Běžné procesy tepelného zpracování kovových materiálů

Tepelné zpracování je velmi důležitým krokem při zpracování kovových materiálů.Tepelné zpracování může změnit fyzikální a mechanické vlastnosti kovových materiálů, zlepšit jejich tvrdost, pevnost, houževnatost a další vlastnosti.

Aby bylo zajištěno, že struktura návrhu výrobku je bezpečná, spolehlivá, hospodárná a efektivní, stavební inženýři obecně potřebují porozumět mechanickým vlastnostem materiálů, vybrat vhodné procesy tepelného zpracování na základě požadavků na design a materiálových charakteristik a zlepšit jejich výkon a životnost.Následuje 13 procesů tepelného zpracování souvisejících s kovovými materiály a doufáme, že budou užitečné pro každého.

1. Žíhání

Proces tepelného zpracování, při kterém se kovové materiály zahřívají na vhodnou teplotu, udržují se po určitou dobu a poté se pomalu ochlazují.Účelem žíhání je zejména snížit tvrdost kovových materiálů, zlepšit plasticitu, usnadnit řezání nebo tlakové zpracování, snížit zbytkové pnutí, zlepšit jednotnost mikrostruktury a složení nebo připravit mikrostrukturu pro následné tepelné zpracování.Běžné žíhací procesy zahrnují rekrystalizační žíhání, úplné žíhání, sféroidizační žíhání a žíhání uvolňující napětí.

Kompletní žíhání: Zpřesnění velikosti zrna, rovnoměrná struktura, snížení tvrdosti, úplné odstranění vnitřního pnutí.Kompletní žíhání je vhodné pro výkovky nebo ocelové odlitky s obsahem uhlíku (hmotnostní zlomek) pod 0,8 %.

Sferoidizační žíhání: snižuje tvrdost oceli, zlepšuje řezný výkon a připravuje na budoucí kalení, aby se snížila deformace a praskání po kalení.Sferoidizační žíhání je vhodné pro uhlíkovou ocel a legovanou nástrojovou ocel s obsahem uhlíku (hmotnostní zlomek) větším než 0,8 %.

Žíhání odlehčující pnutí: Eliminuje vnitřní pnutí vznikající při svařování a rovnání ocelových dílů za studena, eliminuje vnitřní pnutí vznikající při přesném obrábění dílů a zabraňuje deformaci při následném zpracování a použití.Žíhání odlehčující pnutí je vhodné pro různé odlitky, výkovky, svařované díly a díly lisované za studena.

2. Normalizace

Týká se procesu tepelného zpracování zahřívání oceli nebo ocelových součástí na teplotu 30-50 ℃ nad Ac3 nebo Acm (horní kritický bod teploty oceli), jejich udržování po vhodnou dobu a ochlazování v klidném vzduchu.Účelem normalizace je především zlepšení mechanických vlastností nízkouhlíkové oceli, zlepšení obrobitelnosti, zjemnění zrnitosti, odstranění strukturálních vad a příprava konstrukce pro následné tepelné zpracování.

3. Kalení

Týká se procesu tepelného zpracování zahřátím ocelové součásti na teplotu vyšší než Ac3 nebo Ac1 (spodní kritická bodová teplota oceli), jejím udržením po určitou dobu a následným získáním martenzitické (nebo bainitové) struktury při vhodnou rychlostí chlazení.Účelem kalení je získat požadovanou martenzitickou strukturu ocelových dílů, zlepšit tvrdost, pevnost a odolnost obrobku proti opotřebení a připravit strukturu pro následné tepelné zpracování.

Běžné procesy kalení zahrnují kalení v solné lázni, martenzitické kalení, izotermické kalení s bainitem, povrchové kalení a lokální kalení.

Kalení jednou kapalinou: Kalení jednou kapalinou je použitelné pouze pro díly z uhlíkové oceli a legované oceli s relativně jednoduchými tvary a nízkými technickými požadavky.Během kalení by se u dílů z uhlíkové oceli o průměru nebo tloušťce větší než 5-8 mm měla používat slaná voda nebo vodní chlazení;Díly z legované oceli jsou chlazeny olejem.

Dvojité kapalné kalení: Ocelové díly zahřejte na kalicí teplotu, po izolaci je rychle ochlaďte ve vodě na 300-400 ºC a poté je přeneste do oleje k ochlazení.

Kalení povrchu plamene: Kalení povrchu plamene je vhodné pro velké díly z středně uhlíkové oceli a středně uhlíkové slitiny oceli, jako jsou klikové hřídele, ozubená kola a vodicí lišty, které vyžadují tvrdé a otěruvzdorné povrchy a vydrží nárazové zatížení při jedno nebo malosériové výrobě. .

Povrchové indukční kalení: Díly, které prošly povrchovým indukčním kalením, mají tvrdý povrch odolný proti opotřebení a přitom si zachovávají dobrou pevnost a houževnatost v jádru.Povrchové indukční kalení je vhodné pro středně uhlíkové oceli a díly z legované oceli se středním obsahem uhlíku.

4. Temperování

Týká se procesu tepelného zpracování, kde jsou ocelové díly kaleny a poté zahřáty na teplotu pod Ac1, udržovány po určitou dobu a poté ochlazeny na pokojovou teplotu.Účelem popouštění je především eliminovat pnutí vytvářené ocelovými díly při kalení, aby ocelové díly měly vysokou tvrdost a odolnost proti opotřebení a také požadovanou plasticitu a houževnatost.Běžné temperovací procesy zahrnují nízkoteplotní temperování, středněteplotní temperování, vysokoteplotní temperování atd.

Nízkoteplotní temperování: Nízkoteplotní temperování eliminuje vnitřní pnutí způsobené kalením v ocelových dílech a běžně se používá pro řezné nástroje, měřicí nástroje, formy, valivá ložiska a nauhličované díly.

Popouštění na střední teplotu: Popouštění na střední teplotu umožňuje ocelovým dílům dosáhnout vysoké elasticity, určité houževnatosti a tvrdosti a obecně se používá pro různé typy pružin, lisovnic pro lisování za tepla a dalších dílů.

Vysokoteplotní popouštění: Vysokoteplotní popouštění umožňuje ocelovým dílům dosáhnout dobrých komplexních mechanických vlastností, zejména vysoké pevnosti, houževnatosti a dostatečné tvrdosti, čímž se eliminuje vnitřní pnutí způsobené kalením.Používá se hlavně pro důležité konstrukční díly, které vyžadují vysokou pevnost a houževnatost, jako jsou vřetena, klikové hřídele, vačky, ozubená kola a ojnice.

5. Kalení a temperování

Týká se procesu tepelného zpracování kompozitu při kalení a temperování oceli nebo ocelových součástí.Ocel používaná pro kalení a popouštění se nazývá kalená a popouštěná ocel.Obecně se odkazuje na středně uhlíkovou konstrukční ocel a středně uhlíkovou legovanou konstrukční ocel.

6. Chemické tepelné zpracování

Proces tepelného zpracování, při kterém je kovový nebo slitinový obrobek umístěn do aktivního média při určité teplotě za účelem izolace, což umožňuje jednomu nebo více prvkům proniknout jeho povrchem a změnit jeho chemické složení, strukturu a výkon.Účelem chemického tepelného zpracování je především zlepšit tvrdost povrchu, odolnost proti opotřebení, odolnost proti korozi, únavovou pevnost a odolnost proti oxidaci ocelových dílů.Mezi běžné procesy chemického tepelného zpracování patří nauhličování, nitridace, karbonitridace atd.

Nauhličování: Pro dosažení vysoké tvrdosti (HRC60-65) a odolnosti proti opotřebení na povrchu při zachování vysoké houževnatosti ve středu.Běžně se používá pro díly odolné proti opotřebení a nárazu, jako jsou kola, ozubená kola, hřídele, pístní čepy atd.

Nitridace: Zlepšení tvrdosti, odolnosti proti opotřebení a odolnosti proti korozi povrchové vrstvy ocelových dílů, běžně používané u důležitých dílů, jako jsou šrouby, matice a čepy.

Karbonitridace: zlepšuje tvrdost a odolnost proti opotřebení povrchové vrstvy ocelových dílů, vhodný pro nízkouhlíkovou ocel, středně uhlíkovou ocel nebo díly z legované oceli a lze jej použít i pro řezné nástroje z rychlořezné oceli.

7. Ošetření tuhým roztokem

Týká se procesu tepelného zpracování zahřívání slitiny na vysokoteplotní jednofázovou zónu a udržování konstantní teploty, což umožňuje přebytečné fázi, aby se plně rozpustila v tuhém roztoku a poté rychle ochladila, aby se získal přesycený pevný roztok.Účelem roztokové úpravy je především zlepšení plasticity a houževnatosti oceli a slitin a příprava na precipitační kalení.

8. Precipitační kalení (precipitační zpevnění)

Proces tepelného zpracování, při kterém kov podléhá vytvrzování v důsledku segregace atomů rozpuštěné látky v přesyceném tuhém roztoku a/nebo disperze rozpuštěných částic v matrici.Pokud je austenitická precipitovaná nerezová ocel podrobena precipitačnímu kalení při 400-500 ℃ nebo 700-800 ℃ po ošetření pevným roztokem nebo zpracování za studena, může dosáhnout vysoké pevnosti.

9. Včasnost léčby

Týká se procesu tepelného zpracování, při kterém slitinové obrobky procházejí zpracováním v pevném roztoku, plastickou deformací za studena nebo odléváním a poté jsou kovány, umístěny při vyšší teplotě nebo udržovány při pokojové teplotě a jejich vlastnosti, tvar a velikost se v průběhu času mění.

Pokud je přijat proces ošetření stárnutím zahřátí obrobku na vyšší teplotu a provádění ošetření stárnutím po delší dobu, nazývá se ošetření umělým stárnutím;Fenomén stárnutí, ke kterému dochází, když je obrobek dlouhodobě skladován při pokojové teplotě nebo přirozených podmínkách, se nazývá ošetření přirozeným stárnutím.Účelem ošetření stárnutím je odstranit vnitřní pnutí v obrobku, stabilizovat strukturu a velikost a zlepšit mechanické vlastnosti.

10. Kalitelnost

Odkazuje na charakteristiky, které určují hloubku kalení a distribuci tvrdosti oceli za specifikovaných podmínek.Dobrá nebo špatná prokalitelnost oceli je často reprezentována hloubkou kalené vrstvy.Čím větší je hloubka kalicí vrstvy, tím lepší je prokalitelnost oceli.Prokalitelnost oceli závisí především na jejím chemickém složení, zejména na slitinových prvcích a velikosti zrna, které zvyšují prokalitelnost, teplotu ohřevu a dobu výdrže.Ocel s dobrou prokalitelností může dosáhnout stejnoměrných a konzistentních mechanických vlastností v celém průřezu oceli a ke snížení deformace a praskání lze zvolit kalicí činidla s nízkým kalicím napětím.

11. Kritický průměr (kritický průměr kalení)

Kritický průměr se vztahuje k maximálnímu průměru oceli, kdy veškerý martenzit nebo 50% martenzitická struktura je získána ve středu po kalení v určitém médiu.Kritický průměr některých ocelí lze obecně získat zkouškami prokalitelnosti v oleji nebo vodě.

12. Sekundární kalení

Některé slitiny železa a uhlíku (jako je rychlořezná ocel) vyžadují více cyklů popouštění, aby se dále zvýšila jejich tvrdost.Tento jev kalení, známý jako sekundární kalení, je způsoben precipitací speciálních karbidů a/nebo přeměnou austenitu na martenzit nebo bainit.

13. Popouštěcí křehkost

Odkazuje na jev křehnutí kalené oceli popouštěné v určitých teplotních rozsazích nebo pomalu ochlazované z popouštěcí teploty přes tento teplotní rozsah.Popouštěcí křehkost lze rozdělit na první typ popouštěcí křehkosti a druhý typ popouštěcí křehkosti.

První typ popouštěcí křehkosti, známý také jako nevratná popouštěcí křehkost, se vyskytuje hlavně při popouštěcí teplotě 250-400 ℃.Po vymizení křehkosti po opětovném zahřátí se křehkost v tomto rozsahu opakuje a již se nevyskytuje;

Druhý typ popouštěcí křehkosti, také známý jako reverzibilní popouštěcí křehkost, se vyskytuje při teplotách v rozmezí od 400 do 650 ℃.Když křehkost po opětovném zahřátí zmizí, měla by být rychle ochlazena a neměla by zůstat dlouho nebo pomalu ochlazovat v rozmezí 400 až 650 ℃, jinak se znovu objeví katalytické jevy.

Výskyt popouštěcí křehkosti souvisí se slitinovými prvky obsaženými v oceli, jako je mangan, chrom, křemík a nikl, které mají tendenci vyvíjet popouštěcí křehkost, zatímco molybden a wolfram mají tendenci oslabovat popouštěcí křehkost.

Nový kov Gapowerje profesionální dodavatel ocelových výrobků.Ocelové trubky, cívky a tyčové oceli jakosti zahrnují ST35 ST37 ST44 ST52 42CRMO4, S45C CK45 SAE4130 SAE4140 SCM440 atd. Vítáme zákazníka, aby se zeptal a navštívil továrnu.