανακούφιση από την πίεση είναι χαμηλότερη από την θερμοκρασία μετατροπής φάσης,έτσι δεν συμβαίνουν μικροδομικές αλλαγές κατά τη διάρκεια ολόκληρης της διαδικασίας θερμικής επεξεργασίαςΟι εσωτερικές πιέσεις ανακουφίζονται κυρίως μέσω της φυσικής χαλάρωσης κατά τη διάρκεια των φάσεων κράτησης και αργής ψύξης.

Εκτόξευση

Η θέρμανση περιλαμβάνει τη θέρμανση του μεταλλικού εργαστηρίου ή του μεταλλικού μέρους πάνω από τη θερμοκρασία μετατροπής φάσης, τη διατήρησή του,και στη συνέχεια την ψύξη με ταχύτητα μεγαλύτερη από την κρίσιμη ταχύτητα ψύξης για να επιτευχθεί μια μαρτενσιτική δομήΟι κύριοι στόχοι της σβήσισης είναι:

1. Βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων: Για παράδειγμα, βελτίωση της σκληρότητας και της αντοχής στην φθορά των εργαλείων και των ρουλεμάντων, αύξηση του ελαστικού ορίου των ελαστικών και βελτίωση της συνολικής μηχανικής απόδοσης των εξαρτημάτων του άξονα.

2. Βελτίωση των ιδιοτήτων του υλικού: Για ορισμένους ειδικούς χάλυβες, όπως η αύξηση της αντοχής στη διάβρωση του ανοξείδωτου χάλυβα ή η ενίσχυση του μόνιμου μαγνητισμού του μαγνητικού χάλυβα.

Κατά τη διάρκεια της σβήσισης, είναι απαραίτητο να επιλέξετε το κατάλληλο μέσο σβήσισης και να χρησιμοποιήσετε τη σωστή μέθοδο σβήσισης.,σταδιακή σβήσιση, ισοθερμική σβήσιση και τοπική σβήσιση.

Ομαλοποίηση

Η ομαλοποίηση χαρακτηρίζεται από ψύξη αέρα, πράγμα που σημαίνει ότι η θερμοκρασία του περιβάλλοντος, οι μέθοδοι στοίβασης, η ροή αέρα και οι διαστάσεις του εργασιακού τμήματος επηρεάζουν τη δομή και τις επιδόσεις μετά την ομαλοποίηση.Η τυποποιημένη δομή μπορεί επίσης να χρησιμεύσει ως μέθοδος ταξινόμησης για κράματα χάλυβα.τα δείγματα με διάμετρο 25 mm θερμαίνονται στους 900 °C και ψύχονται με αέρα για να επιτευχθούν δομές που κατηγοριοποιούν τα κράματα χάλυβα σε μαργαριταρένια, βαϊνίτικος, μαρτενσιτικός και αυστενίτικος χάλυβας.

1. Για τους υποευτεκτωειδείς χάλυβες, η κανονικοποίηση χρησιμοποιείται για την εξάλειψη των δομών χονδρών κόκκων και των δομών Widmanstätten σε χύτευμα, σφυρηλάτηση και συγκόλληση.και μπορεί να χρησιμεύσει ως προθερμική επεξεργασία πριν από τη σβήσιση.

2. Για τους υπερευτεκτοειδείς χάλυβες, η εξομάλυνση μπορεί να εξαλείψει τον δευτερογενή τσιμεντίτη και να βελτιώσει τον περγαλίτη, βελτιώνοντας τις μηχανικές ιδιότητες και ωφελώντας την επακόλουθη σφαιροειδισμό.

3. Για τις λεπτές πλάκες χάλυβα χαμηλής ανθρακούχης βαθιάς ανάληψης, η εξομάλυνση μπορεί να εξαλείψει τον ελεύθερο τσιμεντίτη στα όρια των κόκκων για τη βελτίωση της απόδοσης της βαθιάς ανάληψης.

4. Για χαμηλού άνθρακα και χαμηλού άνθρακα ατσάλι χαμηλού κράματος, η εξομάλυνση μπορεί να παράγει σημαντική ποσότητα λεπτού λαμελικού περλίτη, αυξάνοντας την σκληρότητα σε HB140-190,έτσι ώστε να αποφεύγεται το "κίτρινο" κατά τη διάρκεια της κοπής και να βελτιώνεται η μηχανική ικανότηταΣτις περιπτώσεις που εφαρμόζονται τόσο η κανονικοποίηση όσο και η αναψύξη για τους χάλυβες μεσαίου άνθρακα, η κανονικοποίηση είναι πιο οικονομική και βολική.

5. Για τους συνηθισμένους χάλυβες δομής μεσαίου άνθρακα με λιγότερο αυστηρές απαιτήσεις μηχανικής απόδοσης, η εξομάλυνση μπορεί να αντικαταστήσει τη θέρμανση που ακολουθείται από την θέρμανση υψηλής θερμοκρασίας,προσφέροντας απλότητα στη λειτουργία ενώ σταθεροποιεί τη μικροδομή και τις διαστάσεις του χάλυβα.

6. Η εξομάλυνση υψηλής θερμοκρασίας (πάνω από το Ac3, κατά 150-200 °C) μπορεί να μειώσει τον διαχωρισμό της σύνθεσης σε χυμένα και σφυρηλατημένα μέρη λόγω υψηλότερων ρυθμών διάχυσης σε αυξημένες θερμοκρασίες.Οι χοντροί κόκκοι από την υψηλής θερμοκρασίας ομαλοποίηση μπορούν να τελειωθούν με μεταγενέστερη χαμηλότερη θερμοκρασία ομαλοποίηση.

7. Για ορισμένους ατσάλινους κράμαρχους χαμηλού και μεσαίου άνθρακα που χρησιμοποιούνται σε ανεμογεννήτριες και λέβητες, η κανονικοποίηση χρησιμοποιείται συχνά για να επιτευχθεί μια bainitic δομή,ακολουθείται από θέρμανση σε υψηλές θερμοκρασίες για καλή αντοχή στην έλξη σε θερμοκρασία 400-550°C.

8. Εκτός από τα εξαρτήματα και τα υλικά χάλυβα, η ομαλοποίηση χρησιμοποιείται επίσης ευρέως στην θερμική επεξεργασία του εύκαμπτου σιδήρου για την επίτευξη ενός μαργαριταριώδους μήτρας, ενισχύοντας την αντοχή του εύκαμπτου σιδήρου.