Terase lõõmutamine kui kuumtöötluse liik. Metalli tehnoloogia

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-02 13:53

Uute materjalide loomine ja nende omaduste kontrollimine on metallitehnoloogia kunst. Üks selle tööriistu on kuumtöötlus. Need protsessid võimaldavad muuta sulamite omadusi ja vastav alt ka kasutusalasid. Terase lõõmutamine on laialdaselt kasutatav võimalus toodete tootmisdefektide kõrvaldamiseks, nende tugevuse ja töökindluse suurendamiseks.

Töötle ülesandeid ja selle variatsioone

Lõõmutamisoperatsioonid tehakse eesmärgiga:

• kristallilise struktuuri optimeerimine, legeerelementide järjestamine;
• sisemiste moonutuste ja pingete minimeerimine protsessi kiirete temperatuurikõikumiste tõttu;
• objektide painduvuse suurendamine järgnevaks lõikamiseks.

Klassikalist toimingut nimetatakse täielikuks lõõmutamiseks, kuid sõltuv alt määratud omadustest ja ülesannete omadustest on selle erinevaid variante: mittetäielik, madal, difusioon (homogeniseerimine),isotermiline, ümberkristallimine, normaliseerimine. Kõik need on põhimõtteliselt sarnased, kuid teraste kuumtöötlemise viisid erinevad oluliselt.

Kuumtöötlus diagrammi alusel

Kõik mustmetallurgia transformatsioonid, mis põhinevad temperatuuride mängul, vastavad selgelt raua-süsiniku sulamite diagrammile. See on visuaalne abivahend süsinikterase või malmi mikrostruktuuri, aga ka konstruktsioonide transformatsioonipunktide ja nende iseärasuste määramiseks kuumutamise või jahutamise mõjul.

Metallitehnoloogia reguleerib selle ajakavaga igat tüüpi süsinikteraste lõõmutamist. Mittetäieliku, madala ja ka ümberkristallimise korral on "algustemperatuuri" väärtused PSK joon, nimelt selle kriitiline punkt Ac₁. Terase täielik lõõmutamine ja normaliseerimine on termiliselt orienteeritud GSE diagrammi joonele, selle kriitilistele punktidele Ac₃ ja Ac_{m. Diagramm näitab selgelt ka teatud kuumtöötlemismeetodi seost materjali tüübiga süsinikusisalduse osas ja selle rakendamise vastavat võimalust konkreetse sulami puhul.}

Täielik lõõmutamine

Objektid: valandid ja sepised hüpoeutektoidsest sulamist, samas kui terase koostis peaks täitma süsinikku kuni 0,8%.

Siht:

• valamise ja kuuma survega saadud mikrostruktuuri maksimaalne muutus, muutes ebahomogeense jämedateralise ferriit-perliidi koostise homogeenseks peeneteraliseks;
• kareduse vähendamine ja elastsuse suurendamine edasiseks töötlemisekslõikamine.

Tehnoloogia. Terase lõõmutamistemperatuur on 30–50˚С kõrgem kui kriitiline punkt Ac_{3. Kui metall saavutab kindlaksmääratud soojusomadused, hoitakse neid sellel tasemel mõnda aega, mis võimaldab viia lõpule kõik vajalikud muudatused. Suured perliidi ja ferriidi terad muutuvad täielikult austeniidiks. Järgmine etapp on aeglane jahutamine koos ahjuga, mille käigus ferriit ja perliit eraldatakse uuesti peeneteralisest ja ühtlase struktuuriga austeniidist.}

Terase täielik lõõmutamine võimaldab kõrvaldada kõige raskemad sisemised vead, kuid see on väga pikk ja energiamahukas.

Mittetäielik lõõmutamine

Objektid: hüpoeutektoidterased ilma tõsiste sisemiste ebahomogeensusteta.

Eesmärk: perliiditerade lihvimine ja pehmendamine ferriitset alust muutmata.

Tehnoloogia. Metalli kuumutamine temperatuurideni, mis jäävad kriitiliste punktide Ac₁ ja Ac_{3 vahele. Stabiilsete omadustega toorikute kokkupuude ahjus aitab kaasa vajalike protsesside lõpuleviimisele. Jahutamine toimub aeglaselt, koos ahjuga. Väljundis saadakse sama perliit-ferriidi peeneteraline struktuur. Sellise termilise efekti korral muutub perliit peeneteraliseks, samas kui ferriit jääb muutumatuks kristalseks ja võib muutuda ainult struktuuriliselt, ka jahvatades.}

Terase mittetäielik lõõmutamine võimaldab tasakaalustada lihtsate objektide sisemist olekut ja omadusi, see on vähem energiamahukas.

Madal lõõmutamine(ümberkristalliseerimine)

Objektid: igat tüüpi v altsitud süsinikteras, legeerteras süsinikusisaldusega kuni 0,65% (näiteks kuullaagrid), värvilistest metallidest valmistatud osad ja toorikud, mis ei sisalda tõsiseid sisemisi defekte, kuid vajavad madala energiatarbega korrektsioon.

Siht:

• sisepingete ja kõvenemise eemaldamine nii külma kui kuuma deformatsiooni mõjul;
• kõrvaldada keeviskonstruktsioonide ebaühtlase jahtumise negatiivsed mõjud, suurendada õmbluste plastilisust ja tugevust;
• värvilise metallurgia toodete mikrostruktuuri ühtseks muutmine;
• lamellperliidi sferoidiseerimine – teralise kuju andmine.

Tehnoloogia.

Osasid kuumutatakse 50–100˚C allpool kriitilist punkti Ac_{1. Selliste mõjude mõjul elimineeritakse väiksemad sisemised muutused. Kogu tehnoloogiline protsess võtab aega umbes 1-1,5 tundi. Mõnede materjalide ligikaudsed temperatuurivahemikud:}

1. Süsinikteras ja vasesulamid – 600–700˚C.
2. Niklisulamid – 800–1200˚C.
3. Alumiiniumisulamid – 300–450˚C.

Jahutamine toimub õhus. Martensiitsete ja bainiitsete teraste puhul annab metallitehnoloogia sellele protsessile erineva nimetuse – kõrgkarastus. See on lihtne ja taskukohane viis osade ja konstruktsioonide omaduste parandamiseks.

Homogeniseerimine (difusioonlõõmutamine)

Objektid: suured valutooted, eriti valandidlegeerteras.

Eesmärk: legeerelementide aatomite ühtlane jaotumine kristallvõrestikus ja kogu valuploki ruumalas kõrgtemperatuurse difusiooni tulemusena; töödeldava detaili struktuuri pehmendamine, selle kõvaduse vähendamine enne järgnevate tehnoloogiliste toimingute tegemist.

Tehnoloogia. Materjali kuumutatakse kõrgel temperatuuril 1000-1200˚С. Stabiilsed soojusomadused peavad säilima pikka aega - umbes 10-15 tundi, sõltuv alt valatud struktuuri suurusest ja keerukusest. Kõrge temperatuuriga muundumiste kõigi etappide lõppemisel järgneb aeglane jahutamine.

Töömahukas, kuid väga tõhus protsess suurte struktuuride mikrostruktuuri tasandamiseks.

Isotermiline lõõmutamine

Objektid: süsinikterasest lehed, legeeritud ja kõrglegeeritud tooted.

Eesmärk: mikrostruktuuri parandamine, sisemiste defektide eemaldamine lühema ajaga.

Tehnoloogia. Metall kuumutatakse algselt täieliku lõõmutamise temperatuurini ja säilitatakse kõigi olemasolevate konstruktsioonide austeniidiks muutmiseks kuluv aeg. Seejärel jahutage aeglaselt kuuma soola sisse kastes. Saavutades kuumuse 50–100 ˚C allpool punkti Ac_{1, asetatakse see ahju, et hoida seda sellel tasemel aja jooksul, mis on vajalik austeniidi täielikuks muundumiseks. perliidiks ja tsementiidiks. Lõplik jahutamine toimub õhus.}

Meetod võimaldab teil saavutada legeerterasest toorikute nõutavad omadused, säästes samal ajal aega, võrreldes täisvõimsusega.lõõmutamine.

Normaliseerimine

Objekted: valandid, sepised ja osad, mis on valmistatud madala süsinikusisaldusega, keskmise süsinikusisaldusega ja madala legeerterasest.

Eesmärk: ühtlustada sisemist olekut, anda soovitud kõvadus ja tugevus, parandada sisemist olekut enne järgnevaid kuumtöötlemise ja lõikamise etappe.

Tehnoloogia. Terast kuumutatakse temperatuurini, mis on veidi üle GSE joone ja selle kriitilised punktid, hoitakse ja jahutatakse õhu käes. Seega suureneb protsesside lõpuleviimise kiirus. Kuid seda protseduuri kasutades on võimalik saavutada ratsionaalne rahulik struktuur ainult siis, kui terase koostis on määratud süsinikuga koguses mitte rohkem kui 0,4%. Süsiniku koguse suurenemisega toimub kõvaduse suurenemine. Samal terasel on pärast normaliseerimist suurem kõvadus koos ühtlaselt paiknevate peente teradega. Tehnika võimaldab oluliselt suurendada sulamite vastupidavust purunemisele ja lõikamise elastsust.

Võimalikud lõõmumisdefektid

Kuumtöötlustoimingute tegemisel on vaja järgida määratud temperatuuri kuumutamise ja jahutamise režiime. Nõuete rikkumisel võib esineda erinevaid defekte.

1. Pinnakihi oksüdeerumine ja katlakivi teke. Töötamise ajal reageerib kuum metall atmosfäärihapnikuga, mis põhjustab tooriku pinnale katlakivi teket. Puhastada mehaaniliselt või koosspetsiaalsed kemikaalid.
2. Süsinikupõletus. See tekib ka hapniku mõju tõttu kuumale metallile. Süsiniku koguse vähenemine pinnakihis toob kaasa selle mehaaniliste ja tehnoloogiliste omaduste vähenemise. Nende protsesside vältimiseks tuleb paralleelselt ahju kaitsegaaside sisestamisega läbi viia terase lõõmutamine, mille põhiülesanne on vältida sulami koostoimet hapnikuga.
3. Ülekuumenemine. See on pikaajalise kõrgel temperatuuril ahjus hoidmise tagajärg. Selle tagajärjeks on liigne terade kasv, ebahomogeense jämedateralise struktuuri omandamine ja rabeduse suurenemine. Parandatakse teise täieliku lõõmutamisetapiga.
4. Läbipõlenud. Tekib kuumutamise ja kokkupuute lubatud väärtuste ületamise tagajärjel, viib mõne terade vaheliste sidemete hävimiseni, rikub täielikult kogu metalli struktuuri ja seda ei saa korrigeerida.

Rikate vältimiseks on oluline kuumtöötluse ülesandeid täpselt täita, omada professionaalseid oskusi ja protsessi rangelt kontrollida.

Terase lõõmutamine on ülitõhus tehnoloogia mis tahes keerukuse ja koostisega osade mikrostruktuuri viimiseks optimaalsesse sisestruktuuri ja seisukorda, mis on vajalik termilise mõju järgnevateks etappideks, konstruktsiooni lõikamiseks ja kasutuselevõtuks.