Metālu termomehāniskā apstrāde ir deformācijas, sildīšanas un dzesēšanas darbību kopums, kā rezultātā materiāla galīgās struktūras un īpašību veidošanās notiek paaugstināta blīvuma un plastiskās deformācijas radīto strukturālo nepilnību optimāla sadalījuma apstākļos.
Tērauda termomehāniskā apstrāde tiek veikta galvenokārt pēc trim shēmām: augstas temperatūras (HTMT), zemas temperatūras (LTMT) un sākotnējās termomehāniskās apstrādes (PTMT).
galvenā doma augstas temperatūras apstrāde sastāv no velmēšanas un atdzesēšanas režīmu izvēles pēc velmēšanas, kas nodrošina smalku un viendabīgu graudu veidošanos gatavajā produktā.
Apstrāde zemā temperatūrā sastāv no tērauda uzsildīšanas līdz 1000..L 100 °C, ātras dzesēšanas līdz austenīta metastabilā stāvokļa temperatūrai (400 ... 600 °C) un augstas deformācijas pakāpes (līdz 90% un augstāka) pie šī temperatūra. Pēc tam veic rūdīšanu martensītam un rūdīšanu 100...400 °C temperatūrā. Rezultāts ir ievērojams stiprības pieaugums salīdzinājumā ar HTMT, bet zemāka elastība un triecienizturība. Šī metode ir piemērojama praktiski tikai leģētiem tēraudiem.
Iepriekšēja termomehāniskā apstrāde To raksturo tehnoloģiskā procesa vienkāršība: aukstā plastiskā deformācija (palielina dislokāciju blīvumu), pirmsrekristalizācijas karsēšana (nodrošina ferīta struktūras poligonizāciju), rūdīšana un rūdīšana.
19. Varš un sakausējumi uz vara bāzes. Bronzas un misiņa marķējums. Vara sakausējumu izmantošana sanitārtehnikā.
Varš- kaļams viskozs metāls sarkanā (lūzumā rozā) krāsā, ļoti plānās kārtās gaismā izskatās zaļgani zils.
Iegūtās īpašības ir atkarīgas no tīrības pakāpes, un piemaisījumu satura līmenis nosaka tā zīmolu: MOOC - vismaz 99,99% vara, IOC - 99,97%, M1K - 99,95%, M2k - 99,93% vara utt. pakāpes aiz burta M ( varš) norāda nosacīto tīrības numuru un pēc tam burtu metodi un nosacījumus vara iegūšanai: k - katods; b - bezskābekļa; p - deoksidēts; f - deoksidēts ar fosforu. Kaitīgie piemaisījumi, kas samazina vara un tā sakausējumu mehāniskās un tehnoloģiskās īpašības, ir svins, bismuts, sērs un skābeklis. To saturs varā ir stingri ierobežots: bismuts - ne vairāk kā 0,005%, svins - 0,05% utt.
Varš pieder pie smagajiem krāsainajiem metāliem. Blīvums ir 8890 kg / m 3, kušanas temperatūra ir 1083 ° C. Tīram vara ir augsta elektriskā un siltuma vadītspēja.
Varam ir augsta lokanība un lieliska aukstā un karstā apstrāde, labas liešanas īpašības un apmierinoša apstrādājamība. Vara mehāniskās īpašības ir salīdzinoši zemas: stiepes izturība ir 150...200 MPa, relatīvais pagarinājums ir 15...25%.
Tiek saukti divkomponentu vai daudzkomponentu vara sakausējumi ar cinku un citiem elementiem misiņi.
Misiņš ir apzīmēts ar burtu L (misiņš), kam seko cipari, kas norāda vara procentuālo daudzumu. Piemēram, misiņa zīmols L68 satur 68% vara, pārējais ir cinks. Ja misiņš ir daudzkomponentu, tad aiz burta L ievietojiet citu elementu simbolu (A - alumīnijs, F - dzelzs, H - niķelis, K - silīcijs, T - titāns, Mts - mangāns, O - alva, C - svins, C - cinks utt.) un skaitļi, kas norāda to vidējo procentuālo daudzumu sakausējumā. Burtu un ciparu secība kaltā un lietajā misiņā ir atšķirīga. Liešanas misiņos sakausējuma komponenta vidējo saturu norāda uzreiz aiz burta, kas apzīmē tā nosaukumu.
Bronza- vara sakausējums ar alvu, alumīniju, svinu un citiem elementiem, starp kuriem cinks un niķelis nav galvenie. Cinku un niķeli var ievietot bronzās tikai kā papildu sakausējuma elementus. Pamatojoties uz to ķīmisko sastāvu, bronzas iedala alvas uz bezalvas.
Bronza ir apzīmēta ar burtiem Br, kam seko ietverto elementu alfabētiskie un ciparu apzīmējumi, izņemot varu. Elementu apzīmējums bronzā ir tāds pats kā misiņa marķēšanai. Vara klātbūtne pakāpē nav norādīta, un tā saturu nosaka atšķirība. Ar spiedienu apstrādātās bronzas kategorijās sakausējošo elementu nosaukumi ir norādīti to koncentrācijas dilstošā secībā, un šķiras beigās tādā pašā secībā ir norādītas to vidējās koncentrācijas. Piemēram, bronzas zīmola BrOTsS4-4-2,5 sastāvā ir 4% alvas un cinka, 2,5% svina, pārējais ir varš. Liešanas bronzas kategorijās (GOST 613 un 493) pēc katra leģējošā elementa apzīmējuma norāda tā saturu. Ja lietuves un ar spiedienu apstrādātas bronzas sastāvi pārklājas, piemēram, BrA9ZhZL.
20. Alumīnijs un sakausējumi uz alumīnija bāzes. Alumīnija sakausējumu izmantošana sanitārtehnikā.
Alumīnijs ir sudrabaini balts viegls metāls ar blīvumu 2,7 g/cm3 un kušanas temperatūru 660°C. Raksturīga ar augstu siltuma un elektrovadītspēju un labu izturību pret koroziju daudzās agresīvās vidēs. Jo tīrāks alumīnijs, jo augstāka tā izturība pret koroziju.
Atkarībā no piemaisījumu satura alumīniju iedala grupās un pakāpēs: augstas tīrības pakāpes alumīnijs A999 - 99,999% alumīnijs, augstas tīrības pakāpes: A995 - 99,995%, A99 - 99,99%, A97 - 99,97%, A95 - 99,95 % alumīnijs, tehniskais tīrība ar piemaisījumu saturu OD5 ... 1,0%: A85, A8, A7, A6, A5, AO. Piemēram, A85 marka nozīmē, ka metāls satur 99,85% alumīnija, bet AO klase nozīmē 99% alumīnija. Tehniski kalts alumīnijs ir marķēts ar ADO un AD1. Alumīnijā kā piemaisījumi var būt Fe, Si, Cu, Mn, Zn utt.
Tehniski visi alumīnija sakausējumi ir sadalīti 2 klases:
Lietie un nedeformējami.
Duralumīnijs ir visizplatītākie šīs grupas sakausējumi, kuru pamatā ir alumīnijs, varš un magnijs. Duralumīniju raksturo augsta izturības un elastības kombinācija, tie labi deformējas karstā un aukstā stāvoklī.
Silumīns- tas ir vispārīgs nosaukums lieto sakausējumu grupai, kuru pamatā ir alumīnijs, kas satur silīciju (4 ... 13% un dažās kategorijās līdz 23%) un dažus citus elementus. Silumīniem ir augstas liešanas īpašības, pietiekami augsta izturība, paaugstināta izturība pret koroziju, un tie ir labi apstrādāti griežot.
Šķidrā-metāla vides ietekmes pakāpe uz deformējamo materiālu ir atkarīga no tā termiskās un termomehāniskās apstrādes. Lielā mērā šo ietekmi nosaka izturības līmenis un graudu lielums, ko materiāli iegūst apstrādes rezultātā. Termiskās un termomehāniskās apstrādes Ho efekts ir saistīts arī ar dažām materiāla strukturālā stāvokļa iezīmēm.VG Markovs pētīja šķidrās alvas ietekmi uz perlīta hroma-molibdēna-vanādija tēraudiem, kas pakļauti rūdīšanai dažādās temperatūrās. Rūdīšana visos gadījumos veikta no 990°C, un rūdīšana - 270, 370, 470, 570, 670 un 770°C; rūdīšanas ilgums katrā temperatūrā bija 1,5 h. No tērauda sagatavēm, kas bija izgājušas norādītos termiskās apstrādes režīmus, tika izgatavoti paraugi ar cilindrisku darba daļu 6 mm diametrā, kuriem pēc tam tika veikta stiepes pārbaude ar ātrumu 1,25 mm/min. Paraugi tika pārbaudīti vannā ar šķidru alvu un gaisā 250/650°C temperatūrā.
Ir konstatēts, ka tērauds tiek pakļauts vislielākajai šķidrā metāla iedarbībai pēc zemas un vidējas rūdīšanas (270/470 ° C temperatūrā). Paraugi, kuriem veikta šāda termiskā apstrāde, ir trausli, bez plastiskas deformācijas, to stiepes izturība ir 1,5-2 reizes zemāka par tecēšanas robežu gaisā. Paraugi, kas rūdīti 570°C temperatūrā, sabojājas alvā, nekur nenotiek plastiskā deformācija; to spriegojuma diagramma beidzas vienmērīgas deformācijas apgabalā. Rūdīšana 670 ° C temperatūrā vēl vairāk vājina alvas ietekmi uz tēraudu. Šajā gadījumā gaisā un alvā pārbaudīto paraugu tecēšanas robeža, stiepes izturība un vienmērīgs pagarinājums ir vienādi; šķidrā metāla ietekme izpaužas tikai koncentrētā pagarinājuma samazināšanā. Paraugi, kas rūdīti 770 ° C temperatūrā, neuzrādīja nekādu šķidrā metāla vides ietekmi.
Tādējādi rūdīšanas temperatūras paaugstināšanās noved pie šķidrā metāla ietekmes samazināšanās uz perlīta tērauda mehāniskajām īpašībām. Galvenais efekta vājināšanās iemesls šajā gadījumā acīmredzot ir tērauda stiprības samazināšanās. Tādējādi galīgā izturība gaisā nepārtraukti mainās no aptuveni 130 kg/mm2 pēc rūdīšanas 270°C temperatūrā līdz 55 kg/mm2 pēc rūdīšanas 670°C.
Darbos konstatētas līdzīgas tērauda 30KhGSA termiskās apstrādes ietekmes likumsakarības uz šķidrās alvas un alvas-svina lodmetāla iedarbības lielumu, to rezultāti aplūkoti augstāk (skat. 35. tabulu). Rakstā atzīmēts, ka perlīta hroma-niķeļa un oglekļa tēraudu rūdīšana augstā temperatūrā samazina to jutību pret izkausētu lodmetālu darbību.
Darba autori pētīja dzīvsudraba ietekmi istabas temperatūrā uz nokrišņos cieto alumīnija sakausējumu mehāniskajām īpašībām atkarībā no novecošanas ilguma. Uz att. 88 parādīti alumīnija sakausējuma testa rezultāti, kas leģēti ar 4,5% Cu, 0,6% Mn un 1,5% Mg. Var redzēt, ka sakausējuma novecošanas ilguma palielināšanās, ko pavada sacietēšana gaisā, izraisa strauju tā stiprības kritumu šķidrā dzīvsudrabā. Interesanti, ka pat neliela sakausējuma sacietēšana novecošanas procesa sākumā izraisa spēcīgu šķidrā metāla ietekmi. Tas norāda uz šķidrā metāla vides ietekmes atkarību no materiāla strukturālā stāvokļa.
Cu-2% Be sakausējuma novecošanas laikā tika novērots nedaudz atšķirīgs šķidrā metāla (dzīvsudrabs ar 2% Na) iedarbības raksturs. No att. 89 no tā izriet, ka sakausējuma pārbaude šķidrā metālā neizkropļo (kvalitatīvā nozīmē) novecošanas ietekmi uz tā tecēšanas robežu. Šajā gadījumā tiek novēroti parastie sacietēšanas un pēc tam mīkstināšanas posmi (palielinoties iedarbībai), kas saistīti ar sakausējuma pārmērīgu novecošanos. Kas attiecas uz šķidrā metāla ietekmi uz materiāla relatīvo pagarinājumu, tā bija līdzīga darbā konstatētajai ietekmei uz stiprību, t.i., vides ietekme, kas izteikta relatīvā pagarinājuma samazināšanā, palielinās līdz ar cietēšanu. no sakausējuma, un tam ir vislielākā vērtība pie maksimālās sacietēšanas. Sakausējuma pārmērīga novecošana samazina šķidrā metāla pārklājuma trauslumu.
Uz att. 89 parāda arī tāda vara-berilija sakausējuma testēšanas rezultātus, kas pēc sacietēšanas pakļauts darba sacietēšanai. Šāda apstrāde veicina sakausējuma vēl lielāku nostiprināšanos novecošanas laikā, savukārt relatīvā pagarinājuma samazināšanās ir daudz mazāk izteikta. Piemēram, lielākais pagarinājuma samazinājums pēc rūdīšanas un rūdīšanas bija aptuveni 60%, savukārt pēc vienas rūdīšanas tas bija tuvu 100%.
Darba rūdīšanas pielietošana pēc sakausējuma termiskās apstrādes, kā parādīts darbos, parasti neizraisa šķidrā metāla iedarbības pakāpes izmaiņas. Tādējādi vara un berilija sakausējuma sacietēšana pēc rūdīšanas un novecošanas 370 ° C temperatūrā 0,5 un 12 stundas, t.i., līdz un pēc sacietēšanas maksimuma (sk. 89. att.), neizraisa ne stiprināšanas, ne vājināšanas ietekmi. no šķidrā metāla vides. Sakausējums, kas tika pakļauts maksimālai sacietēšanai termiskās apstrādes laikā (rūdīšana un novecošana 370 ° C temperatūrā 1 stundu), uzrādīja vides ietekmes palielināšanos, palielinoties darba sacietēšanas pakāpei.
Materiāla termomehāniskā apstrāde vairākos gadījumos ļauj palielināt tā izturību šķidrā-metāla vidē. Darbos tika pētīta termomehāniskās apstrādes ietekme uz 40X tērauda mehāniskajām īpašībām gaisā un saskarē ar Pb-Sn eitektiku. Tika pārbaudīti cilindriski paraugi 10 mm diametrā ar apļveida iegriezumu. Materiāls tika apstrādāts sprieguma koncentratora zonā. Paraugu uzstādīja uz speciālas iekārtas un uzsildīja, caur to laižot elektrisko strāvu līdz austenitizācijas temperatūrai; pēc tam atdzesēja līdz 400/600°C temperatūrai, pie kuras koncentratoru ielaida ar profilētiem rullīšiem. Virpas veiktais griezuma sākotnējais dziļums bija 1 mm, rādiuss augšpusē 0,2 mm, leņķis 0,8 rad. Ritinot ar rullīšiem, roba dziļums palielinājās līdz 1,5 mm, rādiuss palika nemainīgs. Pēc iestrādes paraugu atdzesēja eļļā, kam sekoja rūdīšana. Papildus termomehāniskajai apstrādei ar velmēšanu ar rullīšiem tika izmantota arī apstrāde ar parauga deformāciju ar vērpes palīdzību. Tika novērtēta arī darba rūdīšanas ietekme istabas temperatūrā uz šķidrā metāla ietekmi uz tēraudu pēc rūdīšanas un normalizācijas.
No tiem, kas parādīti attēlā. 90 spriegojuma diagrammas parāda, ka 400 un 500 ° C temperatūrā sacietējušie paraugi tiek iznīcināti šķidrā metāla iedarbībā elastīgajā reģionā, piedzīvojot daudzkārtēju stiprības samazināšanos. Zināmu stiprības pieaugumu panāk ar paraugu rūdīšanu, velmēšanu ar rullīšiem istabas temperatūrā un termomehānisko apstrādi ar vērpes palīdzību. Vislielāko stiprības pieaugumu rada termomehāniskā apstrāde, izmantojot velmēšanas paraugus ar rullīšiem. Tomēr, lai gan šī apstrāde izraisa strauju paraugu plastiskuma palielināšanos, testējot gaisā, testējot kausējumā, paraugi ir trausli. Jāatzīmē, ka termomehāniskās apstrādes metode, kas izrādījās efektīva tēraudam 40X, nedeva pozitīvu rezultātu tēraudam 2X13 ne testējot gaisā, ne Pb-Sn eitektiskā kausējumā. Šķidrā metāla ietekmes pakāpe šajā gadījumā bija aptuveni tāda pati kā pēc rūdīšanas un rūdīšanas, nodrošinot tēraudam tādu pašu stiprības un elastības līmeni.
Iepriekš minētie dati liecina, ka materiāla stiprības palielināšanās termiskās vai termomehāniskās apstrādes rezultātā, kā likums, izraisa šķidrā metāla iedarbības palielināšanos. Tērauda 40Kh sacietēšanas efekts Pb-Bi eitektikā pēc sprieguma koncentratora darbināšanas ar rullīšiem acīmredzami ir saistīts galvenokārt ar spiedes spriegumu parādīšanos parauga virsmas slānī, jo termomehāniskā apstrāde tajā pašā režīmā, bet ar parauga deformāciju. vērpes dēļ nenoved pie līdzīgiem rezultātiem. Strukturālais faktors acīmredzot ietekmē šķidrās-metāla vides iedarbības pakāpi ar dispersiju stiprinātu sakausējumu testēšanas gadījumā. Jārēķinās ar vides ietekmes palielināšanos uz šiem sakausējumiem, jo tajos smalki izkliedētu nogulšņu zonā var parādīties ievērojamas sprieguma koncentrācijas, kas ir nopietni šķēršļi dislokāciju kustībai.
02.01.2020
Kalnrūpniecības un apstrādes rūpniecībā ietilpst rullīšu drupinātāji. Lielbritānijā 1908. gadā tika izstrādāta pirmā šāda mašīna. Kalnu raktuvēs...
02.01.2020
Mūsdienīga biroja normālu darbību bez atbilstošām mēbelēm ir grūti iedomāties. Tas ietver darba galdus, atzveltnes krēslus, krēslus, dažādus plauktus un...
02.01.2020
Putu betons ir šķidrs betona maisījums, kas procesā sacietē un tiek sagriezts projektā nepieciešamās formās. Putu betons ir izgatavots no cementa, smilšu,...
30.12.2019
Jaunākās saziņas metodes ietekmē mūsdienu cilvēku brīvā laika pavadīšanas līmeni. Šodien azartspēļu lietotāji vēlas pilnībā......
30.12.2019
Mūsdienu būvniecībā plaši tiek izmantoti pāļu pamati. Viņi vēršas pie viņa gan privāto ēku, gan lielu nekustamo īpašumu celtniecībā, tostarp mazumtirdzniecībā ...
30.12.2019
Internets paver daudz iespēju riska un uztraukuma cienītājiem. Spēļu automāti ir vispopulārākais azartspēļu izklaides veids....
29.12.2019
Korpusa mēbeles mūsdienās ir vispopulārākais variants starp visām esošajām. Šāda veida mēbeļu iezīme ir tā, ka tās ir izgatavotas no koka paneļiem, ...
Termomehāniskā apstrāde ietver plastisko deformāciju, kas ietekmē konstrukcijas veidošanos metāla termiskās apstrādes laikā. Plastiskā deformācija maina sadalījuma raksturu un palielina defektu blīvumu kristāliskajā režģī, kas, savukārt, spēcīgi ietekmē struktūras veidošanās raksturu fāzu transformāciju laikā. Tādējādi sakausējumā pēc TMT veidojas struktūra ar paaugstinātu kristāliskās struktūras defektu blīvumu, kas noved pie jaunu mehānisko īpašību iegūšanas.
Tēraudam galvenokārt izmanto divu veidu termomehānisko apstrādi - zemu temperatūru un augstu temperatūru.
LTMT laikā pārdzesētais austenīts tiek deformēts tā paaugstinātās stabilitātes reģionā, bet obligāti zem pārkristalizācijas sākuma temperatūras. Pēc tam tas pārvēršas par martensītu (53. att.). Kā pēdējā termiskā apstrāde tiek veikta zema rūdīšana.
Tērauda sacietēšanas iemesls LTMT laikā ir deformēta austenīta dislokācijas struktūras pārmantošana ar martensītu. Martensīta veidošanās laikā dislokācijas nepazūd, bet tiek pārnestas no sākuma fāzes uz jauno, t.i. martensīts manto deformēto austenīta apakšstruktūru. Lielais dislokāciju blīvums, ko nosaka oglekļa atomi un karbīda ieslēgumi, rada augstu izturību ar pieņemamu plastiskuma līmeni.
Rīsi. 53 Zemas temperatūras shēma (LTMO)
tērauda termomehāniskā apstrāde
LTMT ir piemērojams tikai leģētiem tēraudiem ar pietiekamu pārdzesēta austenīta stabilitātes līmeni. Turklāt LTMT nepieciešama jaudīga deformējošā iekārta.
HTMT laikā austenīts tiek deformēts augstās temperatūras stabilitātes reģionā un pēc tam tiek rūdīts par martensītu (54. att.). Sacietēšanai seko zema rūdīšana.
Rīsi. 54 Augstas temperatūras shēma (HTMT)
tērauda termomehāniskā apstrāde.
HTMT režīms ir izvēlēts tā, lai līdz martensīta transformācijas sākumam austenītam būtu attīstīta poligonizēta struktūra. Deformācijas pakāpe nedrīkst būt pārāk liela, lai neizraisītu pārkristalizāciju, kas samazina sacietēšanu. Pēc deformācijas beigām ir nepieciešama tūlītēja dzēšana, lai novērstu statisko pārkristalizāciju un saglabātu deformēto struktūru līdz martensīta transformācijas sākumam. Martensīta kristāli nepārsniedz austenīta apakšgraudu robežas, kas izraisa to ievērojamu slīpēšanu un augstu īpašību kopuma iegūšanu.
Svarīgākā HTMT priekšrocība ir spēja vienlaikus palielināt gan izturību, gan izturību pret lūzumiem. Turklāt HTMT nav nepieciešams jaudīgs specializēts aprīkojums.
6. Tērauda ķīmiski termiskā apstrāde
6.1. Tērauda ķīmiski termiskās apstrādes vispārīgie raksturojumi
Ķīmiskā-termiskā apstrāde (CHT) ir tērauda virsmas piesātinājums ar dažiem ķīmiskiem elementiem, proti, nemetāliem un metāliem (piemēram, oglekli, slāpekli, alumīniju, hromu utt.), to difūzijas ceļā no ārējās vides atomu stāvoklī. augstā temperatūrā. Šo procesu gaitā obligāti mainās produktu virsmas slāņu ķīmiskais sastāvs, mikrostruktūra un īpašības. CTO sagataves tiek uzkarsētas jebkurā ķīmiski aktīvā vidē. Galvenie apstrādes parametri ir sildīšanas temperatūra un turēšanas laiks. CTO parasti tiek veikta ilgu laiku. Procesa temperatūra tiek izvēlēta īpaši katram apstrādes veidam.
Jebkura veida CTO primārie procesi ir disociācija, absorbcija un difūzija.
Disociācija - ķīmiska savienojuma sadalīšanās, lai iegūtu ķīmiskos elementus aktīvākā, atomu stāvoklī. Absorbcija - noteikto nemetālu atomu daļas virsmas absorbcija. Difūzija - absorbētā elementa pārvietošanās dziļi produktā. Visu trīs procesu ātrumam obligāti jābūt saskaņotam vienam ar otru. Absorbcijai un difūzijai ir nepieciešams, lai piesātinājuma elements mijiedarbotos ar parasto metālu, veidojot vai nu cietu šķīdumu, vai ķīmisku savienojumu, jo, ja tā nav, ķīmiski termiskā apstrāde nav iespējama.
Galvenie tērauda ķīmiski termiskās apstrādes veidi ir karburizācija, nitrēšana, nitrokarburizācija, cianidēšana un difūzijas metalizācija.
Atomu difūzijas ātrums dzelzs režģī mainās un ir atkarīgs no iegūto fāžu sastāva un struktūras. Piesātinot ar oglekli vai slāpekli, kas veido intersticiālus cietus šķīdumus ar dzelzi, difūzija norit ātrāk nekā piesātināta ar metāliem, kas veido aizvietojošus cietus šķīdumus. Tāpēc šajā gadījumā tiek izmantota augstāka temperatūra un ilgāks apstrādes laiks, taču, neskatoties uz to, tiek iegūts plānāks slāņa biezums nekā nitrējot un īpaši karburējot.
Nosakot difūzijas slāņa biezumu, kas iegūts, piesātinot tēraudu ar vienu vai otru elementu, parasti tiek norādīta nevis tā pilna vērtība ar mainītu sastāvu, bet gan tikai dziļums līdz noteiktai cietībai vai struktūrai (efektīvajam biezumam).
Atšķirībā no faktiskās termiskās ķīmiskās-termiskās un termomehāniskās apstrādes papildus termiskajai iedarbībai ietver attiecīgi ķīmisko un deformācijas ietekmi uz metālu. Tas sarežģī kopējo priekšstatu par struktūras un īpašību izmaiņām termiskās apstrādes laikā.
Iekārtas ķīmiski termiskās un termomehāniskās apstrādes veikšanai, kā likums, ir sarežģītākas nekā faktiskajai termiskai apstrādei. Papildus parastajām sildierīcēm tajā ietilpst, piemēram, instalācijas kontrolētas atmosfēras radīšanai, aprīkojums plastiskai deformācijai.
Tālāk mēs aplūkojam vispārīgos struktūras un īpašību izmaiņu modeļus ķīmiski termiskās un termomehāniskās apstrādes laikā un to šķirnes.
"Metālu termiskās apstrādes teorija",
I. I. Novikovs
HTMT laikā austenīts tiek deformēts tā termodinamiskās stabilitātes zonā un pēc tam tiek rūdīts, lai iegūtu martensītu (skatīt attēlu Leģētā tērauda apstrādes shēmu). Pēc rūdīšanas tiek veikta zema rūdīšana. Parastās termiskās apstrādes ar deformācijas (velmēšanas) karsēšanu galvenais mērķis ir novērst īpašu karsēšanu sacietēšanai un tādējādi iegūt ekonomisku efektu. HTMT galvenais mērķis ir uzlabot mehāniskās īpašības...
Lielu interesi rada HTMT sacietēšanas pārmantojamības ("atgriezeniskuma") fenomens, ko ML Bernstein atklāja atkārtotas termiskās apstrādes laikā. Izrādījās, ka HTMT rūdījums tiek saglabāts, ja tērauds tiek atkārtoti rūdīts ar īsu ekspozīciju karsēšanas temperatūrā rūdīšanai vai ja HTMT rūdītais tērauds vispirms tiek pakļauts augstai rūdīšanai un pēc tam atkārtoti rūdīts. Piemēram, tērauda 37XH3A stiepes izturība pēc HTMT saskaņā ar režīmu ...
Tēraudu TMT procesi ir intensīvi pētīti kopš 50. gadu vidus saistībā ar jaunu veidu meklējumiem konstrukcijas stiprības palielināšanai. Zemas temperatūras termomehāniskā apstrāde (LTMT) LTMT laikā pārdzesēts austenīts tiek deformēts tā paaugstinātās stabilitātes zonā, bet obligāti zem pārkristalizācijas sākuma temperatūras un pēc tam (pārvēršas par martensītu. Pēc tam tiek veikta zemā rūdīšana (nevis). parādīts attēlā). Apstrādes shēma ...
HTMT izmantošanu ierobežo šādi faktori. Sakausējums var atšķirties tik šaurā rūdīšanas temperatūru diapazonā, ka praktiski nav iespējams uzturēt karstās darba temperatūru tik šaurās robežās (piemēram, ± 5 ° C robežās D16 duralumīnijam). Optimālais temperatūras diapazons karstai deformācijai var būt ievērojami zemāks par temperatūras diapazonu karsēšanai rūdīšanai. Piemēram, presējot alumīnija sakausējumus…
PTMT būtība slēpjas apstāklī, ka pusfabrikāts, kas iegūts pēc karstās deformācijas nepārkristalizētā stāvoklī, saglabā nepārkristalizētu struktūru pat karsējot dzēšanai. PTMT atšķiras no HTMT ar to, ka ir atdalītas karstās deformācijas un karsēšanas operācijas rūdīšanai (sk. attēlu Novecojošo sakausējumu termomehāniskā apstrāde). PTMT plaši izmanto alumīnija sakausējumu pusfabrikātu ražošanas tehnoloģijā. Ir pagājis ilgs laiks...
HTMT tiek veikta karstā deformācija, rūdīšana no deformācijas karsēšanas un novecošana (sk. Novecojošo sakausējumu termomehāniskās apstrādes shēmas attēlu). Karstās deformācijas laikā palielinās dislokāciju blīvums un notiek karstā sacietēšana, ko var daļēji vai pilnībā noņemt pašas deformācijas laikā dinamiskās poligonizācijas un dinamiskās rekristalizācijas attīstības rezultātā. Sprieguma un deformācijas līknei ir plūsmas sprieguma pieauguma sadaļa, ...
Attēlā parādītas galvenās novecojošo sakausējumu TMT shēmas. Robainas līnijas norāda uz plastisko deformāciju. Novecojošo sakausējumu termomehāniskās apstrādes shēmas Zemas temperatūras termomehāniskā apstrāde (LTMT) Novecojošo sakausējumu LTMT ir pirmā (30s) un rūpniecībā visplašāk izmantotā termomehāniskā apstrāde. LTMT galvenais mērķis ir paaugstināt stiprības īpašības. Izmantojot LTMT, sakausējums vispirms tiek pakļauts parastajai sacietēšanai, ...
Vispirms apskatīsim aukstās deformācijas ietekmi uz zonas novecošanos. Šķiet, ka deformācijai, palielinot dislokāciju blīvumu un vakanču koncentrāciju, būtu jāpaātrina zonas novecošanās. Bet, pirmkārt, zonas tiek ģenerētas viendabīgi, nevis uz dislokācijām, un, otrkārt, dislokācijas ir efektīvas vietas vakanču izlietnēm. Ļoti spēcīga plastiskā deformācija palielina vakanču koncentrāciju (vakanču skaita attiecību pret atomu skaitu) tikai par 10-6, ...
LTMT uzklāšanas efektivitāti nosaka tā, kura sacietēšanas fāze izdalās novecošanas laikā. Tā, piemēram, papildu sacietēšana no deformācijas ieviešanas pirms mākslīgās novecošanas Al-Cu-Mg sakausējumiem (cietinātājs - fāze S) ir lielāka nekā Al-Cu sakausējumiem (cietinātājs - fāze θ´). Karsējot novecošanai pēc aukstās deformācijas, pārkristalizācija, kā likums, nenotiek, bet ...
Lai mainītu metāla tehniskos parametrus, uz tā bāzes var izveidot sakausējumu un pievienot tam citas sastāvdaļas. Tomēr ir vēl viens veids, kā mainīt metāla izstrādājuma parametrus - metāla termiskā apstrāde. Ar tās palīdzību jūs varat ietekmēt materiāla struktūru un mainīt tā īpašības.
Metāla termiskā apstrāde ir virkne procesu, kas ļauj noņemt detaļas atlikušo spriegumu, mainīt materiāla iekšējo struktūru un uzlabot veiktspēju. Metāla ķīmiskais sastāvs pēc karsēšanas nemainās. Vienmērīgi karsējot sagatavi, mainās materiāla struktūras graudu izmērs.
Stāsts
Metāla termiskās apstrādes tehnoloģija cilvēcei ir zināma kopš seniem laikiem. Viduslaikos kalēji zobenu sagataves sildīja un atdzesēja ar ūdeni. Līdz 19. gadsimtam cilvēks bija iemācījies apstrādāt čugunu. Kalējs ievietoja metālu traukā, kas pilns ar ledu, un pārklāja to ar cukuru. Tālāk sākas vienmērīgas sildīšanas process, kas ilgst 20 stundas. Pēc tam čuguna sagatavi varēja kalt.
19. gadsimta vidū krievu metalurgs D.K.Černovs dokumentēja, ka, karsējot metālu, mainās tā parametri. No šī zinātnieka aizgāja zinātne - materiālu zinātne.
Kam paredzēta termiskā apstrāde?
Iekārtu daļas un sakaru bloki, kas izgatavoti no metāla, bieži tiek pakļauti lielam spriegumam. Papildus tam, ka tie tiek pakļauti spiedienam, tie var tikt pakļauti kritiskai temperatūrai. Lai izturētu šādus apstākļus, materiālam jābūt nodilumizturīgam, uzticamam un izturīgam.
Iegādātās metāla konstrukcijas ne vienmēr spēj ilgstoši izturēt slodzes. Lai tie kalpotu daudz ilgāk, metalurģijas meistari izmanto termisko apstrādi. Sildīšanas laikā un pēc tam metāla ķīmiskais sastāvs paliek nemainīgs, bet īpašības mainās. Termiskās apstrādes process palielina materiāla izturību pret koroziju, nodilumizturību un izturību.
Termiskās apstrādes priekšrocības
Metāla sagatavju termiskā apstrāde ir obligāts process, ja runa ir par konstrukciju izgatavošanu ilgstošai lietošanai. Šai tehnoloģijai ir vairākas priekšrocības:
- Paaugstināta metāla nodilumizturība.
- Gatavās detaļas kalpo ilgāk, tiek samazināts bojāto sagatavju skaits.
- Uzlabo izturību pret korozijas procesiem.
Metāla konstrukcijas pēc termiskās apstrādes iztur lielas slodzes, palielinās to kalpošanas laiks.
Tērauda termiskās apstrādes veidi
Metalurģijā tiek izmantoti trīs tērauda apstrādes veidi: tehniskā, termomehāniskā un ķīmiski termiskā. Katra no piedāvātajām termiskās apstrādes metodēm ir jāapspriež atsevišķi.
Atkausēšana
Metāla tehniskās apstrādes variācija vai cits posms. Šis process ietver vienmērīgu metāla sagataves uzsildīšanu līdz noteiktai temperatūrai un sekojošu dzesēšanu dabiskā veidā. Pēc atkausēšanas izzūd metāla iekšējais spriegums un tā neviendabīgums. Materiāls mīkstina ar karstumu. Vēlāk to ir vieglāk apstrādāt.
Ir divu veidu atkausēšana:
- Pirmais veids. Metāla kristāla režģī ir nelielas izmaiņas.
- Otrais veids. Sākas materiāla struktūras fāzes izmaiņas. To sauc arī par pilnu metāla atkausēšanu.
Temperatūras diapazons šī procesa laikā ir no 25 līdz 1200 grādiem.
sacietēšana
Vēl viens tehniskās apstrādes posms. Metāla sacietēšana tiek veikta, lai palielinātu sagataves izturību un samazinātu tās elastību. Produkts tiek uzkarsēts līdz kritiskajai temperatūrai un pēc tam ātri atdzesēts, iemērcot vannā ar dažādiem šķidrumiem. Sacietēšanas veidi:
- divpakāpju dzesēšana. Sākotnēji apstrādājamo priekšmetu atdzesē līdz 300 grādiem ar ūdeni. Pēc tam daļu ievieto vannā, kas piepildīta ar eļļu.
- Viena šķidruma lietošana. Ja tiek apstrādātas mazas detaļas, tiek izmantota eļļa. Lielas sagataves atdzesē ar ūdeni.
- Pakāpās. Pēc karsēšanas apstrādājamo priekšmetu atdzesē izkausētajos sāļos. Pēc tam to izklāj svaigā gaisā, līdz tas pilnībā atdziest.
Var atšķirt arī izotermisku sacietēšanas veidu. Tas ir līdzīgi kā pakāpeniski, bet mainās sagataves turēšanas laiks izkausētajos sāļos.
Termomehāniskā apstrāde
Tas ir tipisks tēraudu termiskās apstrādes veids. Šajā procesā tiek izmantotas spiediena iekārtas, sildelementi un dzesēšanas tvertnes. Dažādās temperatūrās sagatave tiek uzkarsēta, un pēc tam notiek plastiskā deformācija.
Atvaļinājums
Šis ir tērauda tehniskās termiskās apstrādes pēdējais posms. Šis process tiek veikts pēc sacietēšanas. Metāla viskozitāte palielinās, iekšējais spriegums tiek noņemts. Materiāls kļūst izturīgāks. Var veikt dažādās temperatūrās. Tas maina pašu procesu.
Kriogēnā apstrāde
Galvenā atšķirība starp termisko apstrādi un kriogēno iedarbību ir tāda, ka pēdējā nozīmē sagataves dzesēšanu. Šīs procedūras beigās detaļas kļūst stiprākas, tām nav nepieciešama rūdīšana, tās ir labāk noslīpētas un pulētas.
Mijiedarbojoties ar dzesēšanas līdzekļiem, temperatūra pazeminās līdz mīnus 195 grādiem. Dzesēšanas ātrums var atšķirties atkarībā no materiāla. Lai atdzesētu produktu līdz vajadzīgajai temperatūrai, tiek izmantots procesors, kas ģenerē aukstumu. Apstrādājamā detaļa tiek vienmērīgi atdzesēta un noteiktu laiku paliek kamerā. Pēc tam to ņem ārā un ļauj pašam sasilt līdz istabas temperatūrai.
Ķīmiski termiskā apstrāde
Cits termiskās apstrādes veids, kurā sagatave tiek uzkarsēta un pakļauta dažādiem ķīmiskiem elementiem. Apstrādājamās detaļas virsmu notīra un pārklāj ar ķīmiskiem savienojumiem. Šis process tiek veikts pirms sacietēšanas.
Meistars var piesātināt izstrādājuma virsmu ar slāpekli. Lai to izdarītu, tie sasilda līdz 650 grādiem. Sildot, sagatavei jāatrodas kriogēnā atmosfērā.
Krāsaino metālu sakausējumu termiskā apstrāde
Piedāvātie metālu termiskās apstrādes veidi nav piemēroti dažāda veida sakausējumiem un krāsainajiem metāliem. Piemēram, strādājot ar varu, tiek veikta rekristalizācijas atkausēšana. Bronza uzsilst līdz 550 grādiem. Viņi strādā ar misiņu 200 grādos. Alumīnijs sākotnēji tiek rūdīts, pēc tam atkvēlināts un novecots.
Metāla termiskā apstrāde tiek uzskatīta par nepieciešamu procesu rūpniecisko iekārtu, mašīnu, lidmašīnu, kuģu un citu iekārtu konstrukciju un detaļu ražošanā un turpmāk izmantošanā. Materiāls kļūst stiprāks, izturīgāks un izturīgāks pret korozijas procesiem. Procesa izvēle ir atkarīga no izmantotā metāla vai sakausējuma.