Tepelné zpracování oceli. Druhy tepelného zpracování kovů

Tepelné zpracování oceli (MOT) je velmi důležitá konečná operace při výrobě dílů a nástrojů. Dává jim potřebné mechanické vlastnosti a zajišťuje normální provoz.

Dějiny

Mistři dlouho před našimi dobami používali různé metody kalení: ponořený vyhřívaný kovový proužek ve víně, olej, v prosté nebo slané vodě. Tato metoda je také zmíněna: kovář zahříval damaškovou dýku, pak namontoval svého koně a rychle se vrhl, ochlazoval produkt ve vzduchu.

V první polovině 19. století. druhy tepelného zpracování byly nedokonalé: tvrdá a křehká litina byla umístěna do nádoby s ledem, nalije se vrstvami cukru. Poté se nádrž zahřeje na 20 hodin a žehlička se změní na měkké a temperované železo.

Staré metody jsou doplněny o nové, zdokonalené, založené na vědeckých studiích tepelného zpracování. Například belgičtí odborníci vyvinuli technologii pro kalení prázdných nástrojů ve vakuu.

Definice

Tepelné zpracování kovů je soubor přísně postupných operací zahřívání, držení a následného ochlazování polotovarů nebo hotových výrobků v určitých režimech pro změnu jejich struktury a poskytnutí potřebných mechanických, fyzikálních, chemických a dalších vlastností. Základem tepelného zpracování jsou přeměny vnitřní struktury materiálů během ohřevu a následného chlazení.

Druhy tepelného zpracování

Rozhodujícími faktory, které ovlivňují výsledky údržby, jsou rychlost a teplota ohřevu, stejně jako doba vystavení ohřátému stavu a rychlosti chlazení. V závislosti na teplotních indikátorech a rychlosti chlazení výrobků se rozlišují následující stupně tepelného zpracování:

• žíhání;
• další normalizace;
• kalení a popouštění oceli.

Žíhání

Pro snížení tuhosti a zvýšení viskozity oceli, k dosažení chemické a strukturální rovnoměrnosti, k uvolnění vnitřních napětí, se provádí žíhání. Proces se skládá z ohřevu ocelových výrobků nad kritické body (s výjimkou rekrystalizačního žíhání) a následně při udržování teploty ohřevu následované pomalým chlazením (převážně s pecí). V závislosti na účelu rozlišujte následující režimy tepelného zpracování oceli:

• difúzní žíhání;
• kompletní a neúplné;
• izotermický;
• granulovaný perlit;
• rekrystalizací.

Difúzní žíhání

Také nazýváno homogenizace. Používá se pro velké odlitky z oceli, aby se snížila chemická heterogenita (segregace). V prvním stupni se zpracovaný materiál zahřeje na teploty 1050 až 1150 ° C Po zahřátí se inkubuje přibližně 10 až 15 hodin a poté se pomalu ochladí. Charakteristiky ocelí se zlepšují.

Plné žíhání

Tato technologie se používá k vytvoření jemně zrnité struktury ocelových výrobků zhotovených horkým lisováním, kováním, litím. Ocel se po úplném žíhání stává plastovým, měkkým, bez vnitřních napětí. Vnitřní (krystalická) struktura se stává homogenní, jemně zrnitá, skládá se z feritu a perlitu. Ocel je plně žíhána a připravena pro obrábění a následné vytvrzení. Proto se léčí převážně hypoeutektoidní oceli.

Tepelné zpracování oceli se provádí podle následujícího technického postupu: výrobky (nástřiky) se zahřejí na teploty vyšší než 30-50 ° C takzvaný kritický horní bod (ve vědě o materiálech označené jako Ac3), poté se pomalu ochlazují. Chlazení na teplotu 500-550 ° C nastává při následující rychlosti:

• u uhlíkových ocelí - 150-200 ° C za hodinu;
• pro legované - 50-75 ° C za hodinu.

Neúplné žíhání

Tato technologie tepelného zpracování oceli se aplikuje na hypeeutektoidní a proeutektoidní kovy pro snížení tuhosti, zmírnění vnitřních napětí a získání homogenní struktury. Postup je podroben výkovkám a výkovkám zpracovaným při teplotách, které nezpůsobují výrazný růst zrna.

Technický postup: ocel je ohřátá při teplotě nad spodním kritickým bodem (v grafech je označena Ac1) v teplotním rozmezí 740-750 ° C, udržuje se na této teplotě po určitou dobu, poté se pomalu ochlazuje.

Izotermické žíhání

Používá se pro výrobky vyrobené z legovaných ocelí při zahřátí na teplotu 20-30 ° C nad Ac3, expozici a rychlému ochlazení na teplotu 630-700 ° C. Předlitiny (výrobky) stárnou, dokud se austenit nerozloží, pak se ochladí na pozitivní teplotu. Po izotermickém žíhání má ocel podobné vlastnosti jako kovy vystavené úplnému žíhání. Tepelné zpracování kovů podle tohoto technického postupu má významnou výhodu - zkrácení doby zpracování.

Žíhání granulovaného perlitu

To je široce používán před obráběcím nástrojem eutektoid a proeutectoid legované a uhlíkové oceli. Materiál se ohřeje na 25-30 ° C nad QD a udržuje se po určitou dobu. Při teplotě 600 ° C se polotovar ochladí velmi pomalu (30 ° C za hodinu) společně s pecí a pak se přirozeně ochladí. Výsledkem je, že karbidy získají zrnitý (zaoblený) tvar a tvrdost se snižuje, což podporuje proces řezání kovu.

Rekrystalizace Žíhání

Druhým názvem je nízké žíhání. Tento proces přispívá k odstranění vnitřního namáhání a vytvrzování výrobků vyráběných válcováním za studena, tváření za studena, tažení a kalibrace (plechy, tyče, trubky, drát). Současně se materiál zahřeje na rekrystalizační teplotu při 50 až 100 ° C pod bod Ac1 (630-680 ° C), udržuje se a poté se přirozeně ochladí (ve vzduchu). Po rekrystalizačním žíhání se vytvoří homogenní struktura s malou tvrdostí.

Normalizace

Proces zahrnuje zahřívání kovů nad hodnoty Ac3 o 30-50 ° C, udržování v teplotním koridoru a následné chlazení ve vzduchu. Tepelné zpracování oceli metodou normalizace je ideální pro vytvoření jemně zrnité struktury, zvyšování pevnosti a houževnatosti, stejně jako pro snížení tuhosti před řezáním a vyrovnáváním konstrukce před následným tepelným zpracováním.

Struktura normalizované oceli se stává feriticko-perlitickými (nízkovroucí oceli) a podobnými sorbitolemi v přítomnosti feritu bez struktur (středně uhlíkové a nízkolegované oceli). Tvrdost perlitu závisí na tom, zda má tenkou nebo hrubou strukturu. Během normalizace, když je chlazení rychlejší, má perlit tenčí strukturu než při žíhání a vyšší tvrdost. Proto je normalizovaná ocel těžší než žíhání (150-300 HB). Normalizace ocelí válcovaných za tepla na rozdíl od žíhání zvyšuje odolnost výrobků proti křehkým zlomům a poskytuje vysoký výkon při obrábění.

Ocelové prázdniny

Používá se k vyhlazení vnitřního namáhání. krystalová mřížka a snížit tuhost kovů, stejně jako zvýšit houževnatost vytvrzené výrobky. Přidělit:

• vysoké;
• médium;
• nízká dovolená.

Vysoké temperování se provádí při teplotě 500-650 ° C s hladkým chlazením. S této oceli získá strukturu sorbitolu, která zajišťuje eliminaci vnitřních napětí. Konstrukční, uhlíkové a legované oceli, z nichž jsou vyrobeny hřídele, ozubená kola a další, jsou vystaveny tomuto typu popouštění. Charakteristiky ocelí mají větší pevnost, tažnost a houževnatost s dostatečnou tvrdostí.

Průměrné temperování se provádí při teplotě 350-450 ° C, udržuje se na určitou dobu a ochladí se. Tímto temperováním se martenzit mění na troštitou, tvrdost oceli klesá na asi 400 HB a viskozita se významně zvyšuje. Aplikujte (po kalení) temperování na ošetření pružin, pružin, matric a dalších výrobků pracujících při mírném nárazovém zatížení.

Nízké temperování se provádí v teplotním rozsahu 150-250 ° C, udržuje se a ochladí. V tomto případě se vytvoří struktura uvolněného martenzitu. Proto se vnitřní napětí v produktu snižuje, viskozita se poněkud zvyšuje a zářivá křehkost zmizí a tvrdost se prakticky nemění. Aplikujte také na řezání měřicí nástroje které musí být tvrdé a nejsou křehké, mají vysokou odolnost proti opotřebení, včetně u cementovaných výrobků.

Závěr

Tepelné zpracování oceli je nedílnou fází výroby většiny kovových výrobků. Díky široké škále technických procesů je možné získat materiály s požadovanými vlastnostmi.