Millised on terase neli kuumtöötlust?

Kuumtöötlus on kriitiline protsess terase tootmisel ja töötlemisel, kuna see muudab terase mikrostruktuuri, et saavutada soovitud mehaanilised omadused nagu karedus, sitkus, tugevus ja elastsus. Erinevate kuumtöötluse tehnikate hulgas moodustavad teras konditsioneerimise selgroo: lõõmutamine, normaliseerimine, kustutamine ja karastamine ning pinna kõvenemine. Mõlemad teenivad selget eesmärki ja on kohandatud konkreetsetele rakendustele, tagades, et Steel toimib selle kavandatud kasutamisel optimaalselt.
1. lõõmutamine: pehmendamine ja homogeniseerimine
Lõõmutamine on kuumtöötluse protsess, mis on loodud terase pehmendamiseks, selle masinate parandamiseks ja sisemiste pingete vähendamiseks. See hõlmab kolme võtmeetappi: terase kuumutamine konkreetsele temperatuurile (tavaliselt üle selle kriitilise temperatuuri, kus mikrostruktuur muutub austeniidiks), hoides seda sellel temperatuuril piisava aja jooksul ühtlase kuumuse tagamiseks ja seejärel jahutades seda aeglaselt - tavaliselt ahjus või kontrollitud keskkonnas.
Lõõmutamise peamine eesmärk on täpsustada terase mikrostruktuuri. Näiteks kui terast on töö - karastatud (tugevdatud külma tööga, näiteks veeremine või sepistamine), taasalustamine taastub selle elastsuse, lastes teradel ümberkorralduda ja kasvada ühtlasemaks struktuuriks. See välistab ka keevitamise, valamise või töötlemise põhjustatud sisemised pinged, mis võivad põhjustada väändumise või pragunemise, kui jäetakse adresseerimata.
Lõõmutamist on mitut tüüpi, igaüks koos konkreetsete rakendustega:
• Täielik lõõmutamine: kasutatakse hüpoeeutektoidteraste jaoks (vähem kui 0,8% süsinikuga). See soojendab terast 50–100 kraadi F (10–38 kraadi) kriitilisest temperatuurist kõrgemale, hoiab seda ja jahutab aeglaselt, moodustades ferriidi ja pärliidi pehme, plastiilse mikrostruktuuri.
• Protsessi lõõmutamine: rakendatakse madalale - süsinikterastele, et vähendada tööde kõvenemist tootmise ajal. See soojendab terast madalama temperatuurini (kriitilisest punktist allpool) ja jahtub aeglaselt, taastades elastsuse, muutmata üldist mikrostruktuuri.
• Spheroidiseerimine: kasutatud kõrge - süsinikteraste jaoks masinate parandamiseks. See soojendab terast veidi alla kriitilise temperatuuri ja hoiab seda pikema aja jooksul, põhjustades karbiidiosakeste moodustumise sfääriliseks kujuks, mis muudab terase pehmemaks ja hõlpsamaks masinaks.
Lõõmutatud teras sobib ideaalselt töötlemise hõlbustamiseks vajalike rakenduste jaoks, näiteks autoosad, mis tuleb enne lõplikku kõvenemist kujundada või puurida.
2. normaliseerimine: rafineerimine ja stabiliseerimine
Normaliseerimine on kuumtöötluse protsess, mis sarnaneb lõõmutamisega, kuid kiirema jahutuskiirusega. See hõlmab terase kuumutamist temperatuurini, mis on pisut kõrgem kui kriitiline temperatuur (tavaliselt 100–150 kraadi f/38–66 kraadi), hoides seda ühtlase austenitiseerimise tagamiseks ja seejärel jahutades seda õhus. See kiirem jahutuskiirus (võrreldes lõõmutamisega) annab tulemuseks peenema, ühtlasema mikrostruktuuri.
Normaliseerimise peamised eelised hõlmavad järgmist:
• Terade struktuuri rafineerimine: see kõrvaldab valamise, sepistamise või veeremise ajal moodustatud jämedad terad, mille tulemuseks on peenem, järjepidevam tera suurus. See parandab terase tugevust ja sitkust.
• Sisemise stressi vähendamine: nagu lõõmutamine, leevendab see stressi, kuid on vähem liigse pehmenemise riskiga.
• Omaduste standardiseerimine: see tagab terase partii ühtsed mehaanilised omadused, muutes järgmistes protsessides jõudluse ennustamise lihtsamaks.
Normaliseerimist kasutatakse sageli keskmise - süsinikteraste ja legeeritud teraste jaoks, mis nõuavad tugevuse ja elastsuse tasakaalu. Tavaliselt rakendatakse seda valandite, võltsingute ja keevitatud osade suhtes, et parandada nende struktuuri stabiilsust enne edasist töötlemist. Näiteks võivad autotööstuse väntvõllid ja tööstuslikud käigud normaliseerida, et tagada ühtlane jõud ja vähendada töötlemise ajal moonutuste riski.
Võrreldes lõõmutamisega on normaliseeritud teras peenema mikrostruktuuri tõttu pisut raskem ja tugevam, muutes selle paremaks valikuteks osade jaoks, mis vajavad mõõdukat tugevust ilma täielikult karastatud terase rabeduseta.
3. kustutamine ja karastamine: kõvenemine ja karastamine
Kustutamine ja karastamine on kahe - astmeline protsess, mis on loodud suure tugevuse ja sitkusega terase tootmiseks - kombinatsiooni, mida on muude töötluste korral keeruline saavutada.
• Kustutamine: esimene samm hõlmab terase kuumutamist austeniitsetemperatuuri (kriitilise punkti kohal), hoides seda ühtlase austeniidi mikrostruktuuri moodustamiseks ja seejärel jahutades seda kiiresti (kustutades), kasutades vee, õli või polümeeri lahuseid. See kiire jahutav püüab austeniidi süsinikuaatomid, muutes mikrostruktuuri martensiidiks - kõva, rabe faas, mis võib jõuda kõvadustasemeni 60–65 tundi.
• Karastamine: rabeduse vähendamiseks kuumutatakse kustutatud terast madalamale temperatuurile (tavaliselt 300–1 300 kraadi F/149–704 kraadi) ja hoitakse perioodi jooksul, millele järgneb õhus jahutamine. Kahjumine põhjustab väikese karbiidiosakeste moodustumist martensiidi sees, vähendades rabedust, säilitades samal ajal suurema osa karedusest, mis on saavutatud jahutamise ajal saavutatud. Karastumistemperatuur määrab lõplikud omadused: madalamad temperatuurid (300–500 kraadi F) säilitavad mõõduka sitkusega kõrge kõvaduse, samas kui kõrgemad temperatuurid (800–1 300 kraadi F) vähendab karedust, kuid suurendab sitkust.
Tulemuseks on teras, mis tasakaalustab tugevust ja sitkust - piisavalt kõvasti, et kulumisele vastu seista, kuid piisavalt sitke, et vastu pidada lööki. See muudab selle ideaalseks kõrge - stressirakenduste jaoks, näiteks:
• Tööriistateras: puuribitid, lõikamisriistad ja surevad sõltuvad kareduse ja hakkimise vastupidavuse ja karastatud terasest.
• Konstruktsiooniosad: autotelg, ehituspoldid ja tööstuslikud masinakomponendid kasutavad seda töötlemist raskete koormuste ja mõjude talumiseks.
• Lennunduskomponendid: osad, mis vajavad suure tugevuse -, on protsessist kasu - kaalu suhted, näiteks lennukite maandumisvarustus.
Kustutava keskmise valimine mõjutab lõplikku kõvadust: vesi jahutamine jahtub kiiremini, põhjustades suuremat kõvadust, kuid suurendades pragunemisohtu; Õli kustutamine jahtub aeglasemalt, vähendades pragunemisriski, kuid põhjustab pisut madalamat kõvadust. Seejärel reguleerib karastamine omadusi, mis vastavad rakendusele, tagades, et teras on kulumiskindluse jaoks piisavalt kõva, kuid mitte nii rabe, et see murdub stressi all.
4. pinna kõvenemine: pinna kõvendamine, südamiku säilitamine
Pinna kõvenemine (nimetatakse ka korpuse kõvenemiseks) on kuumtöötlus, mis kõveneb ainult terase pinda, jättes südamiku suhteliselt pehmeks ja karmiks. See sobib ideaalselt osade jaoks, mis vajavad kulumist - resistentset pinda, et taluda hõõrdumist või hõõrdumist, samas kui karm südamik on vastu mõjule ja painutamisele.
Pinna kõvenemise meetodeid on mitu, kõige tavalisem on karburiseerimine ja nitristamine:
• Karbuurimine: see protsess toob süsiniku pinnakihti madala - süsinikterasse. Teras kuumutatakse süsiniku - rikas keskkonnas (gaas, vedel või tahke aine) kõrgel temperatuuril (1 600–1800 kraadi f/871–982 kraadi), võimaldades süsiniku pinnale hajuda. Pärast karbuurimist kustutatakse teras kõrge - süsiniku pinnakihi (korpuse) kõvendamiseks, samas kui madal - süsinik südamikku jääb pehmeks. Juhtumi sügavus võib sõltuvalt rakendusest jääda vahemikus 0,005 kuni 0,25 tolli. Karbulatud terast kasutatakse selliste osade, näiteks käikude, laagrite ja võllide jaoks, kus pind peab kulumisele vastu pidama, kuid südam peab mõju imama.
• Nitriidimine: see protsess hajutab lämmastikku süsiniku asemel terase pinnale. See viiakse läbi madalamal temperatuuril (950–1150 kraadi f/510–621 kraad) lämmastikus - rikkalik atmosfääri, moodustades pinnale kõva nitriidiühendid. Erinevalt karburist ei vaja see kustutamist, vähendades moonutuste riski. Nitrigeeritud terasel on suurepärane kulumiskindlus ja korrosioonikindlus, muutes selle sobivaks osadeks nagu klapivarred, hüdraulilised silindrid ja tööpinkide juhendid.
Muud pinna kõvenemismeetodid hõlmavad leegi kõvenemist (pinna kuumutamist leegi ja kustutamisega) ja induktsiooni kõvenemist (kasutades pinna soojendamiseks ja seejärel kustutamiseks elektromagnetilist induktsiooni). Need on kiiremad protsessid, mida kasutatakse suurte osade jaoks, kus ainult konkreetsed alad vajavad kõvenemist, näiteks suurte käikude hambad või raudteeradade kulumispinnad.
Kuidas neli ravi võrrelda​
Iga kuumtöötlemisprotsess muudab terase omadusi erineval viisil:
• Lõõmutamine maksimeerib elastsust ja masinaid, kuid minimeerib tugevust.
• Normaliseerimine tasakaalustab tugevust ja elastsust rafineeritud mikrostruktuuriga.
• Kustutamine ja karastamine saavutab suure tugevuse ja sitkuse.
• Pinna kõvenemine loob kõva südamikuga kõva, kandmise - vastupidava pinna.
Ravi valik sõltub terase koostisest, soovitud omadustest ja rakendusest. Näiteks vajab mutrivõtme tugevuse ja sitkuse tagamiseks ja karastatud terast, samas kui hammaste kulumisele vastupanuks võib vajada karburimist.
Järeldus
Terase - nelja primaarse kuumtöötluse lõõmutamine, normaliseerimine, karastamine ja karastamine ning pinna kõvenemine - mängivad mõlemat olulist rolli terasest omaduste kohandamisel konkreetsetele vajadustele. Lõõmustamine pehmendab ja homogeniseerib, normaliseerib rafineerimist ja stabiliseerumist, kustutamist ja karastamist tasakaalustab tugevust ja sitkust ning pinna kõvenemine kaitseb kulumise eest, säilitades samal ajal südamiku sitkust. Nendest protsessidest aru saades saavad tootjad ja insenerid valida õige töötlemise, et tagada terase toimimine usaldusväärselt rakendustes, alates lihtsatest kinnitusdetailidest kuni keerukate kosmosekomponentideni.