Steel annealing bilang isang uri ng heat treatment. Teknolohiya ng metal

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2024-01-02 14:03

Paglikha ng mga bagong materyales at pagkontrol sa kanilang mga katangian ay ang sining ng teknolohiyang metal. Ang isa sa mga tool nito ay heat treatment. Ginagawang posible ng mga prosesong ito na baguhin ang mga katangian at, nang naaayon, ang mga lugar ng paggamit ng mga haluang metal. Ang steel annealing ay isang malawakang ginagamit na opsyon para sa pag-aalis ng mga depekto sa pagmamanupaktura sa mga produkto, pagpapataas ng kanilang lakas at pagiging maaasahan.

Iproseso ang mga gawain at ang mga uri nito

Isinasagawa ang annealing operation sa layuning:

• optimization ng intracrystalline na istraktura, pagkakasunud-sunod ng mga alloying elements;
• minimizing internal distortion at stress dahil sa mabilis na pagbabago ng temperatura ng proseso;
• pagtaas ng pliability ng mga bagay para sa kasunod na pagputol.

Ang klasikong operasyon ay tinatawag na "full annealing", gayunpaman, mayroong isang bilang ng mga uri nito, depende sa mga tinukoy na katangian at mga katangian ng mga gawain: hindi kumpleto, mababa, pagsasabog (homogenization),isothermal, recrystallization, normalization. Ang lahat ng mga ito ay magkatulad sa prinsipyo, gayunpaman, ang mga mode ng heat treatment ng mga bakal ay malaki ang pagkakaiba.

Heat treatment batay sa chart

Lahat ng pagbabago sa ferrous metallurgy, na batay sa laro ng mga temperatura, ay malinaw na tumutugma sa diagram ng iron-carbon alloys. Ito ay isang visual aid para sa pagtukoy ng microstructure ng carbon steels o cast irons, pati na rin ang mga transformation point ng mga istraktura at ang kanilang mga feature sa ilalim ng impluwensya ng heating o cooling.

Ang teknolohiyang metal ay kinokontrol ang lahat ng uri ng pagsusubo ng mga carbon steel gamit ang iskedyul na ito. Para sa hindi kumpleto, mababa, at gayundin para sa recrystallization, ang "nagsisimula" na mga halaga ng temperatura ay ang linya ng PSK, lalo na ang kritikal na punto nito Ac₁. Ang buong pagsusubo at normalisasyon ng bakal ay thermally oriented sa GSE diagram line, ang mga kritikal na punto nito Ac₃ at Ac_{m. Malinaw ding itinatatag ng diagram ang koneksyon ng isang partikular na paraan ng paggamot sa init sa uri ng materyal sa mga tuntunin ng nilalaman ng carbon at ang kaukulang posibilidad ng pagpapatupad nito para sa isang partikular na haluang metal.}

Buong pagsusubo

Mga bagay: mga casting at forging mula sa hypoeutectoid alloy, habang ang komposisyon ng bakal ay dapat punan ang carbon sa halagang hanggang 0.8%.

Target:

• maximum na pagbabago sa microstructure na nakuha sa pamamagitan ng casting at hot pressure, na nagdadala ng hindi homogenous na coarse-grained ferrite-pearlite na komposisyon sa isang homogeneous fine-grained;
• pagbabawas ng tigas at pagtaas ng ductility para sa karagdagang pagprosesopagputol.

Teknolohiya. Ang temperatura ng pagsusubo ng bakal ay 30-50˚С na mas mataas kaysa sa kritikal na punto Ac_{3. Kapag naabot ng metal ang tinukoy na mga katangian ng thermal, pinananatili sila sa antas na ito sa loob ng ilang panahon, na nagbibigay-daan upang makumpleto ang lahat ng kinakailangang pagbabago. Ang malalaking perlitic at ferritic na butil ay ganap na nagbabago sa austenite. Ang susunod na yugto ay ang mabagal na paglamig kasama ng isang hurno, kung saan ang ferrite at pearlite ay muling nahihiwalay sa austenite, na may pinong butil at isang pare-parehong istraktura.}

Ang kumpletong pagsusubo ng bakal ay nagbibigay-daan upang maalis ang pinakamahirap na panloob na mga depekto, gayunpaman, ito ay napakahaba at masinsinang enerhiya.

Hindi kumpletong pagsusubo

Mga bagay: hypoeutectoid steels na walang malubhang internal inhomogeneities.

Layunin: Paggiling at paglambot ng mga butil ng perlite, nang hindi binabago ang ferritic base.

Teknolohiya. Pag-init ng metal sa mga temperaturang bumabagsak sa pagitan ng mga kritikal na punto Ac₁ at Ac_{3. Ang pagkakalantad ng mga blangko sa pugon na may matatag na mga katangian ay nakakatulong sa pagkumpleto ng mga kinakailangang proseso. Ang paglamig ay ginagawa nang dahan-dahan, kasama ang oven. Sa output, ang parehong pearlite-ferrite fine-grained na istraktura ay nakuha. Sa ganoong thermal effect, ang pearlite ay nagiging pinong butil, habang ang ferrite ay nananatiling hindi nagbabagong mala-kristal, at maaari lamang magbago sa istruktura, at nakakagiling din.}

Ang hindi kumpletong pagsusubo ng bakal ay nagbibigay-daan sa iyo na balansehin ang panloob na estado at mga katangian ng mga simpleng bagay, ito ay mas kaunting enerhiya.

Mababa ang pagsusubo(recrystallization)

Mga bagay: lahat ng uri ng rolled carbon steel, alloy steel na may carbon content sa loob ng 0.65% (halimbawa, ball bearings), mga bahagi at blangko na gawa sa mga non-ferrous na metal na walang malubhang internal na depekto, ngunit kailangan low-energy correction.

Target:

• pag-alis ng mga panloob na stress at pagtigas dahil sa impluwensya ng parehong malamig at mainit na deformation;
• alisin ang mga negatibong epekto ng hindi pantay na paglamig ng mga welded structure, dagdagan ang plasticity at lakas ng mga seams;
• ginagawa ang microstructure ng mga produktong non-ferrous metalurgy na magkatulad;
• spheroidization ng lamellar pearlite - nagbibigay ito ng granular na hugis.

Teknolohiya.

Ang mga bahagi ay pinainit ng 50-100˚C sa ibaba ng kritikal na punto Ac_{1. Sa ilalim ng impluwensya ng gayong mga impluwensya, ang mga maliliit na pagbabago sa loob ay inaalis. Ang buong teknolohikal na proseso ay tumatagal ng mga 1-1.5 na oras. Tinatayang mga saklaw ng temperatura para sa ilang materyal:}

1. Carbon steel at tansong haluang metal - 600-700˚C.
2. Mga nickel alloy - 800-1200˚C.
3. Mga haluang metal na aluminyo - 300-450˚C.

Ang pagpapalamig ay ginagawa sa hangin. Para sa martensitic at bainitic steels, ang teknolohiyang metal ay nagbibigay ng ibang pangalan para sa prosesong ito - mataas na tempering. Ito ay isang simple at abot-kayang paraan upang mapabuti ang mga katangian ng mga bahagi at istruktura.

Homogenization (diffusion annealing)

Mga bagay: malalaking produkto ng pag-cast, lalo na ng mga pag-casthaluang metal na bakal.

Layunin: pare-parehong pamamahagi ng mga atom ng mga elemento ng alloying sa mga crystal lattice at ang buong volume ng ingot bilang resulta ng high-temperature diffusion; pinapalambot ang istraktura ng workpiece, binabawasan ang katigasan nito bago isagawa ang mga kasunod na teknolohikal na operasyon.

Teknolohiya. Ang materyal ay pinainit sa mataas na temperatura ng 1000-1200˚С. Ang mga matatag na katangian ng thermal ay dapat mapanatili sa loob ng mahabang panahon - mga 10-15 na oras, depende sa laki at pagiging kumplikado ng istraktura ng cast. Sa pagkumpleto ng lahat ng mga yugto ng pagbabago sa mataas na temperatura, ang mabagal na paglamig ay susunod.

Isang labor-intensive ngunit lubos na epektibong proseso para sa pag-level ng microstructure ng malalaking istruktura.

Isothermal annealing

Mga bagay: carbon steel sheet, alloy at high alloy na produkto.

Layunin: Pagpapabuti ng microstructure, pag-alis ng mga panloob na depekto sa mas kaunting oras.

Teknolohiya. Ang metal ay unang pinainit hanggang sa ganap na mga temperatura ng pagsusubo at ang oras na kinakailangan para sa pagbabago ng lahat ng mga umiiral na istruktura sa austenite ay pinananatili. Pagkatapos ay dahan-dahang palamig sa pamamagitan ng paglulubog sa mainit na asin. Sa pag-abot sa init sa 50-100˚C sa ibaba ng Ac_{1 point, inilalagay ito sa isang furnace upang mapanatili ito sa antas na ito para sa oras na kinakailangan para sa kumpletong pagbabago ng austenite sa pearlite at cementite. Ang huling paglamig ay nagaganap sa hangin.}

Ang pamamaraan ay nagbibigay-daan sa iyo upang makamit ang mga kinakailangang katangian ng mga blangko ng haluang metal, habang nakakatipid ng oras, kung ihahambing sa buongpagsusubo.

Normalization

Mga bagay: mga casting, forging at mga bahaging gawa sa low carbon, medium carbon at low alloy steel.

Layunin: upang i-streamline ang panloob na estado, ibigay ang nais na katigasan at lakas, pagbutihin ang panloob na estado bago ang mga kasunod na yugto ng heat treatment at cutting.

Teknolohiya. Ang bakal ay pinainit sa mga temperatura na bahagyang nasa itaas ng linya ng GSE at ang mga kritikal na punto nito, na hinahawakan at pinalamig sa hangin. Kaya, ang bilis ng pagkumpleto ng mga proseso ay tumataas. Gayunpaman, gamit ang pamamaraang ito, posible na makamit ang isang nakapangangatwiran na kalmado na istraktura lamang kapag ang komposisyon ng bakal ay tinutukoy ng carbon sa halagang hindi hihigit sa 0.4%. Sa pagtaas ng dami ng carbon, ang pagtaas ng katigasan ay nagaganap. Ang parehong bakal pagkatapos ng normalisasyon ay may mas malaking katigasan kasama ang pantay na pagitan ng mga pinong butil. Ang pamamaraan ay nagbibigay-daan upang makabuluhang taasan ang paglaban ng mga haluang metal sa pagkasira at ang ductility ng pagputol.

Posibleng mga depekto sa pagsusubo

Sa panahon ng pagganap ng mga pagpapatakbo ng heat treatment, kinakailangang sumunod sa mga tinukoy na mode ng pag-init at paglamig ng temperatura. Sa kaso ng paglabag sa mga kinakailangan, iba't ibang mga depekto ang maaaring mangyari.

1. Oxidation ng surface layer at ang pagbuo ng scale. Sa panahon ng operasyon, ang mainit na metal ay tumutugon sa atmospheric oxygen, na humahantong sa pagbuo ng sukat sa ibabaw ng workpiece. Upang linisin nang mekanikal o gamitmga espesyal na kemikal.
2. Carbon burn. Nangyayari rin ito bilang resulta ng impluwensya ng oxygen sa mainit na metal. Ang pagbaba sa dami ng carbon sa ibabaw na layer ay humahantong sa pagbaba sa mekanikal at teknolohikal na mga katangian nito. Upang maiwasan ang mga prosesong ito, ang pagsusubo ng bakal ay dapat isagawa kasabay ng pagpasok ng mga proteksiyon na gas sa pugon, ang pangunahing gawain nito ay upang maiwasan ang pakikipag-ugnayan ng haluang metal sa oxygen.
3. Overheating. Ito ay bunga ng matagal na pagkakalantad sa oven sa mataas na temperatura. Nagreresulta ito sa labis na paglaki ng butil, ang pagkuha ng isang hindi magkakatulad na istraktura ng magaspang na butil, at pagtaas ng brittleness. Upang maitama ng isa pang buong hakbang sa pagsusubo.
4. Nasunog. Nangyayari bilang resulta ng paglampas sa mga pinahihintulutang halaga ng pag-init at pagkakalantad, humahantong sa pagkasira ng mga bono sa pagitan ng ilang mga butil, ganap na nasisira ang buong istraktura ng metal at hindi napapailalim sa pagwawasto.

Upang maiwasan ang mga pagkabigo, mahalagang gawin ang mga gawain sa heat treatment nang tumpak, magkaroon ng mga propesyonal na kasanayan at mahigpit na kontrolin ang proseso.

Ang steel annealing ay isang napakahusay na teknolohiya para sa pagdadala ng microstructure ng mga bahagi ng anumang kumplikado at komposisyon sa pinakamainam na panloob na istraktura at kondisyon, na kinakailangan para sa mga susunod na yugto ng mga thermal influence, pagputol at paglalagay ng istraktura sa operasyon.