Lämpökäsittelyprosessi on usein välttämätön, jotta metallityökappaleella olisi vaadittu työskentelykyky. Lämpökäsittelyprosessi sisältää yleensä kolme prosessia: lämmitys, lämmönsäilytys ja jäähdytys. Eri prosessien vuoksi se jaetaan karkaisuun, karkaisuun, normalisointiin ja hehkutukseen. Osaatko sanoa eron?
01
Mitä on sammuttaminen?
Teräksen karkaisussa teräs kuumennetaan kriittisen lämpötilan Ac3 (hypoeutektoidinen teräs) tai Ac1 (hypereutektoidinen teräs) yläpuolelle, pidetään se lämpimänä jonkin aikaa, jotta se austenitisoituu kokonaan tai osittain, ja jäähdytetään sitten jäähdytysnopeus suurempi kuin kriittinen jäähdytysnopeus. Lämpökäsittelyprosessi nopeaan ja nopeaan jäähdytykseen alle Ms:n (tai isotermisen lähellä Ms:a) martensiitin (tai bainiitti) muuntamista varten. Yleensä alumiiniseoksen, kupariseoksen, titaaniseoksen, karkaistun lasin ja muiden materiaalien kiinteäliuoskäsittelyä tai lämpökäsittelyprosessia nopealla jäähdytysprosessilla kutsutaan sammutukseksi.
Sammutuksen tarkoitus:
1) Paranna metallituotteiden tai -osien mekaanisia ominaisuuksia. Esimerkiksi: työkalujen, laakereiden jne. kovuuden ja kulutuskestävyyden parantaminen, jousien kimmorajan lisääminen, akselin osien kokonaisvaltaisten mekaanisten ominaisuuksien parantaminen jne.
2) Parantaa joidenkin erikoisterästen materiaali- tai kemiallisia ominaisuuksia. Kuten ruostumattoman teräksen korroosionkestävyyden parantaminen, magneettisen teräksen pysyvän magnetismin lisääminen jne.
Sammuttamisessa ja jäähdytyksessä vaaditaan kohtuullisen karkaisuväliaineen valinnan lisäksi myös oikeat sammutusmenetelmät. Yleisesti käytettyjä karkaisumenetelmiä ovat pääasiassa yhden nesteen karkaisu, kaksoisnestekarkaisu, asteittainen karkaisu, isoterminen karkaisu ja osittainen karkaisu.
Terästyökappaleilla on seuraavat ominaisuudet karkaisun jälkeen:
① Saadaan epätasapainoisia (eli epävakaita) rakenteita, kuten martensiittia, bainiittia ja pidätettyä austeniittia.
② Sisäinen jännitys on suuri.
③ Mekaaniset ominaisuudet eivät täytä vaatimuksia. Siksi terästyökappaleet on yleensä karkaistava karkaisun jälkeen.
02
Mitä on temperointi?
Karkaisu on lämpökäsittelyprosessi, jossa jäähdytetyt metallituotteet tai -osat kuumennetaan tiettyyn lämpötilaan ja jäähdytetään sitten tietyllä tavalla tietyn ajan kuluttua. Karkaisu on toimenpide, joka suoritetaan välittömästi karkaisun jälkeen, ja se on yleensä työkappaleen viimeinen lämpökäsittely. Prosessi, joten yhteistä sammutuksen ja karkaisun prosessia kutsutaan loppukäsittelyksi.
Karkaisun ja karkaisun päätarkoitus on:
1) Vähennä sisäistä stressiä ja vähennä haurautta. Sammutetuissa osissa on suurta jännitystä ja haurautta. Jos niitä ei karkaistu ajoissa, ne usein muotoutuvat tai jopa halkeilevat.
2) Säädä työkappaleen mekaanisia ominaisuuksia. Karkaisun jälkeen työkappaleella on korkea kovuus ja korkea hauraus. Täyttääkseen erilaisten työkappaleiden erilaiset suorituskykyvaatimukset, sitä voidaan säätää karkaisun, kovuuden, lujuuden, plastisuuden ja sitkeyden avulla.
3) Vakaa työkappaleen koko. Metallografinen rakenne voidaan stabiloida karkaisulla, jotta varmistetaan, ettei muodonmuutoksia tapahdu tulevan käytön aikana.
4) Paranna joidenkin seosterästen leikkauskykyä.
Temperoinnin tehtävänä on:
① Paranna rakenteen vakautta, jotta työkappale ei enää kudosmuutoksia käytön aikana, jolloin työkappaleen geometrinen koko ja suorituskyky pysyvät vakaina.
② Poista sisäinen jännitys parantaaksesi työkappaleen suorituskykyä ja vakauttaaksesi työkappaleen geometriset mitat.
③ Säädä teräksen mekaaniset ominaisuudet vastaamaan käyttövaatimuksia.
Syy siihen, miksi karkaisulla on nämä vaikutukset, on se, että lämpötilan noustessa atomien aktiivisuus lisääntyy ja teräksen raudan, hiilen ja muiden seosaineiden atomit voivat diffundoitua nopeasti toteuttaakseen atomien uudelleenjärjestelyn, mikä tekee niistä epävakaita. Epätasapainoinen organisaatio muuttuu vähitellen vakaaksi tasapainoiseksi organisaatioksi. Sisäisen jännityksen lieventyminen liittyy myös metallin lujuuden heikkenemiseen lämpötilan noustessa. Yleensä kun terästä karkaistaan, kovuus ja lujuus pienenevät ja plastisuus kasvaa. Mitä korkeampi karkaisulämpötila, sitä suurempi muutos näissä mekaanisissa ominaisuuksissa on. Jotkut seosteräkset, joissa on runsaasti seosaineita, saostavat joitain hienojakoisia metalliyhdisteitä karkaistessaan tietyllä lämpötila-alueella, mikä lisää lujuutta ja kovuutta. Tätä ilmiötä kutsutaan toissijaiseksi kovettumiseksi.
Karkaisuvaatimukset: eri käyttötarkoituksissa olevat työkappaleet tulee karkaista eri lämpötiloissa, jotta ne täyttävät käytön vaatimukset.
① Leikkaustyökalut, laakerit, hiiltyneet ja karkaistut osat sekä pintakarkaistut osat karkaistaan yleensä alle 250 asteen lämpötilassa. Matalan lämpötilan karkaisun jälkeen kovuus ei juuri muutu, sisäinen jännitys vähenee ja sitkeys paranee hieman.
② Jousi karkaistaan keskilämpötilassa 350-500 asteessa korkean joustavuuden ja tarvittavan sitkeyden saavuttamiseksi.
③ Keskihiilestä rakenneteräksestä valmistetut osat karkaistaan yleensä korkeassa 500-600 asteen lämpötilassa hyvän lujuuden ja sitkeyden yhdistelmän saavuttamiseksi.
Kun terästä karkaistaan noin 300 asteessa, sen hauraus usein kasvaa. Tätä ilmiötä kutsutaan ensimmäiseksi luonnehaurauden tyypiksi. Yleensä sitä ei tule karkaista tällä lämpötila-alueella. Jotkin keskihiileelliset rakenneteräkset ovat myös alttiita haurastumaan, jos ne jäähdytetään hitaasti huoneenlämpötilaan korkean lämpötilan karkaisun jälkeen. Tätä ilmiötä kutsutaan toiseksi haurauden tyypiksi. Molybdeenin lisääminen teräkseen tai jäähdyttäminen öljyssä tai vedessä karkaisun aikana voi estää toisen tyyppisen karkaisuhaurauden. Tämä hauraus voidaan poistaa lämmittämällä toisen tyyppinen karkaisuhauras teräs alkuperäiseen karkaisulämpötilaan.
Tuotannossa se perustuu usein työkappaleen suorituskykyvaatimuksiin. Eri lämmityslämpötilojen mukaan karkaisu jaetaan matalan lämpötilan karkaisuun, keskilämpötilan karkaisuun ja korkean lämpötilan karkaisuun. Lämpökäsittelyprosessia, jossa yhdistyvät karkaisu ja sitä seuraava korkean lämpötilan karkaisu, kutsutaan karkaisuksi ja karkaisuksi, eli sillä on hyvä plastisuus ja sitkeys ja samalla korkea lujuus.
1) Matalan lämpötilakarkaisu: 150-250 astetta, M kertaa, vähentää sisäistä jännitystä ja haurautta, parantaa muovin sitkeyttä, on korkeampi kovuus ja kulutuskestävyys. Käytetään mittaustyökalujen, veitsien ja vierintälaakerien jne. valmistukseen.
2) Karkaisu keskilämpötilassa: 350-500 aste , T-aika, korkea elastisuus, tietty plastisuus ja kovuus. Käytetään jousien, taontamuottien jne. valmistukseen.
3) Korkean lämpötilan karkaisu: 500-650 aste, S karkaisu, hyvät kattavat mekaaniset ominaisuudet. Käytetään vaihteiden, kampiakselien jne. valmistukseen.
03
Mitä on normalisointi?
Normalisointi on lämpökäsittely, joka parantaa teräksen sitkeyttä. Kun teräsosa on kuumennettu 30-50 astetta Ac3-lämpötilan yläpuolelle, sitä pidetään jonkin aikaa ja sen jälkeen ilmajäähdytetään. Pääominaisuus on, että jäähdytysnopeus on nopeampi kuin hehkutus ja pienempi kuin karkaisu. Normalisoinnin aikana teräksen kiderakeita voidaan jalostaa hieman nopeammalla jäähdytyksellä, ei vain voi saada tyydyttävää lujuutta, vaan se voi myös parantaa merkittävästi sitkeyttä (AKV-arvo), vähentää komponenttien halkeilutaipumusta. Joidenkin niukkaseosteisten kuumavalssattujen teräslevyjen jälkeen niukkaseosteiset terästaot ja valut normalisoidaan, materiaalin kattavia mekaanisia ominaisuuksia voidaan parantaa huomattavasti, ja myös leikkauskyky paranee.
Normalisoinnilla on seuraavat tarkoitukset ja käyttötarkoitukset:
① Hypoeutektoidisen teräksen osalta normalisointia käytetään poistamaan valukappaleiden, takeiden ja hitsausten ylikuumentunut karkearakeinen rakenne ja Widmanstatten-rakenne sekä valssattujen materiaalien nauharakenne; jalostaa jyviä; ja sitä voidaan käyttää esilämpökäsittelynä ennen sammuttamista.
② Hypereutektoidisen teräksen osalta normalisointi voi poistaa retikulaarisen sekundaarisen sementiitin ja jalostaa perliittiä, mikä ei ainoastaan paranna mekaanisia ominaisuuksia, vaan myös helpottaa myöhempää sferoidisoivaa hehkutusta.
③ Vähähiilisten syväveto ohuiden teräslevyjen osalta normalisointi voi poistaa vapaan sementiitin raerajoilla ja parantaa niiden syvävetoominaisuuksia.
④ Vähähiiliselle teräkselle ja vähähiiliselle niukkaseosteiselle teräkselle normalisoi saadaksesi hienojakoisemman perliittirakenteen, lisää kovuutta HB:hen140-190, vältä "tarttuva veitsen" ilmiö leikkauksen aikana ja paranna koneistettavuus. Keskihiiliselle teräkselle, kun sekä normalisointia että hehkutusta voidaan käyttää, on taloudellisempaa ja kätevämpää käyttää normalisointia.
⑤ Normaalissa keskihiilisessä rakenneteräksessä voidaan käyttää normalisointia sammutuksen ja korkean lämpötilan karkaisun sijasta, kun mekaaniset ominaisuudet eivät ole korkeat, mikä ei ole vain helppokäyttöinen, vaan myös stabiloi teräksen rakennetta ja kokoa.
⑥ Normalisointi korkeassa lämpötilassa (150-200 astetta Ac3:n yläpuolella) voi vähentää valukappaleiden ja takeiden koostumuksen erottelua korkean lämpötilan suuren diffuusionopeuden vuoksi. Karkeat jyvät korkeassa lämpötilassa normalisoinnin jälkeen voidaan jalostaa normalisoimalla myöhemmin toisessa alemmassa lämpötilassa.
⑦ Joidenkin höyryturbiineissa ja kattiloissa käytettävien vähähiilisten seosterästen kohdalla käytetään usein normalisointia bainiittirakenteen saamiseksi, minkä jälkeen se karkaistaan korkeassa lämpötilassa. Sillä on hyvä virumisvastus, kun sitä käytetään 400-550 asteessa.
⑧ Teräsosien ja terästuotteiden lisäksi normalisointia käytetään laajasti myös pallografiittiraudan lämpökäsittelyssä perliittimatriisin saamiseksi ja pallografiittiraudan lujuuden parantamiseksi.
Koska normalisoinnille on ominaista ilmajäähdytys, ympäristön lämpötila, pinoamistapa, ilmavirta ja työkappaleen koko vaikuttavat rakenteeseen ja suorituskykyyn normalisoinnin jälkeen. Normalisoitua rakennetta voidaan käyttää myös seosteräksen luokitusmenetelmänä. Yleisesti seosteräkset jaetaan perliittiteräksiin, bainiittiteräksiin, martensiittiteräksiin ja austeniittiteräksiin mikrorakenteen mukaan, joka saadaan kuumentamalla halkaisijaltaan 25 mm näytettä 900 asteeseen ja ilmajäähdytyksellä.
04
Mitä on hehkutus?
Hehkutus on metallin lämpökäsittelyprosessi, jossa metalli kuumennetaan hitaasti tiettyyn lämpötilaan, pidetään riittävän pitkään ja jäähdytetään sitten sopivalla nopeudella. Hehkutuslämpökäsittely on jaettu täydelliseen hehkutukseen, epätäydelliseen hehkutukseen ja jännityksenpoistohehkutukseen. Hehkutettujen materiaalien mekaaniset ominaisuudet voidaan havaita vetokokeella tai kovuustestillä. Monet terästuotteet toimitetaan hehkutettuina ja lämpökäsiteltyinä. Rockwell-kovuusmittaria voidaan käyttää teräksen kovuuden testaamiseen. Ohuemmille teräslevyille, teräsnauhoille ja ohutseinäisille teräsputkille voidaan käyttää pinta Rockwell-kovuusmittareita HRT-kovuuden testaamiseen. .
Hehkutuksen tarkoitus on:
① Paranna tai eliminoi erilaisia teräksen valun, takomisen, valssauksen ja hitsauksen aiheuttamia rakenteellisia vikoja ja jäännösjännityksiä ja ehkäise työkappaleiden muodonmuutoksia ja halkeamia.
② Pehmennä työkappaletta leikkaamista varten.
③ Rakeiden hiominen ja rakenteen parantaminen työkappaleen mekaanisten ominaisuuksien parantamiseksi.
④ Tee organisatoriset valmistelut lopulliseen lämpökäsittelyyn (karkaisu, karkaisu).
Yleisesti käytetyt hehkutusprosessit ovat:
① Täysin hehkutettu. Sitä käytetään karkean tulistetun rakenteen jalostukseen, jolla on huonot mekaaniset ominaisuudet keski- ja vähähiilisen teräksen valun, takomisen ja hitsauksen jälkeen. Kuumenna työkappale 30-50 astetta sen lämpötilan yläpuolelle, jossa ferriitti muuttuu täysin austeniitiksi, pidä se lämpimänä jonkin aikaa ja jäähdytä sitten hitaasti uunissa. Jäähdytysprosessin aikana austeniitti muuttuu uudelleen tehden teräsrakenteesta ohuemman.
② Sferoidoiva hehkutus. Sitä käytetään työkaluteräksen ja laakeriteräksen korkean kovuuden vähentämiseen takomisen jälkeen. Työkappale kuumennetaan 20-40 astetta sen lämpötilan yläpuolelle, jossa teräs alkaa muodostaa austeniittia, ja jäähdytetään sitten hitaasti lämpösuojauksen jälkeen. Jäähdytysprosessin aikana perliitin lamellisementiitti muuttuu pallomaiseksi, mikä vähentää kovuutta.
③ Isoterminen hehkutus. Sitä käytetään joidenkin seostettujen rakenneterästen, joissa on korkea nikkeli- ja kromipitoisuus, korkean kovuuden vähentämiseen leikkausta varten. Yleensä se jäähdytetään ensin austeniitin epävakaimpaan lämpötilaan nopeammin, ja austeniitti muuttuu troostiitiksi tai sorbiitiksi sopivaksi ajaksi, ja kovuutta voidaan vähentää.
④ Uudelleenkiteytyshehkutus. Sitä käytetään poistamaan metallilangan ja ohuen levyn kovettumisilmiö (kovuuden kasvu ja plastisuuden väheneminen) kylmäveto- ja kylmävalssausprosessissa. Kuumennuslämpötila on yleensä 50-150 astetta alhaisempi kuin lämpötila, jossa teräs alkaa muodostaa austeniittia. Vain tällä tavalla voidaan eliminoida työkarkaisuvaikutus ja pehmentää metallia.
⑤ Grafitointihehkutus. Sitä käytetään suuren määrän sementiittiä sisältävän valuraudan muuttamiseksi takorautavaluraudaksi, jolla on hyvä plastisuus. Prosessitoimintona on lämmittää valu noin 950 asteeseen, pitää se lämpimänä tietyn ajan ja sitten jäähdyttää kunnolla sementiitin hajottamiseksi muodostaen ryhmän flokkuloivaa grafiittia.
⑥ Diffuusiohehkutus. Sitä käytetään metalliseosvalujen kemiallisen koostumuksen homogenointiin ja niiden suorituskyvyn parantamiseen. Menetelmä on lämmittää valu korkeimpaan mahdolliseen lämpötilaan ilman sulamista ja pitää se lämpimänä pitkään ja jäähtyä sitten hitaasti sen jälkeen, kun seoksen eri alkuaineiden diffuusio pyrkii jakautumaan tasaisesti.
⑦ Stressiä lievittävä hehkutus. Käytetään poistamaan teräsvalujen ja hitsausten sisäinen jännitys. Rauta- ja terästuotteissa, jotka on kuumennettu 100-200 astetta alle lämpötilan, jossa austeniitti alkaa muodostua, jäähdyttäminen ilmassa lämpösuojauksen jälkeen voi poistaa sisäisen jännityksen
