Қорытпаларды термиялық өңдеу. Термиялық өңдеу түрлері

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Қорытпаларды термиялық өңдеу қара және түсті металлургияның өндірістік процесінің құрамдас бөлігі болып табылады. Осы процедураның нәтижесінде металдар өздерінің сипаттамаларын қажетті мәндерге өзгертуге қабілетті. Бұл мақалада біз заманауи өнеркәсіпте қолданылатын термиялық өңдеудің негізгі түрлерін қарастырамыз.

Термиялық өңдеудің мәні

Жартылай фабрикаттарды өндіру кезінде металл бөлшектерге қажетті қасиеттерді (беріктік, коррозияға және тозуға төзімділік және т.б.) беру үшін термиялық өңдеуден өтеді. Қорытпаларды термиялық өңдеу – бұл жоғары температура әсерінен қорытпаларда құрылымдық және физикалық-механикалық өзгерістер болатын, бірақ заттың химиялық құрамы сақталатын жасанды түрде жасалған процестердің жиынтығы.

Жылумен өңдеу мақсаты

Халық шаруашылығының барлық салаларында күнделікті қолданылатын металл бұйымдары тозуға төзімділік бойынша жоғары талаптарға сай болуы керек. Металл, шикізат ретінде, болуы мүмкін қажетті өнімділік қасиеттерімен күшейтілуі керекжоғары температураға ұшырау. Қорытпаларды жоғары температурамен термиялық өңдеу заттың бастапқы құрылымын өзгертеді, оның құрамдас бөліктерін қайта бөледі, кристалдардың өлшемі мен пішінін өзгертеді. Мұның бәрі металдың ішкі кернеуін азайтуға әкеледі және осылайша оның физикалық және механикалық қасиеттерін арттырады.

Термиялық өңдеу түрлері

Металл қорытпаларын термиялық өңдеу үш қарапайым процеске түседі: шикізатты (жартылай фабрикаттарды) қажетті температураға дейін қыздыру, оны белгіленген жағдайларда қажетті уақытқа сақтау және жылдам салқындату. Заманауи өндірісте кейбір технологиялық ерекшеліктерімен ерекшеленетін термиялық өңдеудің бірнеше түрі қолданылады, бірақ жалпы процестің алгоритмі барлық жерде бірдей болып қалады.

Термиялық өңдеуді орындау әдісіне сәйкес келесі түрлері бар:

• Термиялық (қатайту, шынықтыру, күйдіру, қартаю, криогендік өңдеу).
• Термомеханикалық өңдеу қорытпаға механикалық әсермен біріктірілген жоғары температуралық өңдеуді қамтиды.
• Химиялық-термиялық металды термиялық өңдеуден тұрады, содан кейін өнімнің бетін химиялық элементтермен (көміртек, азот, хром және т.б.) байытады.

Қатты күйдіру

Күтімдеу – металдар мен қорытпаларды алдын ала белгіленген температураға дейін қыздырып, содан кейін процедура орындалған пешпен бірге табиғи түрде өте баяу суытатын өндіріс процесі. Жасыту нәтижесінде химиялық құрамның біртекті еместігін жоюға боладызаттар, ішкі кернеуді жеңілдетеді, түйіршікті құрылымға қол жеткізеді және оны жақсартады, сонымен қатар оны одан әрі өңдеуді жеңілдету үшін қорытпаның қаттылығын төмендетеді. Жасытудың екі түрі бар: бірінші және екінші түрдегі күйдіру.

Бірінші класты күйдіру термиялық өңдеуді білдіреді, нәтижесінде қорытпаның фазалық күйінде аз немесе мүлдем өзгеріс болмайды. Оның да өзіндік сорттары бар: гомогенизацияланған – күйдіру температурасы 1100-1200, мұндай жағдайда қорытпалар 8-15 сағат сақталады, қайта кристалдану (t 100-200 кезінде) тойтарылған болат үшін жасыту қолданылады, яғни қазірдің өзінде деформацияланған. суық.

Екінші түрдегі күйдіру қорытпадағы маңызды фазалық өзгерістерге әкеледі. Оның бірнеше түрі бар:

• Толық күйдіру – қорытпаны осы затқа тән критикалық температура белгісінен 30-50 жоғары қыздыру және белгіленген жылдамдықпен салқындату (200/сағ – көміртекті болаттар, 100/сағ және 50/сағ – төмен легирленген және жоғары -легирленген болаттар, сәйкесінше).
• Аяқталмаған - критикалық нүктеге дейін қыздыру және баяу салқындату.
• Диффузия - күйдіру температурасы 1100-1200.
• Изотермиялық - қыздыру толық күйдіру кезіндегідей жүреді, алайда одан кейін жылдам салқындату критикалық температурадан сәл төмен температураға дейін жүзеге асырылады және ауада салқындатуға қалдырылады.
• Қалыпты - металды кейіннен пеште емес, ауада салқындату арқылы толық жасыту.

Қаттылау

Темперация - бұл манипуляцияқорытпамен, оның мақсаты металлдың мартенситтік түрленуіне қол жеткізу болып табылады, бұл өнімнің иілгіштігін төмендетеді және оның беріктігін арттырады. Сөндіру, сондай-ақ жасыту, металды пеште сыни температурадан жоғары сөндіру температурасына дейін қыздыруды қамтиды, айырмашылық сұйық ваннада пайда болатын жоғары салқындату жылдамдығында. Металлға және тіпті оның пішініне байланысты шыңдаудың әртүрлі түрлері қолданылады:

• Бір ортада, яғни бір ваннада сұйықтықпен қатаю (үлкен бөліктерге су, майда бөліктерге май).
• Үзіліссіз қатаю - салқындату екі дәйекті кезеңде жүреді: алдымен сұйықтықта (өткір салқындатқышта) шамамен 300 температураға дейін, содан кейін ауада немесе басқа май ваннасында.
• Қадамды - өнім қатаю температурасына жеткенде, ол біраз уақыт балқытылған тұздарда салқындатылады, содан кейін ауада салқындатылады.
• Изотермиялық - технология сатылы қатайтуға өте ұқсас, тек мартенситті түрлендіру температурасында өнімді ұстау уақытында ғана ерекшеленеді.
• Өздігінен шынықтырудың басқа түрлерінен ерекшелігі қыздырылған металдың толық салқындатылмауымен, бөлшектің ортасында жылы жер қалдыруымен ерекшеленеді. Осы манипуляцияның нәтижесінде өнім бетінде жоғары беріктік және ортасында жоғары тұтқырлық қасиеттеріне ие болады. Бұл комбинация ұрмалы аспаптар (балғалар, қашаулар, т.б.) үшін өте қажет

Демалыс

Темперациялау қорытпаларды термиялық өңдеудің соңғы кезеңі болып табылады, ол анықтайдыметалдың соңғы құрылымы. Шынықтырудың негізгі мақсаты - металл бұйымының сынғыштығын азайту. Жұмыс принципі - бөлшекті критикалық температурадан төмен температураға дейін қыздыру және оны салқындату. Термиялық өңдеу режимдері мен әртүрлі мақсаттарға арналған металл бұйымдарды салқындату жылдамдығы әртүрлі болуы мүмкін болғандықтан, шынықтырудың үш түрі бар:

• Жоғары - қыздыру температурасы 350-600-ден критикалық мәннен төмен мәнге дейін. Бұл процедура көбінесе металл конструкциялар үшін қолданылады.
• Орташа - t 350-500 термиялық өңдеу, серіппелі өнімдер мен серіппелерге тән.
• Төмен - өнімнің қыздыру температурасы 250-ден жоғары емес, бұл бөлшектердің жоғары беріктігі мен тозуға төзімділігіне қол жеткізуге мүмкіндік береді.

Қартаю

Қартаю – сөндіргеннен кейін аса қаныққан металдың ыдырау процестерін тудыратын қорытпаларды термиялық өңдеу. Қартаюдың нәтижесі дайын өнімнің қаттылық, шығымдылық және беріктік шегінің жоғарылауы болып табылады. Шойын ғана емес, сонымен қатар түсті металдар, оның ішінде оңай деформацияланатын алюминий қорытпалары да қартаюға ұшырайды. Егер шынықтыруға ұшыраған металл бұйымы қалыпты температурада сақталса, онда беріктіктің өздігінен жоғарылауына және икемділіктің төмендеуіне әкелетін процестер жүреді. Бұл металдың табиғи қартаюы деп аталады. Егер дәл осындай манипуляция жоғары температурада жасалса, ол жасанды қартаю деп аталады.

Криогенді өңдеу

Қорытпалар құрылымындағы өзгерістер,бұл олардың қасиеттеріне тек жоғары емес, сонымен қатар өте төмен температурада қол жеткізуге болатынын білдіреді. t нөлден төмен қорытпаларды термиялық өңдеу криогендік деп аталады. Бұл технология халық шаруашылығының әртүрлі салаларында жоғары температуралық термиялық өңдеулерге қосымша ретінде кеңінен қолданылады, өйткені ол термиялық шынықтыру процестерінің құнын айтарлықтай төмендете алады.

Қорытпаларды криогендік өңдеу t -196 температурада арнайы криогендік процессорда жүргізіледі. Бұл технология өңделген бөліктің қызмет ету мерзімін және коррозияға қарсы қасиеттерін айтарлықтай арттыра алады, сонымен қатар қайта өңдеу қажеттілігін жояды.

Термомеханикалық өңдеу

Қорытпаларды өңдеудің жаңа әдісі металдарды жоғары температурада өңдеуді пластикалық күйдегі бұйымдардың механикалық деформациясымен біріктіреді. Аяқтау әдісіне сәйкес термомеханикалық өңдеу (ТМТ) үш түрлі болуы мүмкін:

• Төмен температурадағы TMT екі кезеңнен тұрады: пластикалық деформация, одан кейін бөлшекті сөндіру және шынықтыру. TMT басқа түрлерінен негізгі айырмашылығы қорытпаның аустениттік күйіне дейін қыздыру температурасы болып табылады.
• Жоғары температура TMT қорытпаны пластикалық деформациямен бірге мартенситті күйге дейін қыздыруды қамтиды.
• Алдын ала - деформация t 20 орындалады, содан кейін металды шыңдау және шынықтыру.

Химиялық-термиялық өңдеу

Қорытпалардың құрылымы мен қасиеттерін өзгертуметалдарға термиялық және химиялық әсерлерді біріктіретін химиялық-термиялық өңдеудің көмегімен де мүмкін. Бұл процедураның түпкі мақсаты өнімге жоғары беріктік, қаттылық және тозуға төзімділік беруден басқа, бөлікке қышқылға төзімділік пен отқа төзімділік беру болып табылады. Бұл топқа термиялық өңдеудің келесі түрлері кіреді:

• Цементтеу бұйымның бетіне қосымша беріктік беру үшін жүргізіледі. Процедураның мәні металды көміртегімен қанықтыру болып табылады. Карбюризацияны екі жолмен жүзеге асыруға болады: қатты және газды көміртекті. Бірінші жағдайда өңделген материал көмірмен және оның активаторымен бірге пешке салынып, белгілі бір температураға дейін қыздырылады, содан кейін оны осы ортада ұстап, суытады. Газды карбюризациялау жағдайында өнім көміртекті газдың үздіксіз ағынымен пеште 900-ге дейін қызады.
• Азоттау - бұл металл бұйымдарының бетін азотты ортада қанықтыру арқылы химиялық-термиялық өңдеу. Бұл процедураның нәтижесі бөліктің созылу беріктігінің жоғарылауы және оның коррозияға төзімділігінің жоғарылауы болып табылады.
• Циандау – металдың азотпен және көміртегімен бір мезгілде қанығуы. Орта сұйық (балқытылған көміртегі және азот бар тұздар) және газ тәрізді болуы мүмкін.
• Диффузиялық қаптау – металл бұйымдарға ыстыққа төзімділік, қышқылға төзімділік және тозуға төзімділік беретін заманауи әдіс. Мұндай қорытпалардың беті әртүрлі металдармен (алюминий, хром) және металлоидтармен (кремний, бор) қаныққан.

Мүмкіндіктершойынды термиялық өңдеу

Шойын қорытпалары түсті металл қорытпаларына қарағанда сәл өзгеше технологияны пайдаланып термиялық өңдеуге ұшырайды. Шойын (сұр түсті, беріктігі жоғары, легирленген) термиялық өңдеудің келесі түрлеріне ұшырайды: күйдіру (t 500-650 кезінде), қалыпқа келтіру, шынықтыру (үздіксіз, изотермиялық, беткі), шынықтыру, азоттау (сұр шойындар), алюминдеу (перлиттік шойындар), хромдау. Осы процедуралардың барлығы нәтижесінде соңғы шойын өнімдерінің қасиеттері айтарлықтай жақсарады: қызмет ету мерзімін ұзарту, өнімді пайдалану кезінде жарықтар ықтималдығын жою, шойынның беріктігі мен ыстыққа төзімділігін арттыру.

Түсті қорытпаларды термиялық өңдеу

Түсті металдар мен қорытпалар бір-бірінен әртүрлі қасиеттерге ие, сондықтан олар әртүрлі әдістермен өңделеді. Осылайша, мыс қорытпалары химиялық құрамын теңестіру үшін қайта кристалдану жасытуға ұшырайды. Жез үшін төмен температурада жасыту технологиясы (200-300) қарастырылған, өйткені бұл қорытпа ылғалды ортада өздігінен крекингке бейім. Қола t 550 дейін гомогенизацияға және күйдіруге ұшырайды. Магний күйдіріледі, сөндіріледі және жасанды қартаюға ұшырайды (өшірілген магний үшін табиғи қартаю болмайды). Алюминий, магний сияқты, термиялық өңдеудің үш әдісінен өтеді: күйдіру, қатаю және қартаю, содан кейін өңделген алюминий қорытпалары олардың беріктігін айтарлықтай арттырады. Титан қорытпаларын өңдеу мыналарды қамтиды: қайта кристалдану жасыту, қатайту, қартаю, азоттау және карбюризация.

CV

Металдар мен қорытпаларды термиялық өңдеу қара металлургияда да, түсті металлургияда да негізгі технологиялық процесс болып табылады. Заманауи технологиялар өңделген қорытпалардың әрбір түрінің қажетті қасиеттеріне қол жеткізу үшін термиялық өңдеудің әртүрлі әдістеріне ие. Әрбір металдың өзіндік критикалық температурасы бар, яғни термиялық өңдеуді заттың құрылымдық және физика-химиялық сипаттамаларын ескере отырып жүргізу керек. Сайып келгенде, бұл қалаған нәтижелерге қол жеткізіп қана қоймайды, сонымен қатар өндіріс процестерін айтарлықтай жеңілдетеді.