Terase normaliseerimise põhimõte

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Terase normaliseerimine viitab kõvenemisprotsessile teatud temperatuurini kuumutamise ja jahutamise tsükliga. Kuumtöötlusel on iga metallitüübi jaoks erinevad režiimid. Tehnoloogia rakendamise tulemusena muutub materjal defektide kõrvaldamise tõttu tugevamaks. Viimased ilmnevad paratamatult terasetoodete valmistamise eelnevate etappide tulemusena.

Tehnoloogia eesmärk

Terase normaliseerimist saab läbi viia garaažitingimustes vastavate seadmetega. Tehnoloogia eeliseks on õhukese eutektoidi valmistamine. Selle kihi struktuur mõjutab otseselt metalli tugevust ja jäikust.

Kuna terase normaliseerimine toimub toote kvaliteedi parandamiseks, siis selle valmistamise kulud vastav alt tõusevad. Tehnoloogiat kasutatakse ainult vajaduse korral. Kergelt koormatud osade puhul pole see vajalik. Sageli on see rakendatav sektsioonmetallide tootmisel.

Tehnoloogia võib asendada selliseid protseduure nagu karastamine kõrgkarastusega, klassikaline lõõmutamine. Keskmise süsinikusisaldusega terase normaliseerimine ei anna pärast kõvenemist struktuuriga võrreldavat suurt tugevust. Aga see ei too kaasatugev deformatsioon ja aitab vabaneda sisemistest pragudest.

Tehnoloogia olemus

Terase normaliseerimine viitab termilise töötlemise meetodile. On mitmeid metallikuumutustehnoloogiaid, mis erinevad tingimuste poolest:

• Metallide ja sulamite kuumutamistemperatuur on erinev.
• Hoia ooteaega.
• Jahutuse tüüp pikeneb sagedamini soojusvahetuse tõttu keskkonnaga.

Aeglane jahutamine võimaldab saavutada ühtlase terase koostise. Lõõmutamise eesmärk on homogeenne metallkonstruktsioon, soov eemaldada kestad ja tühimikud, väikesed praod.

Likaalse paksenemise vähendamiseks pärast kuum- ja külmv altsimist kasutatakse tavaliselt järgmist tüüpi lõõmutamist:

• Difusioon – muudab keemilist koostist.
• Täis - mõjutab kogu struktuuri, aitab saavutada ühtlust.
• Rekristalliseerimine – eemaldab teraste kõvenemise.
• Mittetäielik – muudab terase metallitöötlemiseks paremini tempermalmist.
• Isotermiline – parim viis terase tugevuse vähendamiseks.
• Sferoidiseerimine – muudab lamedad perliiditerad sfäärilisteks.

Terase normaliseerimistemperatuur valiti iga sulamitüübi jaoks empiiriliselt. Pärast valamist või külmv altsimist pole ühelgi toorikul ideaalset struktuuri. Täiendav kuumtöötlus – lõõmutamine – aitab olukorda parandada.

Keemilise koostise korrigeerimine

Normaliseerimine ja kõvenemineteras on vajalik sisemiste ebahomogeensuste korrigeerimiseks pärast valamist. Vormitud valandeid ja valuplokke kuumtöödeldakse. Seda nõutakse kõige sagedamini legeerterasest toodete puhul.

Terase defektide parandamiseks peate kuumutama väga kõrge temperatuurini. Selles olekus hakkavad legeerivate elementide aatomid liikuma. Sisemine maht jaotub ühtlaselt.

1100 kraadi juures on terase optimaalne kuumtöötlus. Difusiooni normaliseerumine kestab kuumutamisel umbes 10-20 tundi, millele järgneb väga aeglane jahutamine.

Täielik lõõmutamine

Hüpoeutektoidse terase normaliseerimine ja karastamine on vajalik kuumutamisel purunenud konstruktsiooni parandamiseks survega töödeldud valandite ja sepiste valmistamisel. Töötlemistemperatuur peab ületama kriitilist punkti, kui perliit hakkab muutuma austeniidiks.

Temperatuuri tõus peaks olema rangelt 30-50 kraadi üle kriitilise punkti Ac3. See väärtus legeerteraste puhul on võetud tabelitest ja süsinikteraste puhul määratakse olekudiagrammilt. Normaliseerimisprotsess:

• Algfaasis kuumutatakse 30–50 kraadi võrra üle Ac3 kriitilise temperatuuri. Moodustuvad austeniitsed terad.
• Kõrgel temperatuuril hoidmisega kaasneb austeniiditerade kasv.
• Pikaajaline ühtlane jahutamine – väikesed austeniidikristallid lagunevad mitmeks perliidi teraks. edasi minemaferriitse perliidikihi struktuuri ühtlane täitmine.

Metallide kõvaduse vähendamiseks on vaja mittetäielikku lõõmutamist. Sagedamini on see vajalik metalli lõikamise tingimustes. Normaliseerimise tulemusena kõrvaldatakse terase liigne pinge. Erinev alt täielikust lõõmutamisest toimub kogu protsess madalamatel temperatuuridel. Seetõttu kulub vähem aega.

Keeruliste legeerteraste töötlemine

Isotermilise normaliseerimise käigus muutuvad kõvad metallid lõikamiseks elastsemaks. Kuumutamine toimub järgmistel temperatuuridel:

• Konstruktsiooniteras – mitte kõrgem kui 30-50 kraadi kriitilisest punktist Ac3.
• Tööriistateras – 5–100 kraadi kõrgem kui punkt Ac1.

Erinev alt vaadeldavatest meetoditest jahutatakse isotermilise lõõmutamise ajal sulasoola sukeldatud terast. Loomulik jahutamine toimub pärast temperatuuri langemist 700 kraadini. Sel hetkel muutub austeniit täielikult perliidi teradeks.

Metallide ja sulamite purunenud struktuuri korrigeerimine

Teraste kaheastmeline jahutamine võimaldab muuta perliitplaadid teradeks. Kuumutamine toimub temperatuurini, mis on kõrgem kui Ac1. Seejärel vähendatakse seda 700-ni ja hoitakse kuni 500 kraadini. Lisaks jahtub metall õhu käes pikka aega. Seda normaliseerimist nimetatakse sferoidimiseks. Selle tulemusena saab toodet kergesti lõigata. Nii töödeldakse 0,65% süsinikku sisaldavaid metalle.

Klep on rohkem haridustugevad metallipiirkonnad pärast külmstantsimist või joonistamist. Ümberkristallisatsioonilõõmutamine kõrvaldab selle defekti – teraste rabedus kõrvaldatakse kuumutamisel kuni 700 kraadini (alla Ac1). Sel hetkel taastatakse metallide kristallisatsioonivõre. Struktuur muutub peeneteraliseks ja homogeenseks. Läikiva pinna säilitamiseks võib läbi viia ka säraga lõõmutamise, mis taastab terase omadused pärast lehtv altsimist.