Heat treatment ng mga haluang metal. Mga uri ng paggamot sa init

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 10:43

Ang heat treatment ng mga alloy ay mahalagang bahagi ng proseso ng produksyon ng ferrous at non-ferrous metalurgy. Bilang resulta ng pamamaraang ito, ang mga metal ay maaaring baguhin ang kanilang mga katangian sa mga kinakailangang halaga. Sa artikulong ito, isasaalang-alang natin ang mga pangunahing uri ng heat treatment na ginagamit sa modernong industriya.

Essence ng heat treatment

Sa panahon ng paggawa ng mga semi-finished na produkto, ang mga bahagi ng metal ay pinainit upang mabigyan sila ng mga gustong katangian (lakas, paglaban sa kaagnasan at pagkasira, atbp.). Ang heat treatment ng mga haluang metal ay isang hanay ng mga artipisyal na ginawang proseso kung saan nangyayari ang mga pagbabago sa istruktura at pisikal at mekanikal sa mga haluang metal sa ilalim ng impluwensya ng mataas na temperatura, ngunit ang kemikal na komposisyon ng sangkap ay napanatili.

Layunin ng heat treatment

Ang mga produktong metal na ginagamit araw-araw sa lahat ng sektor ng pambansang ekonomiya ay dapat matugunan ang mataas na mga kinakailangan para sa resistensya sa pagsusuot. Ang metal, bilang isang hilaw na materyal, ay kailangang palakasin sa mga kinakailangang katangian ng pagganap, na maaaringmalantad sa mataas na temperatura. Ang heat treatment ng mga haluang metal na may mataas na temperatura ay nagbabago sa paunang istraktura ng isang substansiya, muling namamahagi ng mga sangkap na bumubuo nito, binabago ang laki at hugis ng mga kristal. Ang lahat ng ito ay humahantong sa pagliit ng panloob na stress ng metal at sa gayon ay pinapataas ang pisikal at mekanikal na mga katangian nito.

Mga uri ng heat treatment

Ang heat treatment ng mga metal na haluang metal ay bumaba sa tatlong simpleng proseso: pag-init ng hilaw na materyal (semi-finished na produkto) sa nais na temperatura, pinapanatili ito sa ilalim ng tinukoy na mga kondisyon para sa kinakailangang oras at mabilis na paglamig. Sa modernong produksyon, ilang uri ng heat treatment ang ginagamit, na naiiba sa ilang teknolohikal na feature, ngunit ang proseso ng algorithm sa pangkalahatan ay nananatiling pareho sa lahat ng dako.

Ayon sa paraan ng pagsasagawa ng heat treatment, mayroong mga sumusunod na uri:

• Thermal (hardening, tempering, annealing, aging, cryogenic treatment).
• Thermo-mechanical treatment ay nagsasangkot ng mataas na temperatura na paggamot na sinamahan ng mekanikal na pagkilos sa haluang metal.
• Ang Chemico-thermal ay kinabibilangan ng heat treatment ng metal, na sinusundan ng pagpapayaman sa ibabaw ng produkto na may mga elementong kemikal (carbon, nitrogen, chromium, atbp.).

Pagsusubo

Angay isang proseso ng pagmamanupaktura kung saan ang mga metal at haluang metal ay pinainit sa isang paunang natukoy na temperatura, at pagkatapos, kasama ng furnace kung saan naganap ang pamamaraan, natural na lumamig nang napakabagal. Bilang resulta ng pagsusubo, posible na alisin ang mga inhomogeneities ng komposisyon ng kemikalsangkap, mapawi ang panloob na stress, makamit ang isang butil-butil na istraktura at pagbutihin ito bilang tulad, pati na rin bawasan ang katigasan ng haluang metal upang mapadali ang karagdagang pagproseso nito. Mayroong dalawang uri ng pagsusubo: pagsusubo ng una at pangalawang uri.

Ang first-class annealing ay nagpapahiwatig ng heat treatment, bilang resulta kung saan kaunti o walang pagbabago sa phase state ng alloy. Mayroon din itong sariling mga varieties: homogenized - ang temperatura ng pagsusubo ay 1100-1200, sa ilalim ng naturang mga kondisyon ang mga haluang metal ay pinananatiling 8-15 na oras, ang recrystallization (sa t 100-200) na pagsusubo ay ginagamit para sa riveted steel, iyon ay, deformed na. pagiging malamig.

Ang pagsusubo ng pangalawang uri ay humahantong sa mga makabuluhang pagbabago sa bahagi ng haluang metal. Mayroon din itong ilang uri:

• Full annealing - pag-init ng haluang metal 30-50 sa itaas ng kritikal na temperatura na marka na katangian ng sangkap na ito at paglamig sa tinukoy na rate (200 / oras - carbon steel, 100 / oras at 50 / oras - mababang haluang metal at mataas -alloy steels, ayon sa pagkakabanggit).
• Hindi kumpleto - pag-init hanggang sa kritikal na punto at mabagal na paglamig.
• Diffusion - temperatura ng pagsusubo 1100-1200.
• Isothermal - nangyayari ang pag-init sa parehong paraan tulad ng buong pagsusubo, gayunpaman, pagkatapos nito, ang mabilis na paglamig ay isinasagawa sa isang temperatura na bahagyang mas mababa sa kritikal at iniiwan upang lumamig sa hangin.
• Normalized - kumpletong pagsusubo na may kasunod na paglamig ng metal sa hangin, at hindi sa furnace.

Pagpatigas

Ang tempering ay pagmamanipulana may isang haluang metal, ang layunin nito ay upang makamit ang isang martensitic transformation ng metal, na binabawasan ang ductility ng produkto at pinatataas ang lakas nito. Ang pagsusubo, pati na rin ang pagsusubo, ay nagsasangkot ng pag-init ng metal sa isang hurno sa itaas ng kritikal na temperatura sa temperatura ng pagsusubo, ang pagkakaiba ay nakasalalay sa mas mataas na rate ng paglamig na nangyayari sa likidong paliguan. Depende sa metal at maging sa hugis nito, iba't ibang uri ng hardening ang ginagamit:

• Pagpatigas sa parehong kapaligiran, iyon ay, sa parehong paliguan na may likido (tubig para sa malalaking bahagi, langis para sa maliliit na bahagi).
• Paputol-putol na pagpapatigas - nagaganap ang paglamig sa dalawang magkasunod na yugto: una sa isang likido (mas matalas na coolant) hanggang sa temperaturang humigit-kumulang 300, pagkatapos ay sa hangin o sa ibang oil bath.
• Stepped - kapag ang produkto ay umabot sa hardening temperature, pinapalamig ito ng ilang oras sa mga tinunaw na asin, na sinusundan ng paglamig sa hangin.
• Isothermal - ang teknolohiya ay halos kapareho sa step hardening, naiiba lamang sa tagal ng paghawak ng produkto sa temperatura ng martensitic transformation.
• Ang self-tempering hardening ay naiiba sa iba pang mga uri dahil ang pinainit na metal ay hindi ganap na pinalamig, na nag-iiwan ng mainit na lugar sa gitna ng bahagi. Bilang resulta ng pagmamanipula na ito, ang produkto ay nakakakuha ng mga katangian ng mas mataas na lakas sa ibabaw at mataas na lagkit sa gitna. Ang kumbinasyong ito ay mahalaga para sa mga instrumentong percussion (martilyo, pait, atbp.)

Bakasyon

Ang Tempering ay ang huling yugto ng heat treatment ng mga alloy, na tumutukoyang huling istraktura ng metal. Ang pangunahing layunin ng tempering ay upang mabawasan ang brittleness ng isang produktong metal. Ang prinsipyo ay painitin ang bahagi sa temperaturang mas mababa sa kritikal na temperatura at palamig ito. Dahil maaaring mag-iba ang mga heat treatment mode at ang cooling rate ng mga produktong metal para sa iba't ibang layunin, may tatlong uri ng tempering:

• Mataas - ang heating temperature ay mula 350-600 hanggang sa isang value na mas mababa sa kritikal. Ang pamamaraang ito ay kadalasang ginagamit para sa mga istrukturang metal.
• Katamtaman - heat treatment sa t 350-500, karaniwan para sa mga produktong spring at spring.
• Mababa - ang heating temperature ng produkto ay hindi mas mataas sa 250, na nagbibigay-daan upang makamit ang mataas na lakas at wear resistance ng mga bahagi.

Pagtanda

Ang Ang pagtanda ay ang heat treatment ng mga haluang metal, na nagiging sanhi ng mga proseso ng pagkabulok ng isang supersaturated na metal pagkatapos ng pagsusubo. Ang resulta ng pagtanda ay isang pagtaas sa mga limitasyon ng katigasan, ani at lakas ng tapos na produkto. Hindi lamang ang cast iron ay napapailalim sa pag-iipon, kundi pati na rin ang mga non-ferrous na metal, kabilang ang madaling ma-deform na mga aluminyo na haluang metal. Kung ang isang produktong metal na napapailalim sa hardening ay pinananatili sa normal na temperatura, ang mga proseso ay nangyayari sa loob nito na humahantong sa isang kusang pagtaas ng lakas at pagbaba ng ductility. Ito ay tinatawag na natural na pagtanda ng metal. Kung gagawin ang parehong pagmamanipula sa mataas na temperatura, tatawagin itong artificial aging.

Cryogenic treatment

Mga pagbabago sa istruktura ng mga haluang metal,na nangangahulugan na ang kanilang mga pag-aari ay maaaring makamit hindi lamang sa pamamagitan ng mataas, kundi pati na rin ng napakababang temperatura. Ang thermal treatment ng mga haluang metal sa t mas mababa sa zero ay tinatawag na cryogenic. Ang teknolohiyang ito ay malawakang ginagamit sa iba't ibang sektor ng pambansang ekonomiya bilang pandagdag sa mga high-temperature heat treatment, dahil maaari nitong makabuluhang bawasan ang gastos ng mga proseso ng thermal hardening.

Cryogenic na paggamot ng mga haluang metal ay isinasagawa sa t -196 sa isang espesyal na cryogenic processor. Ang teknolohiyang ito ay maaaring makabuluhang taasan ang buhay ng serbisyo ng machined na bahagi at mga anti-corrosion na katangian, pati na rin alisin ang pangangailangan para sa muling paggamot.

Thermo-mechanical treatment

Isang bagong paraan ng pagpoproseso ng mga haluang metal ay pinagsasama ang pagpoproseso ng mga metal sa mataas na temperatura sa mekanikal na pagpapapangit ng mga produkto na nasa isang plastik na estado. Ang Thermomechanical treatment (TMT) ayon sa paraan ng pagkumpleto ay maaaring may tatlong uri:

• Low-temperature TMT ay binubuo ng dalawang yugto: plastic deformation na sinusundan ng quenching at tempering ng bahagi. Ang pangunahing pagkakaiba mula sa iba pang mga uri ng TMT ay ang temperatura ng pag-init hanggang sa austenitic na estado ng haluang metal.
• Ang mataas na temperatura na TMT ay nagsasangkot ng pag-init ng isang haluang metal sa isang martensitic na estado kasama ng plastic deformation.
• Preliminary - ginagawa ang deformation sa t 20, na sinusundan ng hardening at tempering ng metal.

Chemical-thermal treatment

Baguhin ang istraktura at katangian ng mga haluang metalposible rin ito sa tulong ng chemical-thermal treatment, na pinagsasama ang thermal at chemical effect sa mga metal. Ang pinakalayunin ng pamamaraang ito, bilang karagdagan sa pagbibigay ng tumaas na lakas, katigasan, at pagsusuot ng resistensya sa produkto, ay upang magbigay din ng acid resistance at fire resistance sa bahagi. Kasama sa pangkat na ito ang mga sumusunod na uri ng heat treatment:

• Isinasagawa ang pagsemento upang bigyan ang ibabaw ng produkto ng karagdagang lakas. Ang kakanyahan ng pamamaraan ay upang mababad ang metal na may carbon. Maaaring gawin ang carburizing sa dalawang paraan: solid at gas carburizing. Sa unang kaso, ang naprosesong materyal, kasama ang karbon at ang activator nito, ay inilalagay sa isang pugon at pinainit sa isang tiyak na temperatura, na sinusundan ng paghawak nito sa kapaligirang ito at paglamig. Sa kaso ng gas carburizing, ang produkto ay pinainit sa oven hanggang 900 sa ilalim ng tuluy-tuloy na stream ng carbonaceous gas.
• Ang Nitriding ay isang chemical-thermal treatment ng mga produktong metal sa pamamagitan ng pagbababad sa ibabaw ng mga ito sa nitrogen environment. Ang resulta ng pamamaraang ito ay pagtaas ng tensile strength ng bahagi at pagtaas ng corrosion resistance nito.
• Ang Cyanidation ay ang saturation ng metal na may nitrogen at carbon sa parehong oras. Ang medium ay maaaring likido (tunaw na carbon at nitrogen-containing s alts) at gas.
• Ang Diffusion plating ay isang modernong paraan ng pagbibigay ng heat resistance, acid resistance at wear resistance sa mga produktong metal. Ang ibabaw ng naturang mga haluang metal ay puspos ng iba't ibang metal (aluminum, chromium) at metalloids (silicon, boron).

Mga Tampokheat treatment ng cast iron

Ang mga cast iron alloy ay sumasailalim sa heat treatment gamit ang isang bahagyang naiibang teknolohiya kaysa sa mga non-ferrous na metal alloy. Ang cast iron (gray, high-strength, alloyed) ay sumasailalim sa mga sumusunod na uri ng heat treatment: annealing (sa t 500-650), normalization, hardening (continuous, isothermal, surface), tempering, nitriding (gray cast irons), aluminizing (pearlitic cast irons), chromium plating. Ang lahat ng mga pamamaraan na ito bilang isang resulta ay makabuluhang nagpapabuti sa mga katangian ng mga panghuling produkto ng cast iron: taasan ang buhay ng serbisyo, alisin ang posibilidad ng mga bitak sa panahon ng paggamit ng produkto, dagdagan ang lakas at init na resistensya ng cast iron.

Heat treatment ng non-ferrous alloy

Ang mga non-ferrous na metal at haluang metal ay may iba't ibang katangian sa isa't isa, samakatuwid ang mga ito ay pinoproseso sa pamamagitan ng iba't ibang pamamaraan. Kaya, ang mga tansong haluang metal ay sumasailalim sa recrystallization annealing upang mapantayan ang komposisyon ng kemikal. Para sa tanso, ang teknolohiya ng pagsusubo sa mababang temperatura (200-300) ay ibinigay, dahil ang haluang ito ay madaling kapitan ng kusang pag-crack sa isang mahalumigmig na kapaligiran. Ang tanso ay sumasailalim sa homogenization at pagsusubo sa t hanggang 550. Ang magnesiyo ay na-annealed, na-quench at sumasailalim sa artipisyal na pagtanda (hindi nangyayari ang natural na pag-iipon para sa quenched magnesium). Ang aluminyo, tulad ng magnesiyo, ay sumasailalim sa tatlong paraan ng paggamot sa init: pagsusubo, pagpapatigas at pagtanda, pagkatapos kung saan ang mga haluang metal na gawa sa aluminyo ay makabuluhang nagpapataas ng kanilang lakas. Kasama sa pagproseso ng mga titanium alloy ang: recrystallization annealing, hardening, aging, nitriding at carburizing.

CV

Ang heat treatment ng mga metal at alloy ay ang pangunahing teknolohikal na proseso sa parehong ferrous at non-ferrous na metalurhiya. Ang mga modernong teknolohiya ay may iba't ibang paraan ng paggamot sa init upang makamit ang ninanais na mga katangian ng bawat uri ng naprosesong haluang metal. Ang bawat metal ay may sariling kritikal na temperatura, na nangangahulugan na ang paggamot sa init ay dapat isagawa na isinasaalang-alang ang mga katangian ng istruktura at physico-kemikal ng sangkap. Sa bandang huli, hindi lang nito makakamit ang ninanais na mga resulta, kundi pati na rin makabuluhang i-streamline ang mga proseso ng produksyon.