Процес термічної обробки

Термічна обробка відноситься до процесу термічної обробки металу, під час якого матеріал перебуває у твердому стані шляхом нагрівання, збереження тепла та охолодження для отримання бажаної структури та властивостей.

1. Нормалізація: нагрівання сталі або сталевих деталей до відповідної температури вище критичної точки AC3 або ACM протягом певного періоду часу, а потім охолодження на повітрі для отримання процесу термічної обробки перлітної структури.

2. Відпал: доевтектоїдна сталева заготовка нагрівається до 20-40 градусів вище AC3, і після витримки протягом певного періоду часу повільно охолоджується в печі (або засипається в пісок, або охолоджується у вапні) до термічної обробки процес охолодження на повітрі нижче 500 градусів.

3. Термічна обробка твердого розчину: сплав нагрівають до високотемпературної однофазної області та підтримують при постійній температурі, щоб надлишок фази повністю розчинився у твердому розчині, а потім швидко охолоджують для отримання перенасиченого твердого розчину.

4. Старіння: після того, як сплав піддається термічній обробці розчину або холодній пластичній деформації, коли сплав поміщають при кімнатній температурі або підтримують температуру трохи вище кімнатної, його властивості змінюються з часом.

5. Обробка твердим розчином: повністю розчинити різні фази в сплаві, зміцнити твердий розчин, підвищити міцність і стійкість до корозії, усунути стрес і пом'якшити, щоб продовжити обробку та формування.

6. Лікування старінням: нагрівання та підтримка температури при температурі опадів фази зміцнення, так що фаза зміцнення осідає, загартовується та покращується міцність.

7. Загартування: процес термічної обробки, під час якого сталь аустенітизована, а потім охолоджується з відповідною швидкістю охолодження, щоб заготовка могла зазнати мартенситних та інших нестабільних мікроструктурних перетворень у всьому або певному діапазоні поперечного перерізу.

8. Відпуск: загартована заготовка нагрівається до відповідної температури нижче критичної точки AC1 протягом певного періоду часу, а потім охолоджується методом, який відповідає вимогам для отримання необхідної структури та властивостей.

9. Карбонітрування сталі: карбонітрування – це процес одночасного просочування вуглецю та азоту на поверхню сталі. Традиційно карбонітрування, також відоме як ціанування, широко використовується при середньотемпературному газовому карбонітруванні та низькотемпературному газовому карбонітруванні (тобто газовому м'якому азотуванні). Основна мета середньотемпературного газового азотування — підвищення твердості, зносостійкості та втомної міцності сталі. Низькотемпературне газове карбонітрування - це переважно азотування, і його основною метою є підвищення зносостійкості та стійкості до задирів сталі.

10. Загартування та відпуск: зазвичай прийнято поєднувати термічну обробку із загартуванням і високотемпературним відпуском як загартування та відпуск. Обробка загартуванням і відпуском широко використовується в різних важливих конструктивних частинах, особливо в тих шатунах, болтах, шестернях і валах, які працюють під змінними навантаженнями. Загартована структура сорбіту виходить після загартування та відпустки, і її механічні властивості кращі, ніж нормалізована структура сорбіту з такою ж твердістю. Його твердість залежить від високотемпературної температури відпустки та пов’язана зі стабільністю відпуску сталі та розміром секції заготовки, як правило, між HB200-350.

11. Пайка твердим припоєм: процес термічної обробки, під час якого дві заготовки нагрівають, розплавляють і з’єднують між собою за допомогою припою.

По-друге, характеристики процесу

Термічна обробка металу є одним із важливих процесів у машинобудуванні. У порівнянні з іншими процесами обробки, термічна обробка зазвичай не змінює форму та загальний хімічний склад заготовки, але змінює мікроструктуру всередині заготовки або змінює хімічний склад поверхні заготовки. , щоб надати або покращити продуктивність заготовки. Він характеризується покращенням внутрішньої якості заготовки, яка зазвичай не помітна неозброєним оком. Для того, щоб металева заготовка мала необхідні механічні властивості, фізичні властивості та хімічні властивості, на додаток до розумного вибору матеріалів і різних процесів формування, процес термічної обробки часто є важливим. Сталь є найбільш широко використовуваним матеріалом у машинобудуванні. Мікроструктура сталі складна, і її можна контролювати термічною обробкою. Тому термічна обробка сталі є основним змістом термічної обробки металу. Крім того, алюміній, мідь, магній, титан тощо та їхні сплави також можуть змінювати свої механічні, фізичні та хімічні властивості через термічну обробку для отримання різних характеристик.

3. Процес

Процес термічної обробки зазвичай включає три процеси нагрівання, збереження тепла та охолодження, а іноді є лише два процеси нагрівання та охолодження. Ці процеси взаємопов'язані і безперервні.

Нагрівання є одним з важливих процесів термічної обробки. Існує багато методів термічної обробки металу. Перші як джерела тепла використовували деревне та кам’яне вугілля, а останнім часом – рідке та газове паливо. Застосування електроенергії дозволяє легко контролювати опалення та не забруднює навколишнє середовище. Ці джерела тепла можна використовувати для прямого або непрямого нагріву через розплавлені солі або метали, а також плаваючі частинки.

При нагріванні металу заготовка потрапляє на повітря, часто відбувається окислення і зневуглецювання (тобто зменшується вміст вуглецю на поверхні сталевої деталі), що дуже негативно позначається на властивостях поверхні. частин після термообробки. Тому метал зазвичай слід нагрівати в контрольованій атмосфері або захисній атмосфері, в розплавленій солі та у вакуумі, а також можна захистити методами покриття або упаковки.

Температура нагріву є одним із важливих технологічних параметрів процесу термообробки. Вибір і контроль температури нагрівання є основними питаннями для забезпечення якості термічної обробки. Температура нагрівання змінюється залежно від металевого матеріалу, який підлягає обробці, і мети термічної обробки, але зазвичай її нагрівають вище температури фазового переходу для отримання високотемпературної структури. Крім того, трансформація займає певний час. Тому, коли поверхня металевої заготовки досягає необхідної температури нагрівання, її необхідно підтримувати при цій температурі протягом певного періоду часу, щоб зробити внутрішню та зовнішню температури послідовними та повністю змінити мікроструктуру. Цей період часу називається часом витримки. Коли використовується нагрівання з високою щільністю енергії та термічна обробка поверхні, швидкість нагрівання є надзвичайно високою, і, як правило, немає часу витримки, тоді як час витримки хімічної термічної обробки часто довший.

Охолодження також є обов'язковим етапом процесу термічної обробки. Метод охолодження залежить від різних процесів, головним чином контролюючи швидкість охолодження. Як правило, швидкість охолодження відпалу найповільніша, швидкість охолодження нормалізації швидша, а швидкість охолодження гартування швидша. Однак існують також різні вимоги через різні типи сталі. Наприклад, порожнисту загартовану сталь можна загартувати з тією ж швидкістю охолодження, що й нормалізовану.

По-четверте, класифікація процесу

Процес термічної обробки металу можна умовно розділити на три категорії: загальна термічна обробка, термічна обробка поверхні та хімічна термічна обробка. Відповідно до різного нагрівального середовища, температури нагріву та методу охолодження кожну категорію можна розділити на кілька різних процесів термічної обробки. Той самий метал використовує різні процеси термічної обробки для отримання різних структур і, отже, різних властивостей. Сталь є найбільш широко використовуваним металом у промисловості, і мікроструктура сталі також є найскладнішою, тому існує багато типів процесів термічної обробки сталі.

Загальна термічна обробка — це процес термічної обробки металу, який нагріває заготовку в цілому, а потім охолоджує її з відповідною швидкістю для отримання необхідної металографічної структури для зміни її загальних механічних властивостей. Загальна термічна обробка сталі зазвичай складається з чотирьох основних процесів: відпалу, нормалізації, загартування та відпустки.

Процес означає:

Відпал полягає в тому, щоб нагріти заготовку до відповідної температури, вибрати різний час витримки відповідно до матеріалу та розміру заготовки, а потім повільно охолодити її. Мета полягає в тому, щоб внутрішня структура металу досягла або наблизилася до рівноважного стану, щоб отримати хороший продуктивність процесу та продуктивність, або для подальшого гасіння Підготовка до організації.

Нормалізація полягає в нагріванні заготовки до відповідної температури з подальшим охолодженням на повітрі. Ефект нормалізації подібний ефекту відпалу, але отримана структура більш тонка. Він часто використовується для покращення продуктивності різання матеріалів, а іноді використовується для деяких деталей із низькими вимогами. в якості кінцевої термічної обробки.

Гартування полягає у швидкому охолодженні заготовки в середовищі гартування, такому як вода, олія або інші неорганічні солі та органічні водні розчини після нагрівання та підтримання температури заготовки. Після загартування сталь стає твердою, але в той же час стає крихкою. Щоб вчасно усунути крихкість, як правило, необхідно вчасно відпускати.

Щоб зменшити крихкість сталевих деталей, загартовані сталеві деталі зберігають протягом тривалого часу при відповідній температурі, вищій за кімнатну, але нижчій за 650 градусів C, а потім охолоджують. Цей процес називається гартуванням. Відпал, нормалізація, загартування та відпуск — це «чотири вогні» загальної термообробки. Серед них загартування та відпуск тісно пов’язані між собою і часто використовуються разом, і жодне з них не є обов’язковим. «Чотири вогні» розвинули різні процеси термічної обробки з різними температурами нагрівання та методами охолодження. Щоб отримати певну міцність і в'язкість, процес поєднання загартування та високотемпературного відпуску називається загартуванням і відпуском. Після загартування деяких сплавів з утворенням перенасиченого твердого розчину їх витримують при кімнатній температурі або трохи вищій відповідній температурі протягом тривалого часу, щоб покращити твердість, міцність або електричні та магнітні властивості сплаву. Такий процес термічної обробки називається обробкою старінням.

Метод ефективного та тісного поєднання деформації під тиском і термічної обробки для отримання заготовки високої міцності та в’язкості називається деформаційною термічною обробкою; Термічна обробка в атмосфері негативного тиску або вакуумі називається вакуумною термічною обробкою, яка не тільки робить заготовку не окисленою або обезуглероженной, поверхня заготовки після обробки залишається гладкою, а продуктивність заготовки покращується.

Термічна обробка поверхні — це процес термічної обробки металу, який нагріває лише поверхню заготовки для зміни механічних властивостей поверхні. Щоб нагріти лише поверхневий шар заготовки, не дозволяючи занадто багато тепла переходити всередину заготовки, використовуване джерело тепла повинно мати високу щільність енергії, тобто більша кількість теплової енергії надається заготовці. на одиницю площі, так що поверхневий шар або локальна площазаготовка може бути короткочасною або миттєвою. досягати високої температури. Основними способами термічної обробки поверхні є термообробка полум'ям і індукційним нагріванням. Зазвичай використовуваними джерелами тепла є полум'я, таке як оксиацетилен або оксипропан, індукований струм, лазер і електронний промінь.

Хіміко-термічна обробка — це процес термічної обробки металу, який змінює хімічний склад, структуру та властивості поверхні заготовки. Різниця між хіміко-термічною обробкою та поверхневою термообробкою полягає в тому, що перша змінює хімічний склад поверхні заготовки. Хіміко-термічна обробка полягає в нагріванні заготовки в середовищі (газі, рідині, твердій речовині), що містить вуглець, сіль або інші легуючі елементи, і витриманні протягом тривалого часу, щоб поверхневий шар заготовки просякнувся такими елементами, як вуглець. , азот, бор і хром. Після проникнення елементів інколи проводять інші процеси термічної обробки, такі як загартування та відпуск. Основними способами хіміко-термічної обробки є науглерожування, азотування, металізація.

Термічна обробка є одним із важливих процесів у виробництві механічних деталей та інструментів. Взагалі кажучи, він може забезпечити та покращити різні властивості заготовки, такі як зносостійкість, стійкість до корозії тощо. Він також може покращити структуру та напружений стан заготовки, щоб полегшити різноманітну холодну та гарячу обробку.

Наприклад: білий чавун може бути ковким чавуном після тривалого відпалу для покращення пластичності; шестерні приймають правильний процес термічної обробки, і термін служби може бути подвоїний або в десятки разів вище, ніж у шестерень без термічної обробки; Проникнення деяких легуючих елементів має деякі дорогі властивості легованої сталі, які можуть замінити деякі жаростійкі сталі та нержавіючі сталі; майже всі інструменти та матриці перед використанням потребують термічної обробки.

Для чого необхідна термообробка сталевих труб?

Функція термічної обробки полягає в покращенні механічних властивостей сталевих труб і прецизійних сталевих труб, усуненні залишкової напруги та покращенні продуктивності обробки сталевих труб.

Відповідно до різних цілей термічної обробки процес термічної обробки можна розділити на дві категорії: попередня термічна обробка та остаточна термічна обробка.

1. Підготовча теплова обробка

Метою підготовчої термічної обробки є покращення технологічності, усунення внутрішньої напруги та підготовка хорошої металографічної структури для остаточної термічної обробки. Процес термічної обробки включає відпал, нормалізацію, старіння, загартування та відпуск тощо.

(1) Відпал і нормалізація

Для гарячої обробки заготовок застосовують відпал і нормалізацію. Вуглецеву сталь і леговану сталь із вмістом вуглецю понад {{0}}.5 відсотків часто відпалюють, щоб зменшити їх твердість і легко різати; вуглецевої сталі та легованої сталі з вмістом вуглецю менше ніж 0,5 відсотка, щоб уникнути прилипання до ножа, коли їх твердість занадто низька, а також використання нормалізуючої обробки. Відпал і нормалізація все ще можуть покращити зерна та однорідну структуру для підготовки до наступної термічної обробки. Відпал і нормалізація зазвичай плануються після виготовлення заготовок і перед грубою механічною обробкою.

(2) Лікування старіння

Обробка старіння в основному використовується для усунення внутрішньої напруги, що виникає під час виробництва заготовок і механічної обробки.

Щоб уникнути надмірного транспортного навантаження, для деталей із загальною точністю перед фінішною обробкою можна організувати процес старіння. Однак для деталей з високими вимогами до точності (наприклад, коробка координатно-розточувального верстата тощо) слід організувати дві або кілька процедур обробки старінням. Прості деталі, як правило, не підлягають старінню.

Окрім лиття, для деяких прецизійних деталей із низькою жорсткістю (таких як прецизійні ходові гвинти), щоб усунути внутрішнє напруження, що виникає під час обробки, і стабілізувати точність обробки деталей, між чорновою обробкою та напівобробкою часто встановлюють багаторазове старіння. обробка. Для деяких частин вала після процесу правки слід також організувати обробку старінням.

(3) Загартування та відпуск

Загартування та відпуск — це високотемпературна обробка відпуском після гарту, яка може отримати однорідну та ретельну структуру загартованого сорбіту для підготовки до зменшення деформації під час наступного гартування поверхні та обробки азотуванням. Тому загартування і відпуск можна використовувати також як попередню термічну обробку.

Завдяки хорошим комплексним механічним властивостям деталей після загартування та відпустки деякі деталі, які не вимагають високої твердості та зносостійкості, також можуть бути використані як остаточний процес термічної обробки.

2. Остаточна термічна обробка

Метою кінцевої термічної обробки є поліпшення таких механічних властивостей, як твердість, зносостійкість і міцність.

1 Гасіння

Гартування включає поверхневе гартування та інтегральне гартування. Серед них широко використовується поверхневе гартування завдяки меншій деформації, окисленню та зневуглецюванню, а поверхневе гартування також має переваги високої зовнішньої міцності та гарної зносостійкості, зберігаючи при цьому гарну внутрішню в’язкість і сильну ударну стійкість. Щоб покращити механічні властивості поверхнево зміцнених деталей, часто потрібна термічна обробка, така як загартування та відпуск або нормалізація, як попередня термічна обробка. Загальний шлях процесу: штампування -- кування -- нормалізація (відпал) -- чорнова обробка -- загартування та відпустка -- напівчистова обробка -- поверхня загартування -- оздоблення.

(2) Цементація та загартування

Цементація та загартування підходить для низьковуглецевої та низьколегованої сталі. По-перше, підвищується вміст вуглецю в поверхневому шарі деталі. Після загартування поверхневий шар може отримати високу твердість, тоді як серцевина все ще зберігає певну міцність і високу в'язкість і пластичність. Цементація поділяється на загальну та місцеву. Під час локального науглерожування необхідно вживати заходів проти просочування (міднення або покриття матеріалом проти просочування) для ненауглерожуваної частини. Через велику деформацію під час науглерожування та загартування, а глибина науглерожування зазвичай становить від 0.5 до 2 мм, процес науглерожування зазвичай розташовується між напівчистовою та чистовою обробкою.

Маршрут процесу, як правило, такий: штампування - кування - нормалізація - чорнова, напівчистова - цементація та загартування - чистова обробка.

Коли не навуглецьована частина локальної науглерожуваної частини приймає план процесу видалення надлишкового науглерожуваного шару після збільшення припуску, процес видалення надлишкового науглерожуваного шару повинен бути організований після науглерожування та перед загартуванням.

(3) Азотування

Азотування - це метод проникнення атомів азоту в поверхню металу для отримання шару азотовмісних сполук. Шар азотування може підвищити твердість, зносостійкість, втомну міцність і стійкість до корозії поверхні деталі. Оскільки температура азотування низька, деформація невелика, а шар азотування тонкий (зазвичай не більше ніж 0.6~0.7 мм), процес азотування повинен бути організований ще до можливо. Щоб зменшити деформацію під час азотування, як правило, необхідний високотемпературний відпуск для зняття напруги.

Крім того, за своєю структурою піч безперервної термічної обробки з роликовим подом можна розділити на одноступеневі, двоступеневі та триступеневі сталеві труби. Двоступеневі або триступеневі печі з роликовим подом в основному використовуються для гарячої термообробки безшовних сталевих труб і зазвичай називаються печами з роликовим подом. Піч безперервної термообробки з роликовим подом.

Метод термічної обробки вказано на стандарті безшовної сталевої труби; деякі продукти. Стандарт встановлює вимоги до характеристик, яким повинні відповідати безшовні сталеві труби. Як правило, готова термічна обробка безшовної сталевої труби з низьким вмістом вуглецю в основному повністю відпалюється або нормалізується; в той час як безшовна сталева труба з хромонікелевої аустенітної нержавіючої сталі приймає сталеву трубу Shandong Sinoma, оброблену розчином.

Після гарячої прокатки безшовної сталевої труби неметалеві включення в сталі (в основному сульфіди, оксиди та силікати) пресуються в тонкі листи, і відбувається явище розшарування (сендвіч). Залишкове напруження, викликане нерівномірним охолодженням, набагато більше, ніж деформація, викликана навантаженням.