Terminio apdorojimo procesas

Terminis apdorojimas reiškia metalo terminio apdorojimo procesą, kurio metu medžiaga yra kietos būsenos kaitinant, išsaugant šilumą ir aušinant, kad būtų gauta norima struktūra ir savybės.

1. Normalizavimas: plieno arba plieno dalių kaitinimas iki tinkamos temperatūros, viršijančios kritinį tašką AC3 arba ACM tam tikrą laiką, o po to aušinimas ore, kad būtų gautas perlito struktūros terminio apdorojimo procesas.

2. Atkaitinimas: hipoeutektoidinio plieno ruošinys kaitinamas iki 20-40 laipsnių virš AC3, o palaikius tam tikrą laiką lėtai atšaldomas krosnyje (arba užkasamas smėlyje arba atšaldomas kalkėse) iki terminio apdorojimo. aušinimo procesas ore žemiau 500 laipsnių.

3. Terminis apdorojimas kietuoju tirpalu: lydinys kaitinamas iki aukštos temperatūros vienfazės srities ir palaikoma pastovi temperatūra, kad fazės perteklius visiškai ištirptų kietame tirpale, o po to greitai atšaldomas, kad gautųsi persotintas kietas tirpalas.

4. Sendinimas: po lydinio terminio apdorojimo tirpalo arba šaltos plastinės deformacijos, kai lydinys yra kambario temperatūroje arba laikomas šiek tiek aukštesnėje nei kambario temperatūroje, jo savybės laikui bėgant keičiasi.

5. Apdorojimas kietu tirpalu: visiškai ištirpinkite įvairias lydinio fazes, sustiprinkite kietąjį tirpalą, pagerinkite kietumą ir atsparumą korozijai, pašalinkite įtempį ir suminkštinkite, kad būtų galima tęsti apdorojimą ir formavimą.

6. Senėjimo apdorojimas: kaitinimas ir temperatūros palaikymas stiprinimo fazės kritulių temperatūroje, kad stiprinimo fazė būtų nusodinta, sukietėjusi ir pagerintas stiprumas.

7. Gesinimas: terminio apdorojimo procesas, kurio metu plienas austenitizuojamas ir atšaldomas atitinkamu aušinimo greičiu, kad ruošinys galėtų patirti martensito ir kitų nestabilių mikrostruktūrų transformacijas visame arba tam tikrame skerspjūvio diapazone.

8. Grūdinimas: grūdintas ruošinys tam tikrą laiką kaitinamas iki atitinkamos temperatūros, žemesnės už kritinį tašką AC1, o po to aušinamas metodu, atitinkančiu reikalavimus, kad būtų gauta reikiama struktūra ir savybės.

9. Plieno karbonitridavimas: anglies ir azoto infiltravimas į plieno paviršių tuo pačiu metu. Tradiciškai karbonitridavimas, taip pat žinomas kaip cianidavimas, plačiai naudojamas vidutinės temperatūros dujų karbonitridavimui ir žemos temperatūros dujų karbonitridavimui (ty dujų minkštajam azotavimui). Pagrindinis vidutinės temperatūros dujų karbonitridavimo tikslas yra pagerinti plieno kietumą, atsparumą dilimui ir atsparumą nuovargiui. Žemos temperatūros dujų karbonitridavimas daugiausia yra nitridavimas, o pagrindinis jo tikslas yra pagerinti plieno atsparumą dilimui ir atsparumą suspaudimui.

10. Grūdinimas ir grūdinimas: paprastai įprasta derinti terminį apdorojimą su grūdinimu ir grūdinimą aukštoje temperatūroje kaip gesinimą ir grūdinimą. Grūdinimo ir grūdinimo apdorojimas plačiai naudojamas įvairiose svarbiose konstrukcinėse dalyse, ypač tose švaistikliuose, varžtuose, krumpliaračiuose ir velenuose, kurie veikia esant kintamoms apkrovoms. Grūdinto sorbito struktūra gaunama po grūdinimo ir grūdinimo, o jos mechaninės savybės yra geresnės nei normalizuoto sorbito struktūros, kurios kietumas yra toks pat. Jo kietumas priklauso nuo grūdinimo aukštoje temperatūroje temperatūros ir yra susijęs su plieno grūdinimo stabilumu bei ruošinio sekcijos dydžiu, paprastai tarp HB200-350.

11. Kietasis litavimas: terminio apdorojimo procesas, kurio metu du ruošiniai kaitinami, išlydomi ir sujungiami kartu su litavimo užpildu.

Antra, proceso ypatybės

Metalo terminis apdorojimas yra vienas iš svarbiausių mašinų gamybos procesų. Palyginti su kitais apdorojimo procesais, terminis apdorojimas paprastai nekeičia ruošinio formos ir bendros cheminės sudėties, bet keičia ruošinio viduje esančią mikrostruktūrą arba keičia ruošinio paviršiaus cheminę sudėtį. , siekiant suteikti arba pagerinti ruošinio veikimą. Jam būdinga geresnė ruošinio kokybė, kuri paprastai nėra matoma plika akimi. Norint, kad metalo ruošinys turėtų reikiamas mechanines, fizines ir chemines savybes, be pagrįsto medžiagų parinkimo ir įvairių formavimo procesų, dažnai būtinas terminio apdorojimo procesas. Plienas yra plačiausiai naudojama medžiaga mašinų pramonėje. Plieno mikrostruktūra yra sudėtinga ir gali būti kontroliuojama termiškai apdorojant. Todėl plieno terminis apdorojimas yra pagrindinis metalo terminio apdorojimo turinys. Be to, aliuminis, varis, magnis, titanas ir tt ir jų lydiniai taip pat gali pakeisti savo mechanines, fizines ir chemines savybes termiškai apdorojant, kad būtų gautos skirtingos savybės.

3. Procesas

Terminis apdorojimas paprastai apima tris šildymo, šilumos išsaugojimo ir vėsinimo procesus, o kartais yra tik du šildymo ir vėsinimo procesai. Šie procesai yra tarpusavyje susiję ir nenutrūkstami.

Šildymas yra vienas iš svarbiausių terminio apdorojimo procesų. Metalo terminiam apdorojimui yra daug šildymo būdų. Ankstyviausi kaip šilumos šaltiniai naudojo anglį ir anglį, o pastaruoju metu – skystą ir dujinį kurą. Naudojant elektrą, šildymas lengvai valdomas ir neteršia aplinkos. Šie šilumos šaltiniai gali būti naudojami tiesioginiam arba netiesioginiam šildymui per išlydytas druskas ar metalus, taip pat plūduriuojančias daleles.

Kai metalas kaitinamas, ruošinį veikia oras, dažnai vyksta oksidacija ir dekarbonizacija (ty sumažėja anglies kiekis plieninės dalies paviršiuje), o tai labai neigiamai veikia gaminio paviršiaus savybes. dalys po terminio apdorojimo. Todėl metalas paprastai turi būti kaitinamas kontroliuojamoje arba apsauginėje atmosferoje, išlydytoje druskoje ir vakuume, taip pat gali būti apsaugotas padengiant arba pakuojant.

Šildymo temperatūra yra vienas iš svarbiausių terminio apdorojimo proceso parametrų. Šildymo temperatūros parinkimas ir kontrolė yra pagrindiniai dalykai, užtikrinantys terminio apdorojimo kokybę. Šildymo temperatūra skiriasi priklausomai nuo apdirbamos metalo medžiagos ir terminio apdorojimo tikslo, tačiau paprastai ji kaitinama virš fazinio virsmo temperatūros, kad būtų gauta aukštos temperatūros struktūra. Be to, transformacija užtrunka tam tikrą laiką. Todėl metalinio ruošinio paviršiui pasiekus reikiamą kaitinimo temperatūrą, reikia palaikyti tokią temperatūrą tam tikrą laiką, kad vidinė ir išorinė temperatūra būtų vienoda, o mikrostruktūra visiškai pasikeistų. Šis laikotarpis vadinamas laikymo laiku. Kai naudojamas didelio energijos tankio šildymas ir paviršiaus terminis apdorojimas, kaitinimo greitis yra ypač greitas ir paprastai nėra laikymo laiko, o cheminio terminio apdorojimo laikymo laikas dažnai yra ilgesnis.

Aušinimas taip pat yra nepakeičiamas terminio apdorojimo proceso etapas. Aušinimo būdas skiriasi priklausomai nuo skirtingų procesų, daugiausia kontroliuojant aušinimo greitį. Paprastai atkaitinimo aušinimo greitis yra lėčiausias, normalizavimo aušinimo greitis yra greitesnis, o aušinimo greitis yra greitesnis. Tačiau dėl skirtingų plieno tipų keliami ir skirtingi reikalavimai. Pavyzdžiui, tuščiavidurį grūdintą plieną galima grūdinti tokiu pat aušinimo greičiu kaip ir normalizuojant.

Ketvirta, proceso klasifikacija

Metalo terminio apdorojimo procesą galima grubiai suskirstyti į tris kategorijas: bendrą terminį apdorojimą, paviršiaus terminį apdorojimą ir cheminį terminį apdorojimą. Pagal skirtingą šildymo terpę, šildymo temperatūrą ir aušinimo metodą kiekviena kategorija gali būti suskirstyta į kelis skirtingus terminio apdorojimo procesus. Tas pats metalas naudoja skirtingus terminio apdorojimo procesus, kad gautų skirtingas struktūras ir todėl turi skirtingas savybes. Plienas yra plačiausiai naudojamas metalas pramonėje, o plieno mikrostruktūra taip pat yra sudėtingiausia, todėl plieno terminio apdorojimo procesų yra daug.

Bendras terminis apdorojimas yra metalo terminio apdorojimo procesas, kurio metu visas ruošinys kaitinamas, o po to atitinkamu greičiu atšaldomas, kad būtų gauta reikiama metalografinė struktūra, kuri pakeistų bendras mechanines savybes. Bendras plieno terminis apdorojimas paprastai turi keturis pagrindinius procesus: atkaitinimą, normalizavimą, grūdinimą ir grūdinimą.

Procesas reiškia:

Atkaitinimas yra kaitinti ruošinį iki tinkamos temperatūros, pritaikyti skirtingą laikymo laiką, atsižvelgiant į medžiagą ir ruošinio dydį, o po to lėtai jį atvėsinti. Tikslas yra, kad vidinė metalo struktūra pasiektų arba priartėtų prie pusiausvyros būsenos. proceso našumą ir našumą arba tolesniam gesinimui Paruoškite organizavimą.

Normalizavimas yra ruošinio pašildymas iki tinkamos temperatūros ir atvėsinimas ore. Normalizavimo efektas panašus į atkaitinimo, tačiau gauta struktūra smulkesnė. Jis dažnai naudojamas siekiant pagerinti medžiagų pjovimo efektyvumą, o kartais naudojamas kai kurioms dalims, kurioms keliami nedideli reikalavimai. kaip galutinis terminis apdorojimas.

Grūdinimas yra greitas ruošinio aušinimas gesinimo terpėje, pvz., vandenyje, aliejuje ar kitose neorganinėse druskose ir organiniuose vandeniniuose tirpaluose, kaitinant ir palaikant ruošinį šiltai. Po grūdinimo plienas tampa kietas, bet kartu tampa trapus. Norint laiku pašalinti trapumą, paprastai reikia laiku grūdinti.

Siekiant sumažinti plieninių dalių trapumą, gesintos plieno dalys ilgą laiką laikomos tinkamoje aukštesnėje nei kambario temperatūroje, bet žemesnėje nei 650 laipsnių C temperatūroje, o po to atšaldomos. Šis procesas vadinamas grūdinimu. Atkaitinimas, normalizavimas, gesinimas ir grūdinimas yra „keturi gaisrai“ atliekant bendrą terminį apdorojimą. Tarp jų gesinimas ir grūdinimas yra glaudžiai susiję ir dažnai naudojami kartu, ir nė vienas iš jų nėra būtinas. „Keturi gaisrai“ sukūrė skirtingus terminio apdorojimo procesus su skirtinga šildymo temperatūra ir vėsinimo būdais. Norint išgauti tam tikrą stiprumą ir kietumą, grūdinimo ir grūdinimo aukštoje temperatūroje derinimo procesas vadinamas grūdinimu ir grūdinimu. Kai kurie lydiniai gesinami, kad susidarytų persotintas kietas tirpalas, jie ilgą laiką laikomi kambario arba šiek tiek aukštesnėje tinkamoje temperatūroje, kad pagerintų lydinio kietumą, stiprumą arba elektrines ir magnetines savybes. Toks terminio apdorojimo procesas vadinamas senėjimo apdorojimu.

Slėgio deformacijos ir terminio apdorojimo efektyvaus ir glaudaus derinimo būdas, kad ruošinys būtų tvirtas ir tvirtas, vadinamas deformaciniu terminiu apdorojimu; terminis apdorojimas neigiamo slėgio atmosferoje arba vakuume vadinamas vakuuminiu terminiu apdorojimu, dėl kurio ruošinys nėra oksiduojamas ar dekarbonizuojamas, ruošinio paviršius po apdorojimo išlieka lygus, o ruošinio našumas pagerėja.

Paviršiaus terminis apdorojimas yra metalo terminio apdorojimo procesas, kurio metu tik šildomas ruošinio paviršius, kad būtų pakeistos paviršiaus mechaninės savybės. Norint šildyti tik paviršinį ruošinio sluoksnį, neleidžiant per daug šilumos patekti į ruošinio vidų, naudojamas šilumos šaltinis turi būti didelio energijos tankio, tai yra, ruošiniui atiduodamas didesnis šilumos energijos kiekis. ploto vienetui, kad paviršinis sluoksnis arba vietinis plotasruošinys gali būti trumpalaikis arba momentinis. pasiekti aukštą temperatūrą. Pagrindiniai paviršiaus terminio apdorojimo būdai yra gesinimas liepsna ir indukcinis kaitinimas. Dažniausiai naudojami šilumos šaltiniai yra liepsnos, tokios kaip oksiacetilenas arba oksipropanas, indukuota srovė, lazerio ir elektronų pluoštas.

Cheminis terminis apdorojimas – tai metalo terminio apdorojimo procesas, kurio metu pakeičiama ruošinio paviršiaus cheminė sudėtis, struktūra ir savybės. Skirtumas tarp cheminio terminio apdorojimo ir paviršiaus terminio apdorojimo yra tas, kad pirmasis keičia ruošinio paviršiaus cheminę sudėtį. Cheminis terminis apdorojimas – tai ruošinio kaitinimas terpėje (dujos, skystis, kietas), kurioje yra anglies, druskos ar kitų legiruojančių elementų, ir ilgą laiką laikyti, kad ruošinio paviršinis sluoksnis būtų prasiskverbęs tokių elementų kaip anglis. , azotas, boras ir chromas. Kai elementai prasiskverbia, kartais atliekami kiti terminio apdorojimo procesai, tokie kaip gesinimas ir grūdinimas. Pagrindiniai cheminio terminio apdorojimo būdai yra karburizavimas, azotavimas ir metalizavimas.

Terminis apdorojimas yra vienas iš svarbių mechaninių dalių ir įrankių gamybos procesų. Paprastai tariant, jis gali užtikrinti ir pagerinti įvairias ruošinio savybes, tokias kaip atsparumas nusidėvėjimui, atsparumas korozijai ir kt. Jis taip pat gali pagerinti ruošinio struktūrą ir įtempių būseną, kad būtų palengvintas įvairus šaltas ir karštas apdorojimas.

Pavyzdžiui: baltas ketus gali būti kalusis ketus po ilgalaikio atkaitinimo, siekiant pagerinti plastiškumą; krumpliaračiai naudoja tinkamą terminio apdorojimo procesą, o tarnavimo laikas gali būti dvigubai arba dešimtis kartų didesnis nei pavarų be terminio apdorojimo; Kai kurių legiruotojų elementų įsiskverbimas turi keletą brangaus legiruotojo plieno savybių, kurios gali pakeisti kai kuriuos karščiui atsparius ir nerūdijančius plienus; prieš naudojant beveik visus įrankius ir štampus reikia termiškai apdoroti.

Kodėl plieniniai vamzdžiai turi būti termiškai apdoroti?

Terminio apdorojimo funkcija yra pagerinti plieno vamzdžių ir tiksliųjų plieninių vamzdžių mechanines savybes, pašalinti liekamąjį įtempį ir pagerinti plieno vamzdžių apdirbimo našumą.

Pagal skirtingus terminio apdorojimo tikslus terminio apdorojimo procesas gali būti suskirstytas į dvi kategorijas: preliminarus terminis apdorojimas ir galutinis terminis apdorojimas.

1. Paruošiamasis terminis apdorojimas

Parengiamojo terminio apdorojimo tikslas – pagerinti apdirbamumą, pašalinti vidinį įtempį ir paruošti gerą metalografinę struktūrą galutiniam terminiam apdorojimui. Terminis apdorojimas apima atkaitinimą, normalizavimą, senėjimą, gesinimą ir grūdinimą ir kt.

(1) Atkaitinimas ir normalizavimas

Karštai apdorotiems ruošiniams naudojamas atkaitinimas ir normalizavimas. Anglinis plienas ir legiruotasis plienas, kurių anglies kiekis didesnis nei {{0}},5 proc., dažnai atkaitinami, siekiant sumažinti jų kietumą ir lengvai pjaustyti; anglinis plienas ir legiruotasis plienas, kuriame anglies kiekis mažesnis nei 0,5 proc., kad nepriliptų prie peilio, kai jų kietumas per mažas, ir naudoti normalizuojantį apdorojimą. Atkaitinimas ir normalizavimas vis tiek gali patobulinti grūdus ir vienodą struktūrą, kad būtų galima pasiruošti tolesniam terminiam apdorojimui. Atkaitinimas ir normalizavimas paprastai planuojami po ruošinio gamybos ir prieš grubų apdirbimą.

(2) Senėjimo gydymas

Senėjimo apdorojimas daugiausia naudojamas siekiant pašalinti vidinį įtempį, susidarantį ruošinių gamybos ir apdirbimo metu.

Siekiant išvengti pernelyg didelio transportavimo darbo krūvio, bendro tikslumo detalėms prieš apdailą galima suorganizuoti senėjimo apdorojimą. Tačiau dalims, kurioms keliami dideli tikslumo reikalavimai (pvz., koordinačių gręžimo mašinos dėžė ir kt.), turėtų būti surengtos dvi ar kelios senėjimo apdorojimo procedūros. Paprastoms dalims senėjimas paprastai netaikomas.

Be liejinių, kai kurioms prasto standumo tikslioms dalims (pvz., tiksliam švino varžtam), siekiant pašalinti apdirbimo metu susidarančią vidinę įtampą ir stabilizuoti dalių apdirbimo tikslumą, dažnai atliekamas daugkartinis senėjimo apdorojimas tarp grubumo ir pusiau apdirbimo. apdaila. Kai kurių veleno dalių senėjimą taip pat reikia atlikti po tiesinimo.

(3) Grūdinimas ir grūdinimas

Grūdinimas ir grūdinimas yra apdorojimas aukštoje temperatūroje po grūdinimo, kurio metu galima gauti vienodą ir kruopščią grūdinto sorbito struktūrą, kad būtų galima pasiruošti deformacijos mažinimui vėlesnio paviršiaus grūdinimo ir azotavimo metu. Todėl gesinimas ir grūdinimas taip pat gali būti naudojamas kaip išankstinis terminis apdorojimas.

Dėl gerų išsamių mechaninių dalių savybių po grūdinimo ir grūdinimo kai kurios dalys, kurioms nereikia didelio kietumo ir atsparumo dilimui, taip pat gali būti naudojamos kaip galutinis terminio apdorojimo procesas.

2. Galutinis terminis apdorojimas

Galutinio terminio apdorojimo tikslas – pagerinti mechanines savybes, tokias kaip kietumas, atsparumas dilimui ir stiprumas.

1 gesinimas

Gesinimas apima paviršiaus gesinimą ir integruotą gesinimą. Tarp jų paviršiaus gesinimas yra plačiai naudojamas dėl mažesnės deformacijos, oksidacijos ir dekarbonizacijos, o paviršiaus gesinimas taip pat turi didelio išorinio stiprumo ir gero atsparumo dilimui pranašumus, išlaikant gerą vidinį kietumą ir stiprų atsparumą smūgiams. Siekiant pagerinti paviršiaus sukietėjusių dalių mechanines savybes, kaip išankstinis terminis apdorojimas dažnai reikalingas terminis apdorojimas, pvz., grūdinimas ir grūdinimas arba normalizavimas. Bendras proceso būdas yra toks: apdirbimas -- kalimas -- normalizavimas (atkaitinimas) -- grubus -- grūdinimas ir grūdinimas -- pusiau apdaila -- paviršius gesinimas -- apdaila.

(2) Karbiuravimas ir gesinimas

Karbiuravimas ir gesinimas tinka mažai anglies turinčiam ir mažai legiruotam plienui. Pirma, padidinamas anglies kiekis detalės paviršiniame sluoksnyje. Po grūdinimo paviršiaus sluoksnis gali būti labai kietas, o šerdis vis tiek išlaiko tam tikrą stiprumą ir didelį kietumą bei plastiškumą. Karbiuravimas skirstomas į bendrą ir vietinį karbiuravimą. Atliekant vietinį karbiuravimą, reikia imtis priemonių, apsaugančių nuo nutekėjimo (variu arba vandeniui atsparios medžiagos padengimu), skirtą nekarbonizuotoms dalims. Dėl didelės karbiuravimo ir gesinimo deformacijos, o karbiuravimo gylis paprastai yra nuo 0,5 iki 2 mm, karbiuravimo procesas paprastai išdėstomas tarp pusės apdailos ir apdailos.

Proceso būdas paprastai yra toks: valymas - kalimas - normalizavimas - grubus, pusiau apdaila - karbiuravimas ir gesinimas - apdaila.

Kai vietinės karbonizuotos dalies nekarbonizuota dalis patvirtina perteklinio karbonizuoto sluoksnio pašalinimo proceso planą padidinus leistiną kiekį, perteklinio karbonizuoto sluoksnio pašalinimo procesas turi būti surengtas po karbonizavimo ir prieš gesinimą.

(3) Apdorojimas azotavimu

Nitridavimas – tai azoto atomų infiltravimo būdas į metalo paviršių, siekiant gauti azoto turinčių junginių sluoksnį. Azotinis sluoksnis gali pagerinti dalies paviršiaus kietumą, atsparumą dilimui, atsparumą nuovargiui ir atsparumą korozijai. Kadangi azotinimo temperatūra yra žema, deformacija nedidelė, o azotavimo sluoksnis plonas (paprastai ne daugiau kaip 0,6–0,7 mm), azotinimo procesas turėtų būti atliekamas kiek atgal galima. Norint sumažinti deformaciją azotinimo metu, norint sumažinti įtampą, paprastai reikia grūdinti aukštoje temperatūroje.

Be to, pagal savo struktūrą ritininio židinio nuolatinio terminio apdorojimo krosnis gali būti suskirstyta į vienpakopius, dviejų pakopų ir trijų pakopų plieninius vamzdžius. Dviejų pakopų arba trijų pakopų ritininės židinio krosnys dažniausiai naudojamos besiūlių plieno vamzdžių ryškiam terminiam apdorojimui ir paprastai vadinamos ritininio židinio šviesaus terminio apdorojimo krosnymis. Ritininio židinio nuolatinio terminio apdorojimo krosnis.

Terminis apdorojimo būdas nurodytas besiūlių plieninių vamzdžių standarte; kai kurie produktai. Standartas nustato eksploatacinius reikalavimus, kuriuos turi atitikti besiūliai plieniniai vamzdžiai. Paprastai baigtas mažai anglies turinčio plieno besiūlių plieno vamzdžių terminis apdorojimas dažniausiai yra visiškai atkaitintas arba normalizuotas; o chromo-nikelio austenitinio nerūdijančio plieno besiūlio plieno vamzdis yra apdorotas tirpalu Shandong Sinoma plieno vamzdis.

Karštai valcavus besiūlį plieninį vamzdį, pliene esantys nemetaliniai intarpai (daugiausia sulfidai ir oksidai bei silikatai) suspaudžiami į plonus lakštus ir atsiranda delaminacijos (sumuštinio) reiškinys. Liekamoji įtampa, atsirandanti dėl netolygaus aušinimo, yra daug didesnė nei įtampa, kurią sukelia apkrova.