Aby cz??ci metalowe mia?y wymagan? wydajno?? robocz?, cz?sto konieczny jest proces obróbki cieplnej. Proces obróbki cieplnej zazwyczaj obejmuje ogrzewanie, utrwalanie ciep?a i ch?odzenie. Ze wzgl?du na ró?ne procesy mo?na go podzieli? na hartowanie, odpuszczanie, normalizowanie, wy?arzanie itp.?

Co to jest hartowanie?

Hartowanie stali to proces obróbki cieplnej, w którym stal jest podgrzewana do temperatury krytycznej AC3 (stal hipoeutektoidalna) lub AC1 (stal hipereutektoidalna), utrzymywana przez pewien czas, a nast?pnie gwa?townie sch?adzana do temperatury poni?ej MS (lub izotermicznej bliskiej MS) przy szybko?ci ch?odzenia wi?kszej ni? krytyczna szybko?? ch?odzenia dla przemiany martenzytu (lub bainitu). Ogólnie rzecz bior?c, obróbka roztworu stopu aluminium, stopu miedzi, stopu tytanu, szk?a hartowanego i innych materia?ów lub proces obróbki cieplnej z szybkim procesem ch?odzenia nazywa si? hartowaniem.

Cel hartowania:

1) Popraw w?a?ciwo?ci mechaniczne wyrobów lub cz??ci metalowych.

2) Popraw w?a?ciwo?ci materia?owe lub w?a?ciwo?ci chemiczne niektórych stali specjalnych. Takich jak poprawa odporno?ci na korozj? stali nierdzewnej i zwi?kszenie sta?ego magnetyzmu stali magnetycznej.

Stalowy przedmiot po hartowaniu ma nast?puj?ce w?a?ciwo?ci:

① Otrzymuje si? niezrównowa?one (tj. niestabilne) struktury, takie jak martenzyt, bainit i austenit szcz?tkowy.

② Istnieje du?e napi?cie wewn?trzne.

③ W?a?ciwo?ci mechaniczne nie spe?niaj? wymagań. Dlatego cz??ci ?elazne i stalowe s? generalnie hartowane po hartowaniu.

Co to jest temperowanie?

Odpuszczanie to proces obróbki cieplnej, w którym hartowane produkty metalowe lub cz??ci s? podgrzewane do okre?lonej temperatury i ch?odzone w okre?lony sposób po przetrzymaniu przez okre?lony czas. Odpuszczanie jest operacj? bezpo?rednio po hartowaniu i jest zwykle ostatnim procesem obróbki cieplnej przedmiotów obrabianych. Dlatego ??czony proces hartowania i odpuszczania nazywany jest obróbk? końcow?.

G?ównym celem hartowania i odpuszczania jest:

1) W celu zmniejszenia napr??eń wewn?trznych i krucho?ci, hartowane cz??ci maj? du?e napr??enia i krucho??. Je?li nie zostanie odpuszczony na czas, nast?pi deformacja, a nawet p?kanie.

2) Dostosuj w?a?ciwo?ci mechaniczne przedmiotu obrabianego. Po hartowaniu obrabiany przedmiot ma wysok? twardo?? i krucho??. Aby spe?ni? ró?ne wymagania dotycz?ce wydajno?ci ró?nych przedmiotów obrabianych, twardo??, wytrzyma?o??, plastyczno?? i wytrzyma?o?? mo?na regulowa? przez odpuszczanie.

3) Ustabilizuj rozmiar przedmiotu obrabianego. Struktur? metalograficzn? mo?na ustabilizowa? przez odpuszczanie, aby zapewni? brak odkszta?ceń w pó?niejszym u?ytkowaniu.

4) Poprawi? skrawalno?? niektórych stali stopowych.

Efekt temperowania jest nast?puj?cy:

① Poprawi? stabilno?? konstrukcji, aby struktura przedmiotu obrabianego nie zmienia?a si? w trakcie u?ytkowania, tak aby wielko?? geometryczna i wydajno?? przedmiotu obrabianego pozosta?y stabilne.

② W celu poprawy wydajno?ci przedmiotu obrabianego i ustabilizowania wymiaru geometrycznego przedmiotu nale?y wyeliminowa? napr??enia wewn?trzne.

③ Dostosuj w?a?ciwo?ci mechaniczne stali do wymagań u?ytkowania.

Powodem, dla którego odpuszczanie ma te skutki, jest to, ?e gdy temperatura wzrasta, zwi?ksza si? zdolno?? aktywno?ci atomowej, a atomy ?elaza, w?gla i innych pierwiastków stopowych w ?elazie i stali mog? by? szybko rozproszone, aby zrealizowa? przegrupowanie i kombinacj? atomów, wi?c ?e niestabilna niezrównowa?ona struktura stopniowo przechodzi w stabiln? struktur? równowagi. Eliminacja napr??eń wewn?trznych wi??e si? równie? ze spadkiem wytrzyma?o?ci metalu wraz ze wzrostem temperatury. Po hartowaniu zmniejsza si? twardo?? i wytrzyma?o?? stali oraz zwi?ksza si? plastyczno??. Im wy?sza temperatura odpuszczania, tym wi?ksza zmiana tych w?a?ciwo?ci mechanicznych. Niektóre stale stopowe o du?ej zawarto?ci pierwiastków stopowych wytr?caj? pewne drobne zwi?zki metali podczas odpuszczania w okre?lonym zakresie temperatur, co zwi?ksza wytrzyma?o?? i twardo??. Zjawisko to nazywa si? hartowaniem wtórnym.

Wymagania dotycz?ce odpuszczania: przedmioty obrabiane o ró?nych zastosowaniach nale?y odpuszcza? w ró?nych temperaturach, aby spe?ni? wymagania podczas u?ytkowania.

① Narz?dzia, ?o?yska, cz??ci naw?glane i hartowane oraz cz??ci hartowane powierzchniowo s? zwykle odpuszczane w niskiej temperaturze poni?ej 250 ℃. Po odpuszczaniu w niskiej temperaturze twardo?? niewiele si? zmienia, napr??enie wewn?trzne maleje, a ci?gliwo?? nieznacznie wzrasta.

② Wysok? elastyczno?? i niezb?dn? ci?gliwo?? mo?na uzyska? poprzez odpuszczanie spr??yny w temperaturze 350 ～ 500 ℃.

③ Cz??ci wykonane ze stali konstrukcyjnej ?redniow?glowej s? zwykle odpuszczane w temperaturze 500 ~ 600 ℃, aby uzyska? dobre po??czenie wytrzyma?o?ci i wytrzyma?o?ci.

W produkcji cz?sto opiera si? na wymaganiach dotycz?cych wydajno?ci przedmiotu obrabianego. W zale?no?ci od ró?nej temperatury ogrzewania odpuszczanie mo?na podzieli? na odpuszczanie w niskiej temperaturze, odpuszczanie w ?redniej temperaturze i odpuszczanie w wysokiej temperaturze. Hartowanie, a nast?pnie hartowanie w wysokiej temperaturze po??czony proces obróbki cieplnej nazywa si? hartowaniem i odpuszczaniem, który ma wysok? wytrzyma?o?? i dobr? plastyczno?? i twardo??.

1) Odpuszczanie w niskiej temperaturze: 150-250 ℃, m cykli, zmniejsza napr??enia wewn?trzne i krucho??, poprawia plastyczno?? i wytrzyma?o?? oraz ma wysok? twardo?? i odporno?? na zu?ycie. S?u?y do wykonywania narz?dzi pomiarowych, narz?dzi skrawaj?cych oraz ?o?ysk tocznych.

2) Odpuszczanie ?redniotemperaturowe: 350-500 ℃, cykl t, wysoka elastyczno??, plastyczno?? i twardo??. S?u?y do wykonywania spr??yn, matryc ku?niczych itp.

3) Odpuszczanie w wysokiej temperaturze: 500-650 ℃, cykl s, o dobrych wszechstronnych w?a?ciwo?ciach mechanicznych. S?u?y do wykonywania kó? z?batych, wa?ów korbowych itp.

Co to jest normalizacja?

Normalizacja to obróbka cieplna maj?ca na celu popraw? twardo?ci stali. Po nagrzaniu elementów stalowych do temperatury 30-50℃ powy?ej temperatury AC3 s? one przetrzymywane przez pewien czas, a nast?pnie sch?adzane z pieca. G?ówn? cech? jest to, ?e szybko?? ch?odzenia jest szybsza ni? w przypadku wy?arzania i ni?sza ni? w przypadku hartowania. Podczas normalizacji skrystalizowane ziarna stali mo?na rozdrobni? w nieco szybszym ch?odzeniu, co pozwala nie tylko uzyska? zadowalaj?c? wytrzyma?o??, ale tak?e znacznie poprawi? wi?zko?? (warto?? Akv) i zmniejszy? sk?onno?? do p?kania elementów. Po normalizacji niektórych niskostopowych blach walcowanych na gor?co, odkuwek i odlewów ze stali niskostopowej mo?na znacznie poprawi? wszechstronne w?a?ciwo?ci mechaniczne materia?ów, a tak?e w?a?ciwo?ci skrawania.

Normalizacja ma nast?puj?ce cele i zastosowania:

① W przypadku stali podeutektoidalnej normalizacj? stosuje si? w celu wyeliminowania przegrzanej gruboziarnistej struktury i struktury widmanstattenu w cz??ciach odlewanych, kutych i spawanych oraz struktury pasmowej w wyrobach walcowanych, poprawia uziarnienie i mo?e by? stosowana jako obróbka wst?pna przed hartowaniem.

② W przypadku stali nadeutektoidalnej normalizacja mo?e wyeliminowa? wtórny cementyt sieciowy i udoskonali? perlit, co nie tylko poprawia w?a?ciwo?ci mechaniczne, ale tak?e przynosi korzy?ci pó?niejszemu wy?arzaniu sferoidyzuj?cemu.

③ W przypadku niskow?glowej blachy stalowej do g??bokiego t?oczenia, normalizacja mo?e wyeliminowa? wolny cementyt na granicy ziaren, aby poprawi? jej w?a?ciwo?ci g??bokiego t?oczenia.

④ W przypadku stali niskow?glowej i niskow?glowej stali niskostopowej mo?na uzyska? drobniejsz? struktur? perlitu poprzez normalizacj?, a twardo?? mo?na zwi?kszy? do hb140-190. Mo?na unikn?? zjawiska ?przyklejania si?” narz?dzia i poprawi? skrawalno??. W przypadku stali ?redniow?glowej bardziej ekonomiczne i wygodne jest normalizowanie i wy?arzanie stali ?redniow?glowej.

⑤ W przypadku zwyk?ej stali konstrukcyjnej o ?redniej zawarto?ci w?gla, normalizacj? mo?na zastosowa? zamiast hartowania i odpuszczania w wysokiej temperaturze, gdy nie s? wymagane w?a?ciwo?ci mechaniczne. Ta metoda jest nie tylko ?atwa w obs?udze, ale tak?e stabilna w konstrukcji i rozmiarze stali.

⑥ Normalizacja w wysokiej temperaturze (150-200 ℃ powy?ej AC3) mo?e zmniejszy? segregacj? sk?adu odlewów i odkuwek ze wzgl?du na wysoki wspó?czynnik dyfuzji w wysokiej temperaturze. Grube ziarna po normalizacji w wysokiej temperaturze mo?na rozdrobni? przez drug? normalizacj? w ni?szej temperaturze.

⑦ W przypadku niektórych nisko- i ?redniow?glowych stali stopowych stosowanych w turbinach parowych i kot?ach, struktur? bainitu uzyskuje si? zwykle przez normalizacj?, a nast?pnie odpuszczanie w wysokiej temperaturze. Ma dobr? odporno?? na pe?zanie w temperaturze 400-550 ℃.

⑧ Oprócz stali i stali, normalizacja jest równie? szeroko stosowana w obróbce cieplnej ?eliwa sferoidalnego w celu uzyskania osnowy perlitowej i poprawy wytrzyma?o?ci ?eliwa sferoidalnego.

Poniewa? normalizacja charakteryzuje si? ch?odzeniem powietrzem, temperatura powietrza otoczenia, tryb uk?adania, przep?yw powietrza i wielko?? przedmiotu obrabianego maj? wp?yw na mikrostruktur? i w?a?ciwo?ci po normalizacji. Struktura normalizuj?ca mo?e by? równie? stosowana jako metoda klasyfikacji stali stopowej. Stale stopowe dzieli si? najcz??ciej na stal perlityczn?, bainitow?, martenzytyczn? i austenityczn? zgodnie z mikrostruktur? uzyskan? przez ch?odzenie powietrzem po podgrzaniu do 900℃ dla próbki o ?rednicy 25 mm.

Co to jest wy?arzanie?

Wy?arzanie to rodzaj procesu obróbki cieplnej metalu, w którym metal jest powoli podgrzewany do okre?lonej temperatury, utrzymywany przez wystarczaj?co d?ugi czas, a nast?pnie sch?adzany z odpowiedni? pr?dko?ci?. Wy?arzanie dzieli si? na wy?arzanie ca?kowite, wy?arzanie niepe?ne i wy?arzanie odpr??aj?ce. W?a?ciwo?ci mechaniczne materia?ów wy?arzanych mo?na zbada? za pomoc? próby rozci?gania lub próby twardo?ci. Wiele stali dostarczanych jest w stanie wy?arzania obróbki cieplnej. Twardo?ciomierz Rockwella mo?e by? u?ywany do badania twardo?ci HRB. W przypadku cienkich blach stalowych, ta?m stalowych i cienko?ciennych rur stalowych do wykrywania twardo?ci HRT mo?na u?y? twardo?ciomierza Rockwella.

Celem wy?arzania jest:

① Mo?e poprawi? lub wyeliminowa? wszelkiego rodzaju wady strukturalne i napr??enia szcz?tkowe w procesie odlewania, kucia, walcowania i spawania oraz zapobiega deformacji i p?kaniu przedmiotu obrabianego.

② Zmi?kcz obrabiany przedmiot do ci?cia.

③ W?a?ciwo?ci mechaniczne przedmiotu obrabianego mo?na poprawi? poprzez rozdrobnienie ziarna i popraw? mikrostruktury.

④ Przygotowanie do końcowej obróbki cieplnej (hartowanie i odpuszczanie).

Typowe procesy wy?arzania s? nast?puj?ce:

① Ca?kowicie wy?arzony. S?u?y do uszlachetniania gruboziarnistej przegrzanej struktury stali ?rednio- i niskow?glowych o s?abych w?a?ciwo?ciach mechanicznych po odlewaniu, kuciu i spawaniu. Gdy obrabiany przedmiot zostanie nagrzany do 30-50℃ powy?ej temperatury, w której ca?y ferryt zamienia si? w austenit, nale?y go trzyma? przez pewien czas, a nast?pnie powoli sch?adza? piecem. Podczas procesu ch?odzenia austenit ponownie si? przekszta?ca, a mikrostruktura stali staje si? drobniejsza.

② Wy?arzanie sferoidalne. S?u?y do zmniejszania wysokiej twardo?ci stali narz?dziowej i ?o?yskowej po kuciu. Gdy obrabiany przedmiot zostanie podgrzany do 20-40 ℃ powy?ej temperatury, w której zaczyna tworzy? si? austenit, cementyt p?ytkowy w perlicie staje si? kulisty podczas ch?odzenia, zmniejszaj?c w ten sposób twardo??.

③ Wy?arzanie izotermiczne. S?u?y do zmniejszania wysokiej twardo?ci niektórych konstrukcyjnych stali stopowych o wysokiej zawarto?ci niklu i chromu do ci?cia. Ogólnie austenit jest sch?adzany do najbardziej niestabilnej temperatury austenitu z wi?ksz? szybko?ci?, a austenit jest przekszta?cany w troostyt lub sorbit, a twardo?? mo?na zmniejszy?.

④ Wy?arzanie rekrystalizacyjne. S?u?y do eliminacji zjawiska hartowania drutu i blachy metalowej w procesie ci?gnienia na zimno i walcowania na zimno (wzrost twardo?ci i spadek plastyczno?ci). Temperatura ogrzewania jest zwykle o 50-150 ℃ ni?sza od temperatury, w której zaczyna si? tworzy? austenit. Tylko w ten sposób mo?na wyeliminowa? efekt umocnienia przez zgniot, a metal zmi?kczy?.

⑤ Wy?arzanie grafityzacyjne. S?u?y do przerabiania ?eliwa zawieraj?cego du?o cementytu w ?eliwo ci?gliwe o dobrej plastyczno?ci. Operacja technologiczna polega na podgrzaniu odlewu do ok. 950℃ i odpowiednim sch?odzeniu po pewnym czasie, tak aby cementyt uleg? rozk?adowi i utworzy? k?aczkowaty grafit.

⑥ Wy?arzanie dyfuzyjne. S?u?y do ujednorodniania sk?adu chemicznego odlewów stopowych i poprawy jego wydajno?ci eksploatacyjnej. Zak?adaj?c brak topienia odlew jest podgrzewany do najwy?szej mo?liwej temperatury i utrzymywany w cieple przez d?ugi czas, a nast?pnie powoli sch?adzany po równomiernym rozproszeniu pierwiastków w stopie.

⑦ Wy?arzanie odpr??aj?ce. S?u?y do eliminacji napr??eń wewn?trznych odlewów staliwnych i elementów spawanych. W przypadku wyrobów ?elaznych i stalowych, gdy austenit zaczyna tworzy? si? po podgrzaniu, napr??enia wewn?trzne mo?na wyeliminowa? przez ch?odzenie w powietrzu po utrwaleniu cieplnym.