Sulamite kuumtöötlus. Kuumtöötluse liigid

Sulamite kuumtöötlus on mustrilise ja värvilise metalli tootmise tootmisprotsessi lahutamatu osa. Selle menetluse tulemusena on metallidel võimalik oma omadusi muuta vajalikeks väärtusteks. Käesolevas artiklis käsitleme peamist tüüpi kuumtöötlust, mida kasutatakse kaasaegses tööstuses.

Kuumtöötluse olemus

Tootmisprotsessis töödeldakse pooltooteid, metallosade kuumtöötlust, et anda neile vajalikud omadused (tugevus, korrosiooni- ja kulumiskindlus jne). Sulamite termiline töötlemine on kunstlikult loodud protsesside kombinatsioon, kus kõrgtemperatuuride all mõjutavad sulamid läbivad struktuurseid ja füüsikalis-mehaanilisi muutusi, kuid aine keemiline koostis jääb püsima.

Kuumtöötlemise eesmärk

Metallitooted, mida kasutatakse igapäevaselt mõnes majandussektoris, peavad vastama kõrgetele kulumiskindluse nõuetele. Metall, nagu toormaterjal, peab suurendama vajalikke tööomadusi, mida saab saavutada kõrge temperatuuriga. Kõrge temperatuuriga sulamite termiline töötlemine muudab aine algse struktuuri, jagab selle koostisosade ümber, teisendab kristallide suurust ja kuju. Kõik see viib metalli sisemise pinge minimeerimiseni ja suurendab seega selle füüsikalis-mehaanilisi omadusi.

Kuumtöötluse liigid

Metallisulamite kuumtöötlust vähendatakse kolmeks lihtsaks protsessiks: toormaterjali (pooltoote) kuumutamist soovitud temperatuurini, hoides seda ettenähtud tingimustes vajaliku aja ja kiire jahutamisega. Kaasaegses tootmises kasutatakse mitut liiki kuumtöötlust, mis erinevad mõningate tehnoloogiliste omaduste poolest, kuid protsessi algoritm jääb üldjuhul samaks kõikjal.

Täitmismeetodi järgi on termiline töötlemine järgmine:

• Termiline (kõvenemine, karastamine, anniilimine, vananemine, kriogeenne töötlemine).
• Termomehaaniline hõlmab ka kõrgsurvete töötlemist koos sulami mehaanilise mõjuga.
• Keemiline termiline tähendab metalli termilist töötlemist koos toote pinna edasise rikastamisega keemiliste elementidega (süsinik, lämmastik, kroom jne).

Anniilimine

Lõõmutamine on tootmisprotsess, mille käigus metallid ja sulamid kuumutatakse kindlaksmääratud temperatuurini ja seejärel koos ahjuga, milles toimub protseduur, soojeneb looduslikult väga aeglaselt. Lõõmutuse tulemusena on võimalik kõrvaldada aine keemilise koostise heterogeensus, eemaldada sisemine stress, saavutada granuleeritud struktuur ja parandada seda kui sellist, samuti vähendada sulami kõvadust, et hõlbustada selle edasist töötlemist. On kaks liiki anniilimist: esimese ja teise liigi anniilimine .

Esimese tüübi anniilimine tähendab termilist töötlemist, mille tulemusena muutused sulami faasi olekus on tähtsusetud või puuduvad üldse. Sellel on ka oma variandid: homogeenitud - lõõmutustemperatuur on 1100-1200, nende tingimustes hoitakse sulameid 8-15 tunni jooksul, kleepunud terasest ümberkristalliseeritakse (t 100-200 korral), see tähendab, et deformeerunud on juba külm.

Teise liigi anniilimine põhjustab sulami olulisi faasi muutusi. Samuti on seal mitu sorti:

• Täielik keevkiht - sulami kuumutamine 30-50 ° C kõrgem selle aine jaoks iseloomuliku kriitilise temperatuuri punktis ja jahutamine kindlaksmääratud kiirusel (200 / tunnis - süsinikterased, 100 / tund ja 50 / tund - vastavalt madalsulavatele ja kõrge legeerterastele).
• Mittetäielik - kütmine kriitilisele punktile ja aeglane jahutamine.
• Difusioon - lõõmutustemperatuur 1100-1200.
• Isotermiline - kuumutamine toimub samal viisil kui kogu lõõmutuse ajal, kuid pärast seda viiakse kiire jahutamine temperatuurini veidi alla kriitilise temperatuuri ja jäetakse õhku jahtuma.
• Normaliseeritud - täielik anniilimine, millele järgneb metalli jahutamine õhus, mitte ahjus.

Karmistamine

Karmistamine on sulami manipuleerimine, mille eesmärk on saavutada metalli martensiitne muundumine, mis vähendab toote plastilisust ja suurendab selle tugevust. Kõvenemine ja anniilimine hõlmavad metalli kuumutamist ahju kriitilise temperatuuri kõrgemal temperatuuril, mis erineb selle poolest, et vedeliku temperatuuril on suurem jahutuskiirus. Sõltuvalt metallist ja isegi selle kujust kasutatakse erinevaid kõvendusviise:

• Karmistamine ühes keskkonnas, see tähendab ühes vedelas vannis (suurte osade vesi, väikeste osade õli).
• Vaheaegne kustutamine - jahutamine toimub kahes järjestikuses faasis: esmalt vedelas (põhjalikum jahuti) temperatuuril ligikaudu 300, seejärel õhu või mõne teise õlivanni.
• Järk-järgult - kui toode jõuab kustutustemperatuurini, jahutatakse see mõnda aega sulanud soolades, millele järgneb õhu jahutamine.
• Isotermiline - tehnoloogia on väga sarnane astmelise kõvenemisega, erineb ainult toote hoidmise ajal martensiitsetransformatsiooni temperatuuril.
• Self-vabastamise temperatuurid erinevad teistest tüüpidest, kuna kuumutatud metall ei allu täielikult, jättes sooja osa keset osa. Selliste manipulatsioonide tulemusena omandab toode pinnale suurenenud tugevuse omadused ja kõrge viskoossus keskel. See kombinatsioon on äärmuslikult vajalik löökpillide (vasarad, peitlid jms)

Puhkus

Jäta on sulamite kuumtöötluse viimane etapp, mis määrab metalli lõpliku struktuuri. Karastuse peamine eesmärk on metalltoote rasvatust vähendamine. Põhimõte on kuumutada osa temperatuuri madalamale kriitilisusele ja jahutamisele. Kuna kuumtöötlemise režiimid ja metalltoodete jahutusmäärad erinevad erinevatel eesmärkidel võivad erineda, siis eristatakse kolme tüüpi karastamist:

• Kõrge - kütte temperatuur on 350-600 ° C kriitiline. Seda menetlust kasutatakse enamasti metallkonstruktsioonide jaoks.
• Keskmine - kuumtöötlus temperatuuril t 350-500, tavaline kevadetoodete ja vedrude jaoks.
• Madal - toote kuumutamine temperatuuriga üle 250 ei võimalda osade tugevat ja kulumiskindlust.

Vananemine

Vananemine on sulamite termiline töötlus, mis põhjustab üleküllastumatu metalli lagunemise pärast karastamist. Vananemise tagajärg on valmistoote kõvaduse, voolavuse ja tugevuse suurenemine. Vananemiseks puutuvad mitte ainult malm, vaid ka värvilised metallid, sealhulgas hõlpsalt deformeerunud alumiiniumsulamid. Kui metallitoode, mis on normaalse temperatuuri suhtes karmistunud, toimuvad selles protsessis protsessid, mille tagajärjeks on spontaanne tugevuse suurenemine ja plastilisuse vähenemine. Seda nimetatakse metalli loomulikuks vananemiseks. Kui sama manipuleerimine toimub kõrgendatud temperatuuril, nimetatakse seda kunstlikuks vananemiseks.

Krüogeenne ravi

Sulamite struktuuri muutusi ja seega ka nende omadusi saab saavutada mitte ainult kõrgete, vaid ka väga madalate temperatuuride tõttu. Sulamite termiline töötlemine nulli nurga all oli kriogeenne. Seda tehnoloogiat kasutatakse laialdaselt mitmesugustes rahvamajandussektorites kui täiendust kuumtöötlemisele kõrgel temperatuuril, kuna see võimaldab märkimisväärselt vähendada toodete termilise karedamise protsesse.

Sulamite krüogeenne töötlemine viiakse läbi spetsiaalsel krüogeensel protsessoril t-196-ga. See tehnoloogia võimaldab märkimisväärselt pikendada töödeldud ja antikorroonsete omaduste tööiga, samuti kaotada vajadus korduvate hoolduste järele.

Termomehaaniline ravi

Sulamite töötlemise uus meetod ühendab metallide töötlemise kõrgetel temperatuuridel plastikust toodete mehaanilise deformeerumisega. Termomehaaniline töötlemine (TMS) komisjoni vahendusel võib olla kolme liiki:

• Madala temperatuuri TEM koosneb kahest etapist: plastiline deformatsioon, millele järgneb osade kustutamine ja karastamine. Peamine erinevus teiste TMO tüüpide vahel on kuumutustemperatuur sulami austeniitse olekus.
• Kõrge temperatuuriga TMO tähendab sulamite kuumtöötlust martensiitses olekus koos plastne deformatsiooniga.
• Esialgne - deformatsioon tehakse t 20 juures, millele järgneb metalli kõvenemine ja karastamine.

Keemiliselt termiline töötlemine

Sulamite struktuuri ja omaduste muutmine on võimalik keemilise termilise töötlemise abil, mis ühendab metallide termilised ja keemilised mõjud. Selle menetluse lõppeesmärk on lisaks sellele, et suurendada toote tugevust, tugevust ja kulumiskindlust, happekindluse ja tulekindluse komponendi lisamine. Sellesse rühma kuuluvad järgmised kuumtöötlusviisid:

• Tsementeeritakse, et anda toote pinnale täiendav tugevus. Protsessi olemus on metalli küllastumine süsinikuga. Tsementeerimist saab läbi viia kahel viisil: tahkekütus ja gaasikarbiurimine. Esimesel juhul asetatakse töödeldav materjal koos söega ja selle aktivaatoriga ahju ja kuumutatakse teatud temperatuurini, millele järgneb hoides seda antud keskkonnas ja jahutades. Gaasikarbiurimise korral kuumutatakse toodet süsinikku sisaldava gaasi pideva voo ahjus kuni 900 ° C.
• Nitriidimine on metalltoodete keemiline termiline töötlemine, mis küllastavad nende pinnad lämmastiku keskkonnas. Selle protseduuri tulemus on osa tõmbetugevuse tõus ja selle korrosioonikindluse suurenemine.
• Tsüaniidimine - üheaegselt metalli küllastus ning lämmastik ja süsinik. Sööde võib olla vedel (sula süsinik ja lämmastikku sisaldavad soolad) ja gaasilised.
• Difusioon metalliseerimine on kaasaegne meetod, mis annab metallitoodete soojust, vastupidavust happele ja kulumiskindlust. Selliste sulamite pind on küllastatud erinevate metallidega (alumiinium, kroom) ja metalloididega (räni, boor).

Malmi kuumtöötluse iseärasused

Malmi sulamid kuumtöödeldakse veidi erineva tehnoloogiaga kui värviliste metallide sulamid. Malm (hall, tugev, legeeritav) läbib järgmisi kuumtöötluse liike: anniilimine (t 500-650 korral), normaliseerimine, karastusjärgne (pidev, isotermiline pind), karastamine, nitridiin (hallmalm), alumiiniumistamine (pärlmuld), kroomimine. Kõik need menetlused parandavad oluliselt malmist lõpptoote omadusi: need pikendavad tööiga, välistavad toote kasutamisel pragude tekkimise võimaluse, suurendavad malmi tugevust ja kuumuskindlust.

Värviliste sulamite kuumtöötlus

Värviliste metallide ja sulamite omadused erinevad, seetõttu töödeldakse neid erinevatel meetoditel. Seega töödeldakse vask sulamid keemilise koostise ühtlustamiseks ümberkristallimisega. Messingist on ette nähtud madalatemperatuuriline anniilimisprotsess (200-300), kuna see sulam on niiskes keskkonnas spontaanne lõhenemine. Pronks homogeniseeritakse ja lõõmutatakse kuni 550 ° C juures. Magneesium lõõmutatakse, kõveneb ja töödeldakse kunstlikult vananemist (karastatud magneesiumis ei esine looduslikku vananemist). Alumiinium ja magneesium läbivad kolm kuumtöötlemise meetodit: anniilimine, kõvenemine ja vananemine, mille järel deformeeruvad alumiiniumsulamid suurendavad oluliselt nende tugevust. Titaani sulamite töötlemine hõlmab: rekristalliseerimist, lõõmutamist, karastamist, vananemist, nitrideerimist ja tsingimist.

Kokkuvõte

Metallide ja sulamite termiline töötlemine on peamine tehnoloogiline protsess nii mustas kui ka värvilises metallurgias. Kaasaegsed tehnoloogiad pakuvad erinevaid kuumtöötlemise meetodeid, mis võimaldavad saavutada igat liiki töödeldud sulamide soovitud omadusi. Iga metalli jaoks on omane oma kriitiline temperatuur, mis tähendab, et termotöötlust tuleb läbi viia, võttes arvesse aine struktuurseid ja füüsikalis-keemilisi omadusi. Lõppkokkuvõttes ei saavuta see mitte ainult soovitud tulemusi, vaid ka tootmisprotsessi sujuvalt.