4 pożary obróbki cieplnej: hartowanie, odpuszczanie, normalizowanie i wyżarzanie

Obróbka cieplna materiałów metalowych obejmuje normalizowanie, wyżarzanie, odpuszczanie i hartowanie. Wśród nich wyżarzanie i normalizowanie są stosowane głównie do przygotowawczej obróbki cieplnej i są stosowane jako końcowa obróbka cieplna tylko wtedy, gdy wymagania dotyczące wydajności przedmiotu obrabianego nie są wysokie.
Celem hartowania jest uzyskanie organizacji martenzytycznej, poprawa właściwości użytkowych materiałów metalowych. Odpuszczanie ma przede wszystkim na celu zmniejszenie lub wyeliminowanie naprężeń hartowniczych, zapobieżenie odkształceniom lub pęknięciom, przy jednoczesnym uzyskaniu wymaganych właściwości mechanicznych.
I. Wygaszanie
1. Tak zwane hartowanie: hartowanie stali polega na podgrzaniu stali do temperatury krytycznej Ac3 (stal podeutektyczna) lub Ac1 (stal nadeutektyczna) powyżej temperatury, izolacji przez pewien okres czasu, tak aby całość lub część austenityzacji , a następnie szybciej niż krytyczna szybkość chłodzenia szybkości szybkiego chłodzenia do Ms (lub Ms w pobliżu izotermy) w celu transformacji procesu obróbki cieplnej martenzytu (lub bainitu). Zwykle także stopy aluminium, stopy miedzi, stopy tytanu, szkło hartowane i inne materiały, obróbka roztworowa lub proces obróbki cieplnej z szybkim procesem chłodzenia zwanym hartowaniem.
2. Cel hartowania: poprawa właściwości mechanicznych materiałów lub części metalowych. Na przykład: w celu poprawy twardości i odporności na zużycie narzędzi, łożysk itp., w celu poprawy granicy sprężystości sprężyny, w celu poprawy ogólnych właściwości mechanicznych części wału. Popraw właściwości materiału lub właściwości chemiczne jakiejś specjalnej stali. Na przykład popraw odporność na korozję stali nierdzewnej, zwiększ trwały magnetyzm stali magnetycznej.
Hartowanie i chłodzenie, oprócz konieczności rozsądnego doboru medium hartującego, ale także właściwej metody hartowania, powszechnie stosowanych metod hartowania, głównie hartowania pojedynczą cieczą, hartowania podwójną cieczą, hartowania stopniowanego, hartowania izotermicznego, hartowania lokalnego i tak dalej .
3. metalowy przedmiot obrabiany o charakterystyce hartowania: ① uzyskany martenzyt, bainit, austenit szczątkowy i inna niezrównoważona (tj. niestabilna) organizacja. ② istnienie dużych naprężeń wewnętrznych. ③ właściwości mechaniczne nie spełniają wymagań. Dlatego hartowanie przedmiotu obrabianego ze stali zwykle następuje po odpuszczaniu
Po drugie, temperowanie
1. tak zwane odpuszczanie: odpuszczanie to hartowany materiał metalowy lub części podgrzane do określonej temperatury, czas przetrzymywania, w pewien sposób proces obróbki cieplnej chłodzącej, odpuszczanie to operacja hartowania bezpośrednio po hartowaniu, zwykle jest także ostatnim procesem obróbka cieplna przedmiotu obrabianego, a co za tym idzie hartowanie i odpuszczanie złącza w procesie zwanym obróbką końcową.
2. Głównym celem hartowania i odpuszczania jest: zmniejszenie naprężeń wewnętrznych i zmniejszenie kruchości. W hartowanych częściach występuje duże naprężenie i kruchość, a brak odpuszczania w odpowiednim czasie powoduje deformację, a nawet pękanie.
Dostosuj właściwości mechaniczne przedmiotu obrabianego, hartowanie przedmiotu obrabianego, wysoką twardość, kruchość, aby spełnić różne wymagania wydajnościowe różnych przedmiotów, można regulować poprzez odpuszczanie, twardość, wytrzymałość, plastyczność i wytrzymałość.
Ustabilizuj rozmiar przedmiotu obrabianego. Dzięki odpuszczaniu organizacja metalurgiczna ma tendencję do stabilizacji, aby zapewnić brak dalszych odkształceń w przyszłym zastosowaniu procesu.
Poprawić wydajność cięcia niektórych stali stopowych.
3. Rolą odpuszczania jest: ① poprawa stabilności organizacji, tak aby przedmiot obrabiany podczas stosowania procesu nie występował już w organizacji transformacji, tak aby geometria i wydajność przedmiotu obrabianego zachowały stabilność.
② wyeliminować naprężenia wewnętrzne, aby poprawić wydajność przedmiotu obrabianego i ustabilizować geometrię przedmiotu obrabianego.
③ dostosować właściwości mechaniczne stali do wymagań użytkowania.

Odpuszczanie ma takie skutki, ponieważ gdy temperatura wzrasta, zdolność aktywności atomowej do wzmacniania stali żelaza, węgla i innych pierwiastków stopowych atomów może powodować szybszą dyfuzję, przegrupowanie i łączenie atomów, tak że niestabilna nierównowaga organizacji jest stopniowo przekształcona w stabilną organizację równowagi. Eliminacja naprężeń wewnętrznych wiąże się także ze zmniejszeniem wytrzymałości metalu w podwyższonych temperaturach. Ogólnie rzecz biorąc, gdy stal jest odpuszczana, twardość i wytrzymałość zmniejszają się, a plastyczność wzrasta. Im wyższa temperatura odpuszczania, tym większa zmiana tych właściwości mechanicznych. Niektóre stale stopowe o dużej zawartości pierwiastków stopowych, po odpuszczeniu w określonym zakresie temperatur, wytrącą pewne drobnoziarniste związki metali, powodując wzrost wytrzymałości i twardości. Zjawisko to nazywa się hartowaniem wtórnym.
Wymagania dotyczące odpuszczania: przedmioty obrabiane do różnych celów powinny być odpuszczane w różnych temperaturach, aby spełnić wymagania użytkowania.
① Narzędzia skrawające, łożyska, części hartowane nawęglanie i części hartowane powierzchniowo są zwykle odpuszczane w niskiej temperaturze poniżej 250 stopni. Odpuszczanie w niskiej temperaturze po twardości nie zmienia się zbytnio, naprężenia wewnętrzne są zmniejszone, wytrzymałość jest nieznacznie poprawiona.
② sprężyny hartowane w temperaturze 350-500 w średniej temperaturze, mogą uzyskać wysoką elastyczność i niezbędną wytrzymałość.
③ Części konstrukcyjne ze stali średniowęglowej, zwykle wytwarzane w temperaturze 500 ~ 600 stopni do odpuszczania w wysokiej temperaturze, w celu uzyskania odpowiedniej wytrzymałości i wytrzymałości dobrego dopasowania.

Stal często staje się bardziej krucha po odpuszczeniu w temperaturze około 300 stopni, co jest zjawiskiem znanym jako kruchość odpuszczania typu I. Generalnie nie należy hartować w tym zakresie temperatur. Niektóre stale konstrukcyjne ze stopów średniowęglowych hartowane w wysokich temperaturach, jeśli powoli schładza się do temperatury pokojowej, ale również łatwo stają się kruche. Zjawisko to znane jest jako kruchość odpuszczania typu II. Dodatek molibdenu do stali lub chłodzenie w oleju lub wodzie podczas odpuszczania może zapobiec kruchości odpuszczania typu II. Drugi rodzaj kruchości odpuszczania, polegający na ponownym nagrzaniu stali do pierwotnej temperatury odpuszczania, umożliwia wyeliminowanie tej kruchości. W produkcji często zgodnie z wymaganiami właściwości przedmiotu obrabianego. W zależności od różnych temperatur ogrzewania, odpuszczanie dzieli się na odpuszczanie w niskiej temperaturze, odpuszczanie w średniej temperaturze i odpuszczanie w wysokiej temperaturze. Hartowanie, a następnie odpuszczanie w wysokiej temperaturze to połączony proces obróbki cieplnej zwany odpuszczaniem, czyli zapewniający jednocześnie wysoki stopień wytrzymałości, ale także dobrą udarność plastyczną.
(1) odpuszczanie w niskiej temperaturze: 150-250 stopień, M z powrotem, zmniejszenie naprężeń wewnętrznych i kruchości, poprawa wytrzymałości plastycznej, wysokiej twardości i odporności na zużycie. Stosowany do produkcji sprawdzianów, narzędzi skrawających i łożysk tocznych.
(2) odpuszczanie w średniej temperaturze: 350-500 stopień, T z powrotem, o wysokiej elastyczności, pewnym stopniu plastyczności i twardości. Stosowany do produkcji sprężyn, kucia form itp.
3 Odpuszczanie w wysokiej temperaturze: 500-650 stopni, S, z dobrymi ogólnymi właściwościami mechanicznymi. Do produkcji kół zębatych, wałów korbowych itp.
Po trzecie, normalizacja
1. Co to jest normalizowanie: normalizowanie to obróbka cieplna mająca na celu poprawę wytrzymałości stali. Element stalowy nagrzewa się do temperatury Ac3 powyżej 30 ~ 50 stopni, po pewnym czasie bez chłodzenia powietrzem. Główną cechą jest to, że szybkość chłodzenia jest większa niż wyżarzanie i niższa niż hartowanie, normalizowanie może być nieco szybsze chłodzenie w przypadku krystalicznego rozdrobnienia ziarna stali, nie tylko w celu uzyskania zadowalającej wytrzymałości, ale także może znacznie poprawić wytrzymałość (wartość AKV), zmniejszają tendencję do pękania elementów. Niektóre niskostopowe blachy stalowe walcowane na gorąco, odkuwki i odlewy ze stali niskostopowej poprzez obróbkę normalizującą pozwalają znacznie poprawić wszechstronne właściwości mechaniczne materiału, ale także poprawić wydajność cięcia.
2. Cel i zastosowanie normalizacji: ① stal eutektyczna, normalizowanie w celu wyeliminowania odlewania, kucia, części spawanych o przegrzaniu gruboziarnistej organizacji krystalicznej i organizacji Wei, materiał walcowany w organizacji pasmowej; uszlachetnianie ziarna; i może być stosowany jako hartowanie przed wstępną obróbką cieplną.
② stal eutektyczna, normalizująca, może wyeliminować sieć wtórnego nawęglania i uszlachetniania perlitu, nie tylko w celu poprawy właściwości mechanicznych, ale także sprzyja późniejszemu wyżarzaniu sferycznemu.
③ cienka, głęboko tłoczona płyta stalowa o niskiej zawartości węgla, normalizacja może wyeliminować swobodne nawęglenie granic ziaren, aby poprawić jej właściwości głębokotłoczne.
④ stal niskowęglowa i niskowęglowa stal niskostopowa, zastosowanie normalizacji pozwala uzyskać bardziej drobną organizację perlityczną płatków, dzięki czemu twardość wzrasta do HB140-190, aby uniknąć przecięcia zjawiska „lepkiego noża”, poprawić przetwarzalność cięcia. W przypadku stali średniowęglowej, zarówno w przypadku normalizowania, jak i wyżarzania, normalizowanie jest bardziej ekonomiczne i wygodne.
⑤ W przypadku zwykłej średniowęglowej stali konstrukcyjnej, której właściwości mechaniczne wymagane w danym przypadku nie są wysokie, można zastosować zamiast hartowania hartowanie i odpuszczanie w wysokiej temperaturze, nie tylko łatwe w obsłudze, ale także umożliwiające organizację stali i wymiary stabilność.
⑥ Normalizacja w wysokiej temperaturze (Ac3 powyżej 150 ~ 200 stopni) ze względu na wyższą szybkość dyfuzji w wysokiej temperaturze może zmniejszyć segregację składu odlewów i odkuwek. Normalizację w wysokiej temperaturze po gruboziarnistych ziarnach można udoskonalić poprzez kolejną drugą normalizację w niższej temperaturze.
(vii) w przypadku niektórych turbin i kotłów stosowanych w stali stopowej o niskiej i średniej zawartości węgla, często stosując normalizację w celu uzyskania organizacji bainitu, a następnie przez odpuszczanie w wysokiej temperaturze, stosowane w temperaturze 400 ~ 550 stopni, ma dobrą odporność na pełzanie.
⑧ Oprócz części stalowych i stali, normalizowanie jest również szeroko stosowane w obróbce cieplnej żeliwa sferoidalnego, dzięki czemu uzyskuje się osnowę perlitową, poprawiając wytrzymałość żeliwa sferoidalnego.
Ze względu na charakterystykę chłodzenia powietrzem normalizującym, a co za tym idzie, temperaturę powietrza otoczenia, sposób układania, przepływ powietrza i wielkość przedmiotu obrabianego na organizację oraz właściwości po normalizacji mają wpływ. Znormalizowaną organizację można również zastosować jako metodę klasyfikacji stali stopowych. Zwykle w zależności od średnicy próbki o średnicy 25 mm podgrzanej do 900 stopni, chłodzonej powietrzem, stal stopową dzieli się na stal perlitową, stal bainityczną, stal martenzytyczną i stal austenityczną.
Cztery, wyżarzanie
1. co to jest wyżarzanie: wyżarzanie polega na powolnym podgrzewaniu metalu do określonej temperatury, utrzymywaniu jej przez odpowiedni okres czasu, a następnie chłodzeniu z odpowiednią szybkością procesu obróbki cieplnej metalu. Wyżarzanie Obróbka cieplna dzieli się na wyżarzanie całkowite, wyżarzanie niepełne i wyżarzanie odprężające. Właściwości mechaniczne materiałów wyżarzonych można wykryć za pomocą prób rozciągania, a także testów twardości. Wiele materiałów stalowych jest dostarczanych w stanie wyżarzonym, poddanym obróbce cieplnej, do badania twardości stali można zastosować twardościomierz Rockwella, sprawdzić twardość HRB, w przypadku cieńszych blach stalowych, taśm stalowych i cienkościennych rur stalowych można zastosować powierzchniowy tester twardości Rockwella, sprawdzić twardość HRT.

2. Cel wyżarzania: ① ulepszenie lub wyeliminowanie stali w procesie odlewania, kucia, walcowania i spawania, spowodowanej różnymi wadami organizacyjnymi, a także naprężeniami szczątkowymi, aby zapobiec deformacji i pękaniu przedmiotu obrabianego.
② zmiękczyć obrabiany przedmiot do cięcia.
③ udoskonalić ziarno, poprawić organizację, aby poprawić właściwości mechaniczne przedmiotu obrabianego.
④ Do końcowej obróbki cieplnej (hartowanie, odpuszczanie) w celu przygotowania organizacji.
3. powszechnie stosowany proces wyżarzania: ① wyżarzanie całkowite. Służy do rafinacji stali średnio- i niskowęglowej poprzez odlewanie, kucie i spawanie zgodnie z właściwościami mechanicznymi słabej grubej organizacji przegrzanej. Przedmiot obrabiany zostanie nagrzany do ferrytu, całość przekształcona w temperaturę austenitu powyżej 30 ~ 50 stopni, utrzymana przez pewien czas, a następnie powoli chłodzona w piecu, austenit ponownie w procesie chłodzenia, można zapewnić dobrą organizację stali .
② wyżarzanie sferoidalne. Stosowany w celu zmniejszenia wysokiej twardości stali narzędziowej i stali łożyskowej po kuciu. Obrabiany przedmiot zostanie nagrzany do stali, która zacznie tworzyć temperaturę austenitu powyżej 20 ~ 40 stopni, po powolnym schłodzeniu, w procesie chłodzenia perlitu w węgliku płytkowym do postaci sferycznej, zmniejszając w ten sposób twardość.
③ Wyżarzanie izotermiczne. Stosowany do zmniejszania wysokiej twardości niektórych stali konstrukcyjnych stopowych o dużej zawartości niklu i chromu do cięcia. Generalnie najpierw schładza się do austenitu z większą szybkością do temperatury najbardziej niestabilnej, izolacja przez odpowiedni okres czasu, austenit przekształca się w tosyt lub sostenit, można zmniejszyć twardość.
④ wyżarzanie rekrystalizacyjne. Służy do eliminacji drutu metalowego, blachy podczas ciągnienia na zimno, procesu walcowania na zimno ze zjawiskiem hartowania (wzrost twardości, zmniejszenie plastyczności). Temperatura ogrzewania stali na ogół zaczęła tworzyć temperaturę austenitu poniżej 50 ~ 150 stopni, tylko po to, aby wyeliminować efekt utwardzania przez zmiękczenie metalu.
⑤ Wyżarzanie grafityzacyjne. ⑤ Wyżarzanie grafityzacyjne. Służy do przekształcania żeliwa zawierającego dużą ilość nawęglenia w żeliwo ciągliwe o dobrej plastyczności. Proces polega na podgrzaniu odlewu do temperatury około 950 stopni, izolacji przez pewien czas po odpowiednim ochłodzeniu, tak aby węglik uległ rozkładowi i utworzył kłaczkowaty grafit.
⑥ wyżarzanie dyfuzyjne. Służy do ujednolicenia składu chemicznego odlewów stopowych, poprawy ich wydajności. Metoda nie topi się przy założeniu, że odlew jest podgrzany do najwyższej możliwej temperatury, a długi okres utrzymywania ciepła powoduje, że różne pierwiastki w stopie dyfuzyjnym mają tendencję do równomiernego rozkładu po powolnym chłodzeniu.
(7) wyżarzanie odprężające. Stosowany do eliminacji naprężeń wewnętrznych w odlewach stalowych i konstrukcjach spawanych. W przypadku wyrobów żelaznych i stalowych zaczyna tworzyć austenit po podgrzaniu temperatury poniżej 100 do 200 stopni, izolacji i ochłodzeniu w powietrzu, można wyeliminować naprężenia wewnętrzne.