A hőkezelés olyan fém hőfeldolgozási eljárást jelent, amelyben az anyagokat felmelegítik, melegen tartják és szilárd állapotban lehűtik, hogy a kívánt szerkezetet és tulajdonságokat elérjék.
1. Hőkezelés
1. Normalizálás: Melegítse fel az acélt vagy acél alkatrészeket a megfelelő hőmérsékletre az AC3 vagy ACM kritikus pont fölé, tartsa egy bizonyos ideig, majd hűtse le a levegőn, hogy megkapja a perlit-szerű szerkezetet.
2. Izzítás: Melegítse fel a hipoeutektoid acél munkadarabot 20-40 fokkal AC3 fölé, tartsa melegen egy ideig, majd lassan hűtse le a kemencével (vagy temesse el homokba vagy mészbe) 500 fok alá. hűtse le a levegőben. .
3. Oldatos hőkezelés: Melegítse fel az ötvözetet egy magas hőmérsékletű egyfázisú zónába, és tartsa állandó hőmérsékleten, hogy a felesleges fázis teljesen feloldódjon a szilárd oldatban, majd gyorsan lehűtve túltelített szilárd oldatot kapjon. hőkezelési folyamat.
4. Öregedés: Miután az ötvözetet oldatos hőkezelésnek vagy hideg képlékeny deformációnak vetik alá, tulajdonságai idővel megváltoznak, ha szobahőmérsékleten vagy valamivel magasabb hőmérsékleten helyezik el.
5. Oldatkezelés: teljesen feloldja az ötvözet különböző fázisait, megerősíti a szilárd oldatot, javítja a szilárdságot és a korrózióállóságot, megszünteti a feszültséget és lágyítja, hogy folytassa a feldolgozást és az alakítást.
6. Öregítési kezelés: melegítse és tartsa melegen azon a hőmérsékleten, amelyen az erősítő fázis kicsapódik, így az erősítő fázis kicsapódik, megkeményedik és növeli a szilárdságot.
7. Edzés: Olyan hőkezelési eljárás, amelynek során az acélt ausztenitizálják és megfelelő hűtési sebességgel lehűtik, így a munkadarab teljes keresztmetszetében vagy egy bizonyos tartományon belül martenzit és egyéb instabil szerkezeti átalakulásokon megy keresztül.
8. Temperálás: A kioltott munkadarabot az AC1 kritikus pont alatti megfelelő hőmérsékletre melegítse meghatározott ideig, majd a követelményeknek megfelelő módszerrel hűtse le a kívánt szerkezet és teljesítmény elérése érdekében.
9. Acél karbonitridálása: A karbonitridálás során szén és nitrogén egyszerre szivárog be az acél felületébe. Hagyományosan a karbonitridálást cianidálásnak is nevezik, és széles körben használják a közepes hőmérsékletű gázkarbonitridálást és az alacsony hőmérsékletű gázkarbonitridálást (vagyis a gáz lágy nitridálását). A közepes hőmérsékletű gázkarbonitridálás fő célja az acél keménységének, kopásállóságának és kifáradási szilárdságának javítása. Az alacsony hőmérsékletű gázkarbonitridálás főként nitridálást jelent, és fő célja az acél kopásállóságának és ütésállóságának javítása.
10. Edzés és temperálás: Általában az edzést és a magas hőmérsékletű temperálást kombináló hőkezelést oltásnak és temperálásnak nevezik. Az oltó- és temperáló kezelést széles körben alkalmazzák különböző fontos szerkezeti részeken, különösen azokon a hajtórudakon, csavarokon, fogaskerekeken és tengelyeken, amelyek váltakozó terhelés mellett működnek. Edzés és temperálás után a temperált szorbit szerkezetet kapjuk, melynek mechanikai tulajdonságai jobbak, mint az azonos keménységű normalizált szorbitszerkezeté. Keménysége a magas hőmérsékletű megeresztési hőmérséklettől függ, és az acél megeresztési stabilitásához és a munkadarab keresztmetszeti méretéhez kapcsolódik, általában HB200-350 között.
11. Forrasztás: olyan hőkezelési eljárás, amelynek során két munkadarabot felmelegítenek, megolvasztanak és forraszanyaggal összeragasztanak.
2. A folyamat jellemzői
A fémek hőkezelése a mechanikai gyártás egyik fontos folyamata. Más megmunkálási technikákkal összehasonlítva a hőkezelés általában nem változtatja meg a munkadarab alakját és általános kémiai összetételét, hanem megváltoztatja a munkadarabon belüli mikrostruktúrát vagy megváltoztatja a munkadarab felületének kémiai összetételét. , a munkadarab teljesítményének megadása vagy javítása érdekében. Jellemzője a munkadarab belső minőségének javítása, ami általában szabad szemmel nem látható. Ahhoz, hogy a fém munkadarabok rendelkezzenek a szükséges mechanikai, fizikai és kémiai tulajdonságokkal, az ésszerű anyagválasztás és a különféle alakítási eljárások mellett gyakran elengedhetetlenek a hőkezelési eljárások. Az acél a legszélesebb körben használt anyag a gépiparban. Az acél mikroszerkezete összetett és hőkezeléssel szabályozható. Ezért a fém hőkezelésének fő tartalma az acél hőkezelése. Ezenkívül az alumínium, réz, magnézium, titán stb. és ötvözetei hőkezeléssel megváltoztathatják mechanikai, fizikai és kémiai tulajdonságaikat, hogy eltérő teljesítményt érjenek el.
3. Folyamat
A hőkezelési folyamat általában fűtésből, szigetelésből, három hűtési folyamatból áll, és csak két fűtési és hűtési folyamat van néha. Ezek a folyamatok összefüggenek, és nem szakíthatók meg.
A melegítés a hőkezelés egyik fontos folyamata. A fém hőkezelő fűtőeszközei sokak, legkorábban a faszenet és a szenet alkalmazzák hőforrásként, majd folyékony és lisztes tüzelőanyagot használnak. Az elektromos áram alkalmazása révén a fűtés környezetszennyezés nélkül könnyen szabályozható. Ezek a hőforrások felhasználhatók közvetlen fűtésre, de közvetett fűtésre is olvadt só vagy fém, vagy akár lebegő részecskék révén.
A fém hevítésekor a munkadarab ki van téve a levegőnek, és gyakran lép fel oxidáció és dekarbonizáció (azaz csökken az acélrész felületén a széntartalom), ami nagyon kedvezőtlenül befolyásolja a munkadarab felületi tulajdonságait. alkatrészek hőkezelés után. Ezért a fémeket általában szabályozott atmoszférában vagy védőatmoszférában, olvadt sóban és vákuumban kell hevíteni, és bevonattal vagy csomagolási módszerekkel is védhetők.
A fűtési hőmérséklet a hőkezelési folyamat egyik fontos technológiai paramétere, kiválasztja és szabályozza a fűtési hőmérsékletet, és ez az a téma, amely garantálja a hőkezelés minőségét. A hevítési hőmérséklet más és más a feldolgozott fémanyagtól és a hőkezelés céljától függően, de általában mindent az átalakítási hőmérsékletnél magasabbra kell melegíteni, hogy magas hőmérsékletű mikrostruktúrát kapjunk. Ezenkívül az átalakítás bizonyos ideig tart, így amikor a fém munkadarab felülete eléri a szükséges hevítési hőmérsékletet, bizonyos ideig ezen a hőmérsékleten kell tartani, hogy a belső és külső hőmérséklet egyenletes legyen, és teljes legyen a mikrostruktúra átalakulás. Ezt az időtartamot tartási időnek nevezzük. A nagy energiasűrűségű fűtés és a kezelendő felületi hő alkalmazásakor a felmelegedés sebessége rendkívül gyors, és általában nincs áztatási ideje, és a termokémiai kezelés áztatási ideje gyakran hosszabb.
A hűtés is nélkülözhetetlen lépés a hőkezelési folyamatban. A hűtési mód a különböző folyamatok miatt eltérő, elsősorban a hűtési sebesség szabályozása érdekében. Az általános lágyított hűtési sebesség a leglassabb, a hűtés normalizáló sebessége nagyon gyors, és a hűtés kioltási sebessége gyorsabb. A különböző acéltípusok miatt azonban eltérő követelmények vonatkoznak. Például az üres kemény acél ugyanolyan hűtési sebességgel edzhető, mint a normalizálás.
4. Folyamat osztályozás
A fém hőkezelési folyamatai nagyjából három kategóriába sorolhatók: teljes hőkezelés, felületi hőkezelés és kémiai hőkezelés. A fűtőközeg, a fűtési hőmérséklet és a hűtési mód különbsége szerint az egyes nagy osztályok ismét különböző hőkezelési folyamatokra oszthatók. Ugyanaz a fém különböző hőkezelési eljárásokat alkalmaz, hogy különböző szerkezeteket kapjon, és így eltérő tulajdonságokkal rendelkezik. Az acél a legszélesebb körben használt fém az iparban, és az acél mikroszerkezete is a legösszetettebb, ezért az acél esetében különféle hőkezelési eljárások léteznek.
Az általános hőkezelés egy fémhőkezelési eljárás, amely a munkadarab egészét felmelegíti, majd megfelelő sebességgel lehűti, hogy megkapja a szükséges metallográfiai szerkezetet, amely megváltoztatja annak általános mechanikai tulajdonságait. Az acél általános hőkezelése általában négy alapvető folyamatból áll: izzítás, normalizálás, kioltás és temperálás.
A folyamat jelentése:
Az izzítás során a munkadarabot megfelelő hőmérsékletre kell melegíteni, az anyagtól és a munkadarab méretétől függően különböző tartási időket kell alkalmazni, majd lassan le kell hűteni. Szervezd magad.
A normalizálás során a munkadarabot megfelelő hőmérsékletre melegítjük, majd levegőn lehűtjük. A normalizálás hatása hasonló a lágyításéhoz, de a kapott szerkezet finomabb. Gyakran használják az anyagok vágási teljesítményének javítására, és néha bizonyos alacsony igényű alkatrészekhez használják. végső hőkezelésként.
Az edzés célja a munkadarab gyors lehűtése oltóközegben, például vízben, olajban vagy más szervetlen sókban és szerves vizes oldatokban melegítés és hőkezelés után. Az oltás után az acélrész megkeményedik, ugyanakkor törékennyé válik. A ridegség időben történő megszüntetése érdekében általában időben kell temperálni.
Az acél alkatrészek ridegségének csökkentése érdekében a kioltott acél alkatrészeket hosszú ideig megfelelő, szobahőmérsékletnél magasabb, de 650 C-nál alacsonyabb hőmérsékleten tartják, majd lehűtik. Ezt a folyamatot temperálásnak nevezik. Az izzítás, a normalizálás, az oltás és a temperálás a „négy tűz” a teljes hőkezelésben. Közülük az oltás és a temperálás szorosan összefügg, gyakran együtt is használják, és mindkettő nélkülözhetetlen. A „négy tűz” különböző hőkezelési eljárásokat fejlesztett ki, eltérő fűtési hőmérséklettel és hűtési módszerekkel. Egy bizonyos szilárdság és szívósság elérése érdekében az edzés és a magas hőmérsékletű temperálás kombinálásának folyamatát kioltásnak és temperálásnak nevezik. Miután egyes ötvözeteket lehűtöttek, hogy túltelített szilárd oldatot képezzenek, azokat szobahőmérsékleten vagy valamivel magasabb hőmérsékleten tartják hosszabb ideig, hogy javítsák az ötvözet keménységét, szilárdságát vagy elektromos tulajdonságait. Az ilyen hőkezelési eljárást öregedéskezelésnek nevezik.
Deformációs hőkezelésnek nevezik azt a módszert, amellyel a nyomással történő deformációt és a hőkezelést hatékonyan és szorosan kombinálják, hogy a munkadarab jó szilárdságot és szívósságot érjen el; A negatív nyomású atmoszférában vagy vákuumban végzett hőkezelést vákuum-hőkezelésnek nevezik, amely nemcsak azt eredményezheti, hogy a munkadarab nem oxidálódik és nem szénmentes, a munkadarab felülete a kezelés után sima marad, a munkadarab teljesítménye javul, és a beszivárgó szer kémiai hőkezelésre is használható.
A felületi hőkezelés egy fém hőkezelési eljárás, amely csak a munkadarab felületét melegíti fel, hogy megváltoztassa a felület mechanikai tulajdonságait. Annak érdekében, hogy csak a munkadarab felületét melegítse fel anélkül, hogy túl sok hőt adna át a munkadarab belsejébe, a felhasznált hőforrásnak nagy energiasűrűségűnek kell lennie, azaz nagy mennyiségű hőenergiát kell adnia a munkadarabnak egységnyi területen. , így a munkadarab felülete vagy része lehet rövid távú vagy pillanatnyi. magas hőmérsékletre. A felületi hőkezelés fő módszerei a lángoltás és az indukciós melegítésű hőkezelés. Az általánosan használt hőforrások a lángok, például az oxiacetilén vagy az oxipropán, az indukált áram, a lézer és az elektronsugár.
A kémiai hőkezelés egy fém hőkezelési eljárás, amely megváltoztatja a munkadarab felületének kémiai összetételét, szerkezetét és tulajdonságait. A kémiai hőkezelés és a felületi hőkezelés közötti különbség az, hogy az előbbi megváltoztatja a munkadarab felületének kémiai összetételét. A kémiai hőkezelés lényege, hogy a munkadarabot szén-, só- vagy egyéb ötvözőelemeket tartalmazó közegben (gáz, folyékony, szilárd) melegítjük, és hosszú ideig melegen tartjuk úgy, hogy a munkadarab felületére olyan elemek kerüljenek be, mint pl. szén, nitrogén, bór és króm. Az elemek beszivárgása után néha más hőkezelési eljárásokra van szükség, mint például az oltás és a temperálás. A kémiai hőkezelés fő módszerei a karburálás, a nitridálás és a fémezés.
A hőkezelés a mechanikai alkatrészek, szerszámok és formák gyártási folyamatának egyik fontos folyamata. Általánosságban elmondható, hogy biztosíthatja és javíthatja a munkadarab különféle tulajdonságait, például a kopásállóságot és a korrózióállóságot. Javíthatja a nyersdarab szerkezetét és feszültségi állapotát is, hogy megkönnyítse a különféle hideg és meleg feldolgozást.