Melyek a négy acélhözkezelés?

A hőkezelés kritikus folyamat az acélgyártásban és a feldolgozásban, mivel módosítja az acél mikroszerkezetét a kívánt mechanikai tulajdonságok, például keménység, szilárdság, szilárdság és rugalmasság elérése érdekében. A különféle hőkezelési technikák közül négy alapvető folyamat képezi az acélkondicionálás gerincét: lágyítás, normalizálás, oltás és edzés, valamint a felületi keményedés. Mindegyik különálló célt szolgál, és meghatározott alkalmazásokhoz igazodik, biztosítva, hogy az acél optimálisan teljesítse a tervezett használatát.
1. Lágyítás: lágyulás és homogenizálás
Az izzítás egy olyan hőkezelési folyamat, amelynek célja az acél lágyítása, a megmunkálhatóság javítása és a belső feszültségek csökkentése. Három kulcsfontosságú lépést foglal magában: az acél egy meghatározott hőmérsékletre melegítését (általában a kritikus hőmérséklete fölé, ahol a mikroszerkezet austenitré alakul), ezen a hőmérsékleten tartva elegendő időig tartja azt, hogy biztosítsa az egyenletes fűtést, majd lassan lehűti -} általában a kemencében vagy egy ellenőrzött környezetben.
A lágyítás elsődleges célja az acél mikroszerkezetének finomítása. Például, ha az acél munkája - megkeményedett (hideg munka, például gördülés vagy kovácsolás erősítve), akkor az izzítás visszanyeri rugalmasságát azáltal, hogy lehetővé teszi a szemek számára, hogy újraorientáltak és egységesebb szerkezetgé váljanak. Ezenkívül kiküszöböli a hegesztés, öntés vagy megmunkálás által okozott belső feszültségeket, amelyek megszakításhoz vagy repedéshez vezethetnek, ha nem hagyják.
Számos típusú izzítás létezik, mindegyik speciális alkalmazással rendelkezik:
• Teljes lágyítás: Hypoeutectoid acélokhoz használják (kevesebb, mint 0,8% szén). Az acélt 50–100 fok (10–38 fok) hőmérsékleten melegíti a kritikus hőmérséklet felett, tartja azt, és lassan lehűti, hogy lágy, gömbölyű mikroszerkezetet képez a ferrit és a gyöngyház.
• Folyamat -lágyítás: Alacsony - szén -acélokra alkalmazva a gyártás során végzett munka edzésének csökkentése érdekében. Az acélt alacsonyabb hőmérsékleten (a kritikus pont alatt) melegíti, és lassan lehűl, helyreállítva a rugalmasságot anélkül, hogy megváltoztatná a teljes mikroszerkezetet.
• Szűrőidizálás: Magas - szén acélokhoz használják a megmunkálhatóság javítása érdekében. Az acélt melegíti a kritikus hőmérséklet alatt, és hosszabb ideig tartja azt, így a karbid -részecskék gömb alakú formákká alakulnak, ami az acél lágyabbá és könnyebbé teszi a gépet.
A lágyított acél ideális a megmunkálást igénylő alkalmazásokhoz, például olyan autóalkatrészekhez, amelyeket a végső edzés előtt meg kell alakítani vagy fúrni.
2. Normalizálás: Finomítás és stabilizálás
A normalizálás olyan hőkezelési folyamat, amely hasonló az izzításhoz, de a gyorsabb hűtési sebességgel. Ez magában foglalja az acél melegítését a kritikus hőmérsékletnél valamivel magasabb hőmérsékleten (általában a fenti 100–150 fok f/38–66 fok), tartva azt az egyenletes austenitizáció biztosítása érdekében, majd csendes levegőben hűtve. Ez a gyorsabb hűtési sebesség (az izzításhoz képest) finomabb, egységesebb mikroszerkezetet eredményez.
A normalizálás legfontosabb előnyei a következők:
• A gabonaszerkezet finomítása: Ez kiküszöböli az öntés, kovácsolás vagy gördítés során kialakult durva szemcséket, ami finomabb, következetesebb szemcseméretet eredményez. Ez javítja az acél erejét és keménységét.
• A belső feszültségek csökkentése: Mint az izzítás, enyhíti a feszültségeket, de kevésbé a túlzott lágyulás kockázata.
• A tulajdonságok szabványosítása: Biztosítja az egységes mechanikai tulajdonságokat egy acélkéken, megkönnyítve a teljesítmény előrejelzését a későbbi folyamatokban.
A normalizálást gyakran használják közepes - szén acélokhoz és ötvözött acélokhoz, amelyek megkövetelik az erő és a rugalmasság egyensúlyát. Általában az öntvényekre, a kovácsolásokra és a hegesztett alkatrészekre alkalmazzák, hogy javítsák szerkezeti stabilitásukat a további feldolgozás előtt. Például az autóipari főtengelyek és ipari fogaskerekek normalizálódhatnak, hogy biztosítsák a következetes erőt és csökkentsék a torzulás kockázatát a megmunkálás során.
Az izzításhoz képest a normalizált acél kissé nehezebb és erősebb, mivel finomabb mikroszerkezete miatt jobb választást jelent azoknál az alkatrészeknél, amelyeknek mérsékelt szilárdságra van szükségük, a teljesen megkeményedett acél törpe nélkül.
3. Kihúzás és edzés: edzés és edzés
Az oltás és a edzés egy két - lépés eljárás, amelynek célja a nagy szilárdságú és szilárdságú acél előállítása - olyan kombinációt, amelyet más kezelésekkel nehéz elérni.
• Kihúzás: Az első lépés magában foglalja az acél fűtését austenit hőmérsékletére (a kritikus pont felett), tartva azt, hogy egységes austenit mikroszerkezetet képezzen, majd gyorsan lehűti (oltás) víz, olaj vagy polimer oldatok felhasználásával. Ez a gyors hűtés csapdába ejti a szénatomokat az austenitben, átalakítva a mikroszerkezetet martenzitré - egy kemény, törékeny fázisgá, amely eléri a 60–65 órás keménységi szintet.
• Edzelés: A törékenység csökkentése érdekében a leoltott acélt ezután alacsonyabb hőmérsékletre melegítjük (jellemzően 300–1 300 fok f/149–704 fok), és egy ideig tartják, majd a levegőben hűtést követik. Az edzés miatt a kis karbid -részecskék képződnek a martenzitben, csökkentve a törékenységet, miközben megtartják a kikapcsolás során elért keménység nagy részét. Az edzési hőmérséklet meghatározza a végső tulajdonságokat: az alacsonyabb hőmérsékletek (300–500 fok) megőrzik a keménységet mérsékelt keménységgel, míg a magasabb hőmérsékletek (800–1 300 fok) csökkentik a keménységet, de növelik a keménységet.
Az eredmény egy olyan acél, amely kiegyensúlyozza az erőt és a keménységet - elég kemény ahhoz, hogy ellenálljon a kopásnak, de elég kemény ahhoz, hogy ellenálljon az ütéseknek. Ez ideálissá teszi a magas - stressz alkalmazásokhoz, például:
• Szerszám acél: fúróbites, vágószerszámok és meghal, az oltott és edzett acélra támaszkodva a keménység és a forgácsolás elleni küzdelem érdekében.
• Strukturális alkatrészek: Autóipari tengelyek, építőipari csavarok és ipari gépek alkatrészei ezt a kezelést használják a nehéz terhelések és hatások ellen.
• Repülési alkatrészek: olyan alkatrészek, amelyek nagy szilárdságot igényelnek - - - súlyarányokhoz, például a repülőgép -futóműhöz, részesüljenek a folyamatból.
A kioltó közeg megválasztása befolyásolja a végső keménységet: a víz oltása gyorsabban lehűl, magasabb keménységet eredményez, de növeli a repedés kockázatát; Az olaj eloltása lassabban lehűl, csökkentve a repedés kockázatát, de kissé alacsonyabb keménységet eredményez. Az edzés ezután beállítja a tulajdonságokat az alkalmazáshoz való megfeleléshez, biztosítva, hogy az acél elég kemény legyen a kopásállósághoz, de nem olyan törékeny, hogy stressz alatt törjön.
4. Felületkeményítés: A felület megkeményítése, a mag megőrzése
A felszíni edzés (más néven tok edzés) egy olyan hőkezelés, amely csak az acél felületét keményíti, miközben a mag viszonylag puha és kemény marad. Ez ideális olyan alkatrészekhez, amelyeknek - ellenálló felületre van szükségük, hogy ellenálljanak a súrlódásnak vagy a kopásnak, míg a kemény mag ellenáll az ütéseknek és a hajlításnak.
Számos módszer létezik a felszíni edzésre, a leggyakoribb a karburizálás és a nitriding:
• Karburizálás: Ez a folyamat bevezette a szént az alacsony - szénacél felületi rétegébe. Az acélt magas hőmérsékleten (1600–1,800 fok f/871–982 fokos) melegítjük szénhidrogén - gazdag környezetben (gáz, folyadék vagy szilárd), lehetővé téve a szén diffundálását a felületre. A karburizáció után az acél le van oldva, hogy megkeményítse a magas - szén felületi rétegét (eset), míg az alacsony - szénmag lágy marad. Az esetmélység az alkalmazástól függően 0,005 és 0,25 hüvelyk között lehet. A karburizált acélt olyan alkatrészekhez használják, mint a fogaskerekek, csapágyak és tengelyek, ahol a felületnek ellenállnia kell a kopásnak, de a magnak el kell szívnia az ütéseket.
• Nitriding: Ez a folyamat diffundálja a nitrogént az acél felületébe, a szén helyett. Alacsonyabb hőmérsékleten (950–1 150 f/510–621 fok) végezzük nitrogénben - gazdag atmoszférában, kemény nitridvegyületeket képezve a felszínen. A karburizálással ellentétben nem igényel oltást, csökkentve a torzítás kockázatát. A nitrided acél kiváló kopási ellenállással és korrózióállósággal rendelkezik, így alkalmas az alkatrészekre, például a szelepszárakra, a hidraulikus hengerekre és a szerszámgép -útmutatókra.
Egyéb felületi keményedési módszerek közé tartozik a lángkeményítés (a felület lánggal és oltással történő melegítése) és az indukciós edzés (elektromágneses indukció felhasználásával a felület felmelegedésére, majd a kioltáshoz). Ezek olyan gyorsabb folyamatok, amelyeket olyan nagy alkatrészeknél használnak, ahol csak meghatározott területeket kell megkeményedni, például a nagy fogaskerekek fogait vagy a vasúti pályák kopási felületeit.
Hogyan hasonlítják össze a négy kezelés​
Minden hőkezelési folyamat az acél tulajdonságait különféle módon módosítja:
• A lágyítás maximalizálja a rugalmasságot és a megmunkálhatóságot, de minimalizálja az erőt.
• Az egyenlegek normalizálása az erőt és a rugalmasságot egy finomított mikroszerkezetrel.
• Az oltás és az edzés nagy erőt és keménységet ér el.
• A felületi edzés kemény, kopás - ellenálló felületet hoz létre, kemény maggal.
A kezelés megválasztása az acél összetételétől, a kívánt tulajdonságoktól és az alkalmazástól függ. Például egy csavarkulcsot meg kell oltott és edzett acélra az erő és a szilárdság érdekében, míg a fogaskerékhez a fogak kopásának ellenállása szükséges.
Következtetés
Az acél négy elsődleges hőkezelése - Lágyítás, normalizálás, oltás és edzés, valamint a felszíni edzés - mindegyike létfontosságú szerepet játszik az acél tulajdonságok speciális igényekhez való testreszabásában. A lágyítás lágyul és homogenizálódik, a finomítás és stabilizálja, az oltás és az egyenlegek enyhítése az erőt és a szilárdságot, és a felületi keményedés védi a kopást, miközben megőrzi a mag szilárdságát. Ezeknek a folyamatoknak a megértésével a gyártók és a mérnökök kiválaszthatják a megfelelő kezelést, hogy az acél megbízhatóan teljesítse az egyszerű rögzítőelemektől az összetett repülőgép -alkatrészekig.