Общи процеси за термична обработка на метални материали

Термичната обработка е много важна стъпка в обработката на метални материали.Топлинната обработка може да промени физичните и механичните свойства на металните материали, да подобри тяхната твърдост, здравина, издръжливост и други свойства.

За да се гарантира, че структурата на дизайна на продукта е безопасна, надеждна, икономична и ефективна, структурните инженери обикновено трябва да разбират механичните свойства на материалите, да избират подходящи процеси за топлинна обработка въз основа на изискванията за проектиране и характеристиките на материала и да подобряват тяхната производителност и продължителност на живота.Следват 13 процеса на топлинна обработка, свързани с метални материали, надявайки се да бъдат полезни за всички.

1. Отгряване

Процес на термична обработка, при който металните материали се нагряват до подходяща температура, поддържана за определен период от време и след това бавно се охлаждат.Целта на отгряването е главно да се намали твърдостта на металните материали, да се подобри пластичността, да се улесни рязането или обработката под налягане, да се намали остатъчното напрежение, да се подобри еднородността на микроструктурата и състава или да се подготви микроструктурата за последваща топлинна обработка.Обичайните процеси на отгряване включват рекристализационно отгряване, пълно отгряване, сфероидизиращо отгряване и отгряване за облекчаване на напрежението.

Пълно отгряване: Усъвършенстване на размера на зърното, равномерна структура, намаляване на твърдостта, пълно премахване на вътрешния стрес.Пълното отгряване е подходящо за изковки или стоманени отливки със съдържание на въглерод (масова част) под 0,8%.

Сфероидизиращо отгряване: намалява твърдостта на стоманата, подобрява ефективността на рязане и подготвя за бъдещо закаляване, за да намали деформацията и напукването след закаляване.Сфероидизиращото отгряване е подходящо за въглеродна стомана и легирана инструментална стомана с въглеродно съдържание (масова част) по-голямо от 0,8%.

Отгряване за облекчаване на напрежението: елиминира вътрешното напрежение, генерирано по време на заваряване и студено изправяне на стоманени части, елиминира вътрешното напрежение, генерирано по време на прецизна обработка на части, и предотвратява деформация по време на последваща обработка и употреба.Отгряването за облекчаване на напрежението е подходящо за различни отливки, изковки, заварени части и студено екструдирани части.

2. Нормализация

Отнася се до процеса на термична обработка на нагряване на стомана или стоманени компоненти до температура от 30-50 ℃ над Ac3 или Acm (горната критична температура на стоманата), задържането им за подходящо време и охлаждането им в неподвижен въздух.Целта на нормализирането е главно да се подобрят механичните свойства на нисковъглеродната стомана, да се подобри обработваемостта, да се подобри размерът на зърното, да се елиминират структурните дефекти и да се подготви структурата за последваща топлинна обработка.

3. Закаляване

Отнася се до процеса на топлинна обработка на нагряване на стоманен компонент до температура над Ac3 или Ac1 (ниската критична температура на стоманата), задържането му за определен период от време и след това получаване на мартензитна (или бейнитна) структура при подходяща скорост на охлаждане.Целта на закаляването е да се получи необходимата мартензитна структура за стоманени части, да се подобри твърдостта, якостта и устойчивостта на износване на детайла и да се подготви структурата за последваща топлинна обработка.

Обичайните процеси на охлаждане включват охлаждане в солена баня, мартензитно степенувано охлаждане, бейнитно изотермично охлаждане, повърхностно охлаждане и локално охлаждане.

Закаляване с една течност: Закаляването с една течност е приложимо само за части от въглеродна стомана и легирана стомана с относително прости форми и ниски технически изисквания.По време на закаляването, за части от въглеродна стомана с диаметър или дебелина по-голяма от 5-8 mm, трябва да се използва солена вода или водно охлаждане;Частите от легирана стомана се охлаждат с масло.

Двойно течно закаляване: Загрейте стоманените части до температурата на закаляване, след изолацията ги охладете бързо във вода до 300-400 º C и след това ги прехвърлете в масло за охлаждане.

Повърхностно закаляване с пламък: Повърхностното закаляване с пламък е подходящо за големи средни части от въглеродна стомана и средно въглеродни легирани стомани, като колянови валове, зъбни колела и водещи релси, които изискват твърди и устойчиви на износване повърхности и могат да издържат на ударни натоварвания при единично или малкосерийно производство .

Повърхностно индукционно закаляване: Частите, които са били подложени на повърхностно индукционно закаляване, имат твърда и устойчива на износване повърхност, като същевременно запазват добра здравина и издръжливост в сърцевината.Повърхностното индукционно закаляване е подходящо за средно въглеродна стомана и части от легирана стомана с умерено съдържание на въглерод.

4. Закаляване

Отнася се до процеса на термична обработка, при който стоманените части се охлаждат и след това се нагряват до температура под Ac1, задържат се за определен период от време и след това се охлаждат до стайна температура.Целта на темперирането е главно да се елиминира напрежението, генерирано от стоманените части по време на закаляването, така че стоманените части да имат висока твърдост и устойчивост на износване, както и необходимата пластичност и издръжливост.Общите процеси на темпериране включват темпериране при ниска температура, темпериране при средна температура, темпериране при висока температура и др.

Нискотемпературно темпериране: Нискотемпературното темпериране елиминира вътрешното напрежение, причинено от закаляване в стоманени части, и обикновено се използва за режещи инструменти, измервателни инструменти, форми, търкалящи лагери и карбуризирани части.

Закаляване при средна температура: Закаляването при средна температура позволява на стоманените части да постигнат висока еластичност, определена издръжливост и твърдост и обикновено се използва за различни видове пружини, матрици за горещо щамповане и други части.

Високотемпературно темпериране: Високотемпературното темпериране позволява на стоманените части да постигнат добри цялостни механични свойства, а именно висока якост, издръжливост и достатъчна твърдост, елиминирайки вътрешното напрежение, причинено от закаляването.Използва се главно за важни структурни части, които изискват висока якост и издръжливост, като шпиндели, колянови валове, гърбици, зъбни колела и биели.

5. Закаляване и темпериране

Отнася се до композитния процес на топлинна обработка на закаляване и темпериране на стомана или стоманени компоненти.Стоманата, използвана за обработка за закаляване и темпериране, се нарича закалена и темперирана стомана.Обикновено се отнася до структурна стомана със средно съдържание на въглерод и структурна стомана от легирана въглеродна среда.

6. Химическа топлинна обработка

Процес на термична обработка, при който детайл от метал или сплав се поставя в активна среда при определена температура за изолация, което позволява на един или повече елементи да проникнат в повърхността му, за да променят своя химически състав, структура и характеристики.Целта на химическата термична обработка е главно да подобри твърдостта на повърхността, устойчивостта на износване, устойчивостта на корозия, якостта на умора и устойчивостта на окисление на стоманените части.Общите процеси на химична топлинна обработка включват карбуризация, азотиране, карбонитриране и др.

Карбуризация: За постигане на висока твърдост (HRC60-65) и устойчивост на износване на повърхността, като същевременно се поддържа висока якост в центъра.Обикновено се използва за устойчиви на износване и удари части като колела, зъбни колела, валове, бутални щифтове и др.

Азотиране: Подобряване на твърдостта, устойчивостта на износване и устойчивостта на корозия на повърхностния слой на стоманени части, често използвани във важни части като болтове, гайки и щифтове.

Карбонитриране: подобрява твърдостта и устойчивостта на износване на повърхностния слой на стоманени части, подходящо за части от нисковъглеродна стомана, средно въглеродна стомана или части от легирана стомана и може да се използва и за режещи инструменти за високоскоростна стомана.

7. Лечение с твърд разтвор

Отнася се до процеса на топлинна обработка на нагряване на сплав до високотемпературна еднофазна зона и поддържане на постоянна температура, което позволява на излишната фаза да се разтвори напълно в твърдия разтвор и след това бързо да се охлади, за да се получи пренаситен твърд разтвор.Целта на третирането с разтвор е главно да се подобри пластичността и якостта на стоманата и сплавите и да се подготви за третиране с утаяване.

8. Валежно втвърдяване (валежно укрепване)

Процес на термична обработка, при който метал претърпява втвърдяване поради отделянето на атомите на разтвореното вещество в свръхнаситен твърд разтвор и/или дисперсията на разтворените частици в матрицата.Ако неръждаемата стомана с аустенитно утаяване се подложи на обработка с утаяване при 400-500 ℃ или 700-800 ℃ след обработка с твърд разтвор или студена обработка, тя може да постигне висока якост.

9. Навременно лечение

Отнася се до процеса на термична обработка, при който заготовките от сплав се подлагат на обработка с твърд разтвор, студена пластична деформация или леене и след това се изковават, поставят при по-висока температура или се поддържат при стайна температура, като техните свойства, форма и размер се променят с времето.

Ако се възприеме процесът на обработка на стареене на нагряване на детайла до по-висока температура и провеждане на обработка на стареене за по-дълго време, това се нарича обработка на изкуствено стареене;Феноменът на стареене, който възниква, когато детайлът се съхранява при стайна температура или естествени условия за дълго време, се нарича лечение с естествено стареене.Целта на обработката със стареене е да се елиминира вътрешното напрежение в детайла, да се стабилизира структурата и размера и да се подобрят механичните свойства.

10. Закаляемост

Отнася се до характеристиките, които определят дълбочината на закаляване и разпределението на твърдостта на стоманата при определени условия.Добрата или лоша закаляемост на стоманата често се представя от дълбочината на закаления слой.Колкото по-голяма е дълбочината на втвърдяващия слой, толкова по-добра е закаляемостта на стоманата.Закаляването на стоманата зависи главно от нейния химичен състав, особено от елементите на сплавта и размера на зърното, които увеличават закаляването, температурата на нагряване и времето на задържане.Стоманата с добра закаляемост може да постигне еднакви и постоянни механични свойства в цялото сечение на стоманата и могат да бъдат избрани закалителни агенти с ниско напрежение на закаляване, за да се намалят деформацията и напукването.

11. Критичен диаметър (критичен диаметър на охлаждане)

Критичният диаметър се отнася до максималния диаметър на стомана, когато цялата мартензитна или 50% мартензитна структура се получава в центъра след закаляване в определена среда.Критичният диаметър на някои стомани обикновено може да бъде получен чрез тестове за закаляване в масло или вода.

12. Вторично втвърдяване

Някои желязо-въглеродни сплави (като бързорежеща стомана) изискват множество цикли на темпериране, за да увеличат допълнително своята твърдост.Това явление на втвърдяване, известно като вторично втвърдяване, се причинява от утаяването на специални карбиди и/или превръщането на аустенита в мартензит или бейнит.

13. Закаляване на крехкост

Отнася се за феномена на крехкост на закалена стомана, темперирана в определени температурни диапазони или бавно охладена от температурата на темпериране през този температурен диапазон.Крехкостта при темпериране може да бъде разделена на първи тип крехкост при темпериране и втори тип крехкост при темпериране.

Първият тип крехкост при темпериране, известен също като необратима крехкост при темпериране, възниква главно при температура на темпериране от 250-400 ℃.След като крехкостта изчезне след повторно нагряване, крехкостта се повтаря в този диапазон и повече не се появява;

Вторият тип температурна крехкост, известен също като обратима температурна крехкост, възниква при температури в диапазона от 400 до 650 ℃.Когато крехкостта изчезне след повторно нагряване, трябва бързо да се охлади и не трябва да остава дълго време или бавно охлаждане в диапазона от 400 до 650 ℃, в противен случай каталитични явления ще се появят отново.

Появата на крехкост при закаляване е свързана с легиращите елементи, съдържащи се в стоманата, като манган, хром, силиций и никел, които са склонни да развият крехкост при закаляване, докато молибденът и волфрамът имат тенденция да отслабват крехкостта при закаляване.

Нов метал Gapowerе професионален доставчик на стоманени продукти.Стоманени тръби, бобини и стоманени пръти класове стомана включват ST35 ST37 ST44 ST52 42CRMO4, S45C CK45 SAE4130 SAE4140 SCM440 и т.н. Добре дошли на клиента да попита и посети фабриката.