Obróbka cieplna jest bardzo ważnym etapem obróbki materiałów metalowych.Obróbka cieplna może zmienić właściwości fizyczne i mechaniczne materiałów metalowych, poprawić ich twardość, wytrzymałość, wytrzymałość i inne właściwości.
Aby zapewnić, że konstrukcja projektu produktu jest bezpieczna, niezawodna, ekonomiczna i wydajna, inżynierowie konstruktorzy na ogół muszą zrozumieć właściwości mechaniczne materiałów, wybrać odpowiednie procesy obróbki cieplnej w oparciu o wymagania projektowe i charakterystykę materiałów oraz poprawić ich wydajność i długość życia.Poniżej znajduje się 13 procesów obróbki cieplnej związanych z materiałami metalowymi, które, mamy nadzieję, będą pomocne dla każdego.
1. Wyżarzanie
Proces obróbki cieplnej, podczas którego materiały metalowe są podgrzewane do odpowiedniej temperatury, utrzymywanej przez określony czas, a następnie powoli schładzane.Celem wyżarzania jest głównie zmniejszenie twardości materiałów metalowych, poprawa plastyczności, ułatwienie cięcia lub obróbki ciśnieniowej, zmniejszenie naprężeń własnych, poprawa jednorodności mikrostruktury i składu lub przygotowanie mikrostruktury do późniejszej obróbki cieplnej.Typowe procesy wyżarzania obejmują wyżarzanie rekrystalizujące, wyżarzanie całkowite, wyżarzanie sferoidyzacyjne i wyżarzanie odprężające.
Całkowite wyżarzanie: Popraw wielkość ziaren, jednolitą strukturę, zmniejsz twardość, całkowicie wyeliminuj naprężenia wewnętrzne.Wyżarzanie całkowite nadaje się do odkuwek lub odlewów staliwnych o zawartości węgla (ułamek masowy) poniżej 0,8%.
Wyżarzanie sferoidyzujące: zmniejsza twardość stali, poprawia wydajność skrawania i przygotowuje do przyszłego hartowania, aby zmniejszyć odkształcenia i pękanie po hartowaniu.Wyżarzanie sferoidyzujące nadaje się do stali węglowej i stopowej stali narzędziowej o zawartości węgla (ułamek masowy) większej niż 0,8%.
Wyżarzanie odprężające: Eliminuje naprężenia wewnętrzne powstające podczas spawania i prostowania na zimno części stalowych, eliminuje naprężenia wewnętrzne powstające podczas precyzyjnej obróbki części oraz zapobiega odkształceniom podczas późniejszej obróbki i użytkowania.Wyżarzanie odprężające jest odpowiednie dla różnych odlewów, odkuwek, części spawanych i części wytłaczanych na zimno.
2. Normalizacja
Odnosi się do procesu obróbki cieplnej polegającego na nagrzewaniu stali lub elementów stalowych do temperatury 30-50 ℃ powyżej Ac3 lub Acm (górna temperatura punktu krytycznego stali), utrzymywaniu ich przez odpowiedni czas i chłodzeniu w nieruchomym powietrzu.Celem normalizacji jest przede wszystkim poprawa właściwości mechanicznych stali niskowęglowej, poprawa obrabialności, udoskonalenie wielkości ziaren, wyeliminowanie wad strukturalnych i przygotowanie konstrukcji do późniejszej obróbki cieplnej.
3. Hartowanie
Odnosi się do procesu obróbki cieplnej polegającego na nagrzaniu elementu stalowego do temperatury powyżej Ac3 lub Ac1 (dolna temperatura punktu krytycznego stali), utrzymaniu go przez określony czas, a następnie uzyskaniu struktury martenzytu (lub bainitu) w temperaturze odpowiednią szybkość chłodzenia.Hartowanie ma na celu uzyskanie wymaganej struktury martenzytycznej części stalowych, poprawę twardości, wytrzymałości i odporności na zużycie przedmiotu obrabianego oraz przygotowanie konstrukcji do późniejszej obróbki cieplnej.
Typowe procesy hartowania obejmują hartowanie w kąpieli solnej, hartowanie stopniowane martenzytem, hartowanie izotermiczne bainitu, hartowanie powierzchniowe i hartowanie lokalne.
Hartowanie pojedynczą cieczą: Hartowanie pojedynczą cieczą ma zastosowanie tylko do części ze stali węglowej i stopowej o stosunkowo prostych kształtach i niskich wymaganiach technicznych.Podczas hartowania, w przypadku części ze stali węglowej o średnicy lub grubości większej niż 5-8 mm, należy zastosować wodę słoną lub chłodzenie wodą;Części ze stali stopowej są chłodzone olejem.
Hartowanie podwójną cieczą: Części stalowe podgrzać do temperatury hartowania, po zaizolowaniu, szybko schłodzić w wodzie do temperatury 300-400°C, a następnie przenieść do oleju w celu schłodzenia.
Hartowanie powierzchni płomienia: Hartowanie powierzchni płomienia jest odpowiednie w przypadku dużych części ze stali średniowęglowej i stali stopowej średniowęglowej, takich jak wały korbowe, koła zębate i szyny prowadzące, które wymagają twardych i odpornych na zużycie powierzchni i mogą wytrzymać obciążenia udarowe w produkcji jednostkowej lub w małych partiach .
Hartowanie indukcyjne powierzchni: Części, które zostały poddane hartowaniu indukcyjnemu powierzchni, mają twardą i odporną na zużycie powierzchnię, zachowując jednocześnie dobrą wytrzymałość i udarność w rdzeniu.Hartowanie indukcyjne powierzchni jest odpowiednie dla części ze stali średniowęglowej i stopowej o umiarkowanej zawartości węgla.
4. Hartowanie
Odnosi się do procesu obróbki cieplnej, podczas którego części stalowe są hartowane, a następnie podgrzewane do temperatury poniżej Ac1, utrzymywane przez pewien czas, a następnie schładzane do temperatury pokojowej.Celem odpuszczania jest przede wszystkim wyeliminowanie naprężeń wytwarzanych przez części stalowe podczas hartowania, tak aby części stalowe miały wysoką twardość i odporność na zużycie, a także wymaganą plastyczność i udarność.Typowe procesy odpuszczania obejmują odpuszczanie w niskiej temperaturze, odpuszczanie w średniej temperaturze, odpuszczanie w wysokiej temperaturze itp.
Odpuszczanie w niskiej temperaturze: Odpuszczanie w niskiej temperaturze eliminuje naprężenia wewnętrzne spowodowane hartowaniem w częściach stalowych i jest powszechnie stosowane do narzędzi skrawających, narzędzi pomiarowych, form, łożysk tocznych i części nawęglanych.
Odpuszczanie w średniej temperaturze: Odpuszczanie w średniej temperaturze umożliwia częściom stalowym osiągnięcie wysokiej elastyczności, określonej wytrzymałości i twardości i jest powszechnie stosowane do różnych typów sprężyn, matryc do tłoczenia na gorąco i innych części.
Odpuszczanie w wysokiej temperaturze: Odpuszczanie w wysokiej temperaturze umożliwia częściom stalowym osiągnięcie dobrych, kompleksowych właściwości mechanicznych, a mianowicie wysokiej wytrzymałości, wytrzymałości i wystarczającej twardości, eliminując naprężenia wewnętrzne spowodowane hartowaniem.Stosowany jest głównie do ważnych części konstrukcyjnych, które wymagają dużej wytrzymałości i wytrzymałości, takich jak wrzeciona, wały korbowe, krzywki, koła zębate i korbowody.
5. Hartowanie i odpuszczanie
Odnosi się do złożonego procesu obróbki cieplnej hartowania i odpuszczania stali lub elementów stalowych.Stal używana do hartowania i odpuszczania nazywana jest stalą hartowaną i odpuszczaną.Ogólnie odnosi się do stali konstrukcyjnej średniowęglowej i stali konstrukcyjnej średniowęglowej.
6. Chemiczna obróbka cieplna
Proces obróbki cieplnej, podczas którego przedmiot metalowy lub stopowy umieszcza się w ośrodku aktywnym o określonej temperaturze w celu izolacji, umożliwiając jednemu lub większej liczbie pierwiastków penetrację jego powierzchni w celu zmiany jego składu chemicznego, struktury i wydajności.Celem chemicznej obróbki cieplnej jest głównie poprawa twardości powierzchni, odporności na zużycie, odporności na korozję, wytrzymałości zmęczeniowej i odporności na utlenianie części stalowych.Typowe procesy chemicznej obróbki cieplnej obejmują nawęglanie, azotowanie, węgloazotowanie itp.
Nawęglanie: Aby osiągnąć wysoką twardość (HRC60-65) i odporność na zużycie na powierzchni, przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej wytrzymałości w środku.Jest powszechnie stosowany do części odpornych na zużycie i uderzenia, takich jak koła, koła zębate, wały, sworznie tłokowe itp.
Azotowanie: poprawa twardości, odporności na zużycie i odporności na korozję warstwy wierzchniej części stalowych, powszechnie stosowanych w ważnych częściach, takich jak śruby, nakrętki i sworznie.
Węgloazotowanie: poprawia twardość i odporność na zużycie warstwy wierzchniej części stalowych, nadaje się do części ze stali niskowęglowej, średniowęglowej lub stali stopowej, może być również stosowany do narzędzi skrawających ze stali szybkotnącej.
7. Obróbka roztworem stałym
Odnosi się do procesu obróbki cieplnej polegającego na ogrzewaniu stopu do strefy jednofazowej o wysokiej temperaturze i utrzymywaniu stałej temperatury, umożliwiając całkowite rozpuszczenie nadmiaru fazy w roztworze stałym, a następnie szybkie ochłodzenie w celu uzyskania przesyconego roztworu stałego.Celem obróbki przesycającej jest głównie poprawa plastyczności i wytrzymałości stali i stopów oraz przygotowanie do utwardzania wydzieleniowego.
8. Utwardzanie wydzieleniowe (wzmacnianie wydzieleniowe)
Proces obróbki cieplnej, w którym metal ulega utwardzaniu w wyniku segregacji atomów substancji rozpuszczonej w przesyconym roztworze stałym i/lub dyspersji rozpuszczonych cząstek w matrycy.Jeśli austenityczna stal nierdzewna wydzieleniowa zostanie poddana obróbce utwardzania wydzieleniowego w temperaturze 400-500 ℃ lub 700-800 ℃ po obróbce roztworem stałym lub obróbce na zimno, może osiągnąć wysoką wytrzymałość.
9. Terminowość leczenia
Odnosi się do procesu obróbki cieplnej, podczas którego elementy stopowe poddawane są obróbce roztworem stałym, odkształcaniu plastycznemu na zimno lub odlewaniu, a następnie są kute, umieszczane w wyższej temperaturze lub utrzymywane w temperaturze pokojowej, a ich właściwości, kształt i rozmiar zmieniają się w czasie.
Jeżeli przyjmuje się proces starzenia polegający na nagrzaniu przedmiotu obrabianego do wyższej temperatury i prowadzeniu procesu starzenia przez dłuższy czas, nazywa się to procesem sztucznego starzenia;Zjawisko starzenia, które występuje, gdy przedmiot obrabiany jest przechowywany przez długi czas w temperaturze pokojowej lub w warunkach naturalnych, nazywa się naturalnym leczeniem starzenia.Celem obróbki starzeniowej jest eliminacja naprężeń wewnętrznych w przedmiocie obrabianym, stabilizacja struktury i wielkości oraz poprawa właściwości mechanicznych.
10. Hartowność
Odnosi się do cech, które określają głębokość hartowania i rozkład twardości stali w określonych warunkach.Dobrą lub słabą hartowność stali często odzwierciedla głębokość utwardzonej warstwy.Im większa głębokość warstwy utwardzającej, tym lepsza hartowność stali.Hartowność stali zależy głównie od jej składu chemicznego, zwłaszcza od składników stopowych i wielkości ziaren, które zwiększają hartowność, temperatury ogrzewania i czasu wytrzymywania.Stal o dobrej hartowności może osiągnąć jednolite i spójne właściwości mechaniczne w całym przekroju stali, a można wybrać środki hartujące o niskim naprężeniu hartującym, aby zmniejszyć odkształcenia i pękanie.
11. Średnica krytyczna (krytyczna średnica hartowania)
Średnica krytyczna odnosi się do maksymalnej średnicy stali, gdy po hartowaniu w określonym ośrodku uzyskana zostanie cała struktura martenzytu lub 50% martenzytu w środku.Średnicę krytyczną niektórych stali można zazwyczaj uzyskać poprzez badania hartowności w oleju lub wodzie.
12. Hartowanie wtórne
Niektóre stopy żelaza i węgla (takie jak stal szybkotnąca) wymagają wielu cykli odpuszczania w celu dalszego zwiększenia ich twardości.To zjawisko hartowania, zwane utwardzaniem wtórnym, spowodowane jest wytrącaniem się specjalnych węglików i/lub przemianą austenitu w martenzyt lub bainit.
13. Kruchość odpuszczania
Odnosi się do zjawiska kruchości stali hartowanej odpuszczanej w określonych zakresach temperatur lub powoli chłodzonej od temperatury odpuszczania w tym zakresie temperatur.Kruchość odpuszczania można podzielić na pierwszy rodzaj kruchości odpuszczania i drugi rodzaj kruchości odpuszczania.
Pierwszy rodzaj kruchości odpuszczania, zwany także nieodwracalną kruchością odpuszczania, występuje głównie przy temperaturze odpuszczania 250-400℃.Gdy kruchość zniknie po ponownym nagrzaniu, kruchość powtarza się w tym zakresie i już nie występuje;
Drugi rodzaj kruchości odpuszczania, zwany także kruchością odpuszczania odwracalnego, występuje w temperaturach w zakresie od 400 do 650℃.Gdy po ponownym nagrzaniu kruchość zniknie, należy go szybko schłodzić i nie należy długo przebywać lub wolno chłodzić w zakresie 400 do 650℃, w przeciwnym razie ponownie wystąpią zjawiska katalityczne.
Występowanie kruchości odpuszczania jest związane z pierwiastkami stopowymi zawartymi w stali, takimi jak mangan, chrom, krzem i nikiel, które mają tendencję do zwiększania kruchości odpuszczania, podczas gdy molibden i wolfram mają tendencję do osłabiania kruchości odpuszczania.
Nowy metal Gapowerjest profesjonalnym dostawcą wyrobów stalowych.Gatunki rur stalowych, zwojów i prętów obejmują ST35 ST37 ST44 ST52 42CRMO4, S45C CK45 SAE4130 SAE4140 SCM440 itp. Zapraszamy klienta do zapytania i odwiedzenia fabryki.
Czas publikacji: 23 listopada 2023 r