Annak érdekében, hogy a fém munkadarab megfelelő teljesítményt nyújtson, gyakran elengedhetetlen a hőkezelési eljárás. A hőkezelési folyamat általában három folyamatot foglal magában: fűtést, hőmegőrzést és hűtést. Különböző folyamatok miatt oltásra, temperálásra, normalizálásra és lágyításra oszlik. Meg tudod mondani a különbséget?
01
Mi az a kioltás?
Az acél kioltása során az acélt a kritikus Ac3 (hipoeutektoid acél) vagy Ac1 (hipereutektoid acél) hőmérséklet fölé melegítik, egy ideig melegen tartják, hogy teljesen vagy részben ausztenitessé váljon, majd lehűtsék hűtési sebesség nagyobb, mint a kritikus hűtési sebesség. Hőkezelési eljárás gyors és gyors hűtéshez Ms alatt (vagy Ms közelében izotermikusan) martenzit (vagy bainit) átalakuláshoz. Általában az alumíniumötvözet, rézötvözet, titánötvözet, edzett üveg és más anyagok szilárd oldatos kezelését vagy a gyors hűtési folyamattal végzett hőkezelési eljárást kioltásnak nevezik.
Az oltás célja:
1) Fémtermékek vagy alkatrészek mechanikai tulajdonságainak javítása. Például: szerszámok, csapágyak stb. keménységének és kopásállóságának javítása, rugók rugalmassági határának növelése, tengelyalkatrészek átfogó mechanikai tulajdonságainak javítása stb.
2) Javítani kell egyes speciális acélok anyag- vagy kémiai tulajdonságait. Ilyen például a rozsdamentes acél korrózióállóságának javítása, a mágneses acél állandó mágnesességének növelése stb.
Az oltásnál és hűtésnél az oltóközeg ésszerű megválasztása mellett a megfelelő oltási módszerekre is szükség van. Az általánosan használt oltási módszerek főként az egyfolyadékos kvencselést, a duplafolyadékos oltást, a fokozatos oltást, az izotermikus oltást és a részleges oltást foglalják magukban.
Az acél munkadarabok a következő jellemzőkkel rendelkeznek az edzés után:
① Kiegyensúlyozatlan (vagyis instabil) struktúrákat kapunk, mint például martenzit, bainit és visszatartott ausztenit.
② Nagy belső feszültség van.
③ A mechanikai tulajdonságok nem felelnek meg a követelményeknek. Ezért az acél munkadarabokat az edzés után általában meg kell temperálni.
02
Mi az a temperálás?
A temperálás olyan hőkezelési eljárás, amely során a kioltott fémtermékeket vagy alkatrészeket meghatározott hőmérsékletre melegítik, majd meghatározott ideig tartó tartás után meghatározott módon lehűtik. A temperálás olyan művelet, amelyet közvetlenül az edzés után hajtanak végre, és általában a munkadarab utolsó hőkezelése. Egy folyamat, tehát az oltás és a temperálás együttes folyamatát végső kezelésnek nevezzük.
Az oltás és temperálás fő célja:
1) Csökkentse a belső feszültséget és csökkentse a ridegséget. A kioltott részek nagy igénybevételt és törékenységet mutatnak. Ha nem temperálják meg őket időben, gyakran deformálódnak vagy akár megrepednek.
2) Állítsa be a munkadarab mechanikai tulajdonságait. Az oltás után a munkadarab nagy keménységgel és nagy ridegséggel rendelkezik. Annak érdekében, hogy megfeleljen a különböző munkadarabok eltérő teljesítménykövetelményeinek, beállítható temperálás, keménység, szilárdság, plaszticitás és szívósság szerint.
3) Stabil munkadarabméret. A metallográfiai szerkezet temperálással stabilizálható, hogy a jövőbeni használat során ne alakuljon ki deformáció.
4) Javítsa egyes ötvözött acélok vágási teljesítményét.
A temperálás szerepe:
① Javítsa a szerkezet stabilitását, hogy a munkadarab többé ne menjen át szöveti átalakuláson használat közben, így a munkadarab geometriai mérete és teljesítménye stabil marad.
② Szüntesse meg a belső feszültséget a munkadarab teljesítményének javítása és a munkadarab geometriai méreteinek stabilizálása érdekében.
③ Állítsa be az acél mechanikai tulajdonságait a használati követelményeknek megfelelően.
A temperálásnak az az oka, hogy a hőmérséklet emelkedésével az atomok aktivitása növekszik, és az acélban lévő vas-, szén- és egyéb ötvözőelemek atomjai gyorsan diffundálhatnak, megvalósítva az atomok átrendeződését, ezáltal instabillá téve azokat. A kiegyensúlyozatlan szervezet fokozatosan átalakul stabil kiegyensúlyozott szervezetté. A belső feszültség enyhítése a fém szilárdságának csökkenésével is összefügg a hőmérséklet emelkedésével. Általában az acél megeresztése esetén a keménység és a szilárdság csökken, a plaszticitás pedig nő. Minél magasabb a temperálási hőmérséklet, annál nagyobb a változás ezekben a mechanikai tulajdonságokban. Egyes ötvözött acélok, amelyek magas ötvözőelem-tartalmúak, bizonyos hőmérsékleti tartományban megeresztve néhány finomszemcsés fémvegyületet kicsapnak, ami növeli a szilárdságot és a keménységet. Ezt a jelenséget másodlagos keményedésnek nevezik.
Edzési követelmények: a különböző felhasználású munkadarabokat különböző hőmérsékleten kell temperálni, hogy megfeleljenek a használat követelményeinek.
① A vágószerszámokat, a csapágyakat, a karburált és hűtött alkatrészeket, valamint a felülethűtött részeket általában 250 fok alatti hőmérsékleten temperálják. Alacsony hőmérsékletű temperálás után a keménység nem sokat változik, a belső feszültség csökken, a szívósság enyhén javul.
② A rugót közepes hőmérsékleten, 350-500 fokon temperálják a nagy rugalmasság és a szükséges szívósság elérése érdekében.
③ A közepes széntartalmú szerkezeti acélból készült alkatrészeket általában magas, 500-600 C fokos hőmérsékleten temperálják, hogy a szilárdság és a szívósság jó kombinációját érjék el.
Amikor az acélt 300 fok körüli hőmérsékleten edzik, a ridegsége gyakran megnő. Ezt a jelenséget az indulat ridegségének első típusának nevezik. Általában nem szabad temperálni ebben a hőmérsékleti tartományban. Egyes közepes szénötvözetű szerkezeti acélok is hajlamosak törékennyé válni, ha magas hőmérsékletű temperálás után lassan szobahőmérsékletre hűtik őket. Ezt a jelenséget az indulat ridegségének második típusának nevezik. Molibdén hozzáadása az acélhoz, vagy a temperálás során olajban vagy vízben történő hűtése megakadályozhatja az edzési ridegség második típusát. Ez a ridegség kiküszöbölhető, ha a második típusú edzett rideg acélt az eredeti megeresztési hőmérsékletre melegítjük.
A gyártás során gyakran a munkadarab teljesítőképességére vonatkozó követelményeken alapul. A különböző fűtési hőmérsékletek szerint a temperálást alacsony hőmérsékletű, közepes hőmérsékletű és magas hőmérsékletű temperálásra osztják. Az oltást és az azt követő magas hőmérsékletű temperálást kombináló hőkezelési eljárást kioltásnak és temperálásnak nevezik, vagyis jó plaszticitású és szívós, ugyanakkor nagy szilárdságú.
1) Alacsony hőmérsékletű temperálás: 150-250 fok, M-szer, csökkenti a belső feszültséget és a ridegséget, javítja a műanyag szívósságát, nagyobb keménységgel és kopásállósággal rendelkezik. Mérőszerszámok, kések és gördülőcsapágyak stb. készítésére szolgál.
2) Edzés közepes hőmérsékleten: 350-500 fok, T idő, nagy rugalmassággal, bizonyos plaszticitással és keménységgel. Rugók, kovácsolószerszámok stb. készítésére használják.
3) Magas hőmérsékletű megeresztés: 500-650 fok, S megeresztés, jó átfogó mechanikai tulajdonságokkal. Fogaskerekek, főtengelyek stb. készítésére használják.
03
Mi a normalizálás?
A normalizálás egy hőkezelés, amely javítja az acél szívósságát. Miután az acélelemet 30-50 fokkal az Ac3 hőmérséklet fölé melegítettük, egy ideig tartjuk, majd levegővel lehűtjük. A fő jellemzője, hogy a hűtési sebesség gyorsabb, mint az izzításnál és alacsonyabb, mint az oltásnál. A normalizálás során az acél kristályszemcséi kissé gyorsabb hűtéssel finomíthatók, nem csak kielégítő szilárdságot érnek el, hanem jelentősen javítják a szívósságot (AKV érték), csökkentik az alkatrészek repedési hajlamát. Néhány alacsony ötvözetű melegen hengerelt acéllemez után az alacsony ötvözetű acél kovácsolás és öntvény normalizálódik, az anyag átfogó mechanikai tulajdonságai jelentősen javíthatók, és a vágási teljesítmény is javul.
A normalizálásnak a következő céljai és felhasználási területei vannak:
① A hipoeutektoid acél esetében a normalizálást az öntvények, kovácsolt anyagok és hegesztések túlhevült durvaszemcsés szerkezetének és Widmanstatten szerkezetének, valamint a hengerelt anyagok sávos szerkezetének megszüntetésére használják; szemek finomítása; és oltás előtt előhőkezelésként használható.
② A hipereutektoid acél esetében a normalizálás megszüntetheti a retikuláris másodlagos cementitet és finomítja a perlitet, ami nemcsak javítja a mechanikai tulajdonságokat, hanem megkönnyíti a későbbi szferoidizáló izzítást is.
③ Alacsony szén-dioxid-kibocsátású mélyhúzó vékony acéllemezeknél a normalizálás megszüntetheti a szabad cementitet a szemcsehatárokon, hogy javítsa mélyhúzási tulajdonságaikat.
④ Alacsony szén-dioxid-kibocsátású acél és alacsony szén-dioxid-tartalmú, gyengén ötvözött acél esetén használja a normalizálást, hogy finomabb, pelyhes perlit szerkezetet kapjon, növelje a keménységet HB140-190 értékre, elkerülje a "tapadó kés" jelenségét a vágás során, és javítsa a javítást. megmunkálhatóság . Közepes széntartalmú acél esetén, ha mind a normalizálás, mind az izzítás használható, gazdaságosabb és kényelmesebb a normalizálás használata.
⑤ A közönséges közepes széntartalmú szerkezeti acélok esetében az oltás és a magas hőmérsékletű temperálás helyett a normalizálás használható, ha a mechanikai tulajdonságok nem magasak, ami nemcsak könnyen kezelhető, hanem stabilizálja az acél szerkezetét és méretét is.
⑥ A magas hőmérsékleten (150-200 fokkal Ac3 felett) történő normalizálás csökkentheti az öntvények és kovácsolt anyagok összetételének szétválását a magas hőmérsékleten tapasztalható nagy diffúziós sebesség miatt. A durva szemcséket a magas hőmérsékleten történő normalizálás után egy második alacsonyabb hőmérsékleten történő utólagos normalizálással lehet finomítani.
⑦ Egyes gőzturbinákban és kazánokban használt alacsony és közepes széntartalmú ötvözött acélok esetében gyakran alkalmaznak normalizálást a bainit szerkezetének kialakításához, majd magas hőmérsékleten temperálják. Jó kúszási ellenállással rendelkezik, ha 400-550 fokon használják.
⑧ Az acél alkatrészek és acéltermékek mellett a normalizálást széles körben alkalmazzák a gömbgrafitos vas hőkezelésében is, hogy perlitmátrixot kapjanak, és javítsák a gömbgrafitos vas szilárdságát.
Mivel a normalizálást léghűtés jellemzi, a környezeti hőmérséklet, a halmozási mód, a légáramlás és a munkadarab mérete egyaránt hatással van a szerkezetre és a normalizálás utáni teljesítményre. A normalizált szerkezet az ötvözött acél osztályozási módszereként is használható. Általában az ötvözött acélokat a 25 mm átmérőjű minta 900 fokos hevítésével és léghűtésével nyert mikrostruktúra szerint perlitacélra, bainit acélra, martenzites acélra és ausztenites acélra osztják.
04
Mi az a lágyítás?
Az izzítás egy fémhőkezelési eljárás, amelynek során a fémet lassan egy bizonyos hőmérsékletre felmelegítik, megfelelő ideig tartják, majd megfelelő sebességgel lehűtik. Az izzítási hőkezelés teljes lágyításra, hiányos lágyításra és feszültségmentesítő lágyításra oszlik. Az izzított anyagok mechanikai tulajdonságai szakítóvizsgálattal vagy keménységvizsgálattal kimutathatók. Sok acélterméket izzított és hőkezelt állapotban szállítanak. A Rockwell keménységmérővel az acél keménysége mérhető. Vékonyabb acéllemezek, acélszalagok és vékonyfalú acélcsövek esetében felületi Rockwell keménységmérők használhatók a HRT keménységének mérésére. .
A lágyítás célja:
① Az acélöntés, kovácsolás, hengerlés és hegesztés által okozott különféle szerkezeti hibák és maradékfeszültségek javítása vagy megszüntetése, valamint a munkadarabok deformációjának és repedésének megakadályozása.
② A vágáshoz lágyítsa meg a munkadarabot.
③ A szemcsék finomítása és a szerkezet javítása a munkadarab mechanikai tulajdonságainak javítása érdekében.
④ Szervezeti előkészületek a végső hőkezeléshez (hűtés, temperálás).
A leggyakrabban használt hőkezelési eljárások a következők:
① Teljesen izzított. A gyenge mechanikai tulajdonságokkal rendelkező durva túlhevített szerkezet finomítására szolgál közepes és alacsony széntartalmú acél öntése, kovácsolása és hegesztése után. Melegítse fel a munkadarabot 30-50 fokkal az a hőmérséklet fölé, amelyen a ferrit teljesen ausztenitté alakul, tartsa melegen egy ideig, majd lassan hűtse le a kemencével. A hűtési folyamat során az ausztenit újra átalakul, és vékonyabbá teszi az acélszerkezetet.
② Szferoidizáló izzítás. A szerszámacél és a csapágyacél nagy keménységének csökkentésére szolgál kovácsolás után. A munkadarabot 20-40 fokkal felmelegítik annál a hőmérsékletnél, amelynél az acél ausztenit képződni kezd, majd a hőkezelés után lassan lehűtik. A hűtési folyamat során a perlitben lévő lamellás cementit gömb alakúvá válik, ezáltal csökken a keménység.
③ Izoterm izzítás. Egyes, magas nikkel- és krómtartalmú ötvözött szerkezeti acélok nagy keménységének csökkentésére használják vágás céljából. Általában először gyorsabban lehűtik az ausztenit leginstabilabb hőmérsékletére, és az ausztenit megfelelő ideig troosztittá vagy szorbittá alakul, és a keménység csökkenthető.
④ Újrakristályosítási izzítás. A fémhuzal és vékony lemez keményedési jelenségének (keménységnövekedés és plaszticitás csökkenés) kiküszöbölésére szolgál hideghúzás és hideghengerlés során. A hevítési hőmérséklet általában 50-150 fokkal alacsonyabb annál a hőmérsékletnél, amelynél az acél ausztenitképződni kezd. Csak így lehet kiküszöbölni a munkakeményítő hatást és meglágyítani a fémet.
⑤ Grafitizációs izzítás. A nagy mennyiségű cementitet tartalmazó öntöttvas jó plaszticitású temperöntvényvé alakítására szolgál. Az eljárás során az öntvényt körülbelül 950 fokra melegítik, bizonyos ideig melegen tartják, majd megfelelően lehűtik, hogy a cementit lebontva flokkuláló grafit csoportot képezzen.
⑥ Diffúziós izzítás. Az ötvözetöntvények kémiai összetételének homogenizálására és teljesítményük javítására szolgál. A módszer az, hogy az öntvényt olvadás nélkül a lehető legmagasabb hőmérsékletre hevítik, és hosszú ideig melegen tartják, majd lassan hűtik le, miután az ötvözetben a különböző elemek diffúziója egyenletesen oszlik el.
⑦ Stresszoldó izzítás. Acélöntvények és hegesztések belső feszültségének kiküszöbölésére szolgál. Azoknál a vas- és acéltermékeknél, amelyeket 100-200 fokkal az ausztenit képződésének kezdeti hőmérséklete alá hevítenek, a hőmegőrzést követő levegőben történő hűtés megszüntetheti a belső feszültséget
