Болат жасыту термиялық өңдеудің бір түрі ретінде. Металл технологиясы

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-02 13:58

Жаңа материалдарды жасау және олардың қасиеттерін бақылау - металл технологиясы өнері. Оның құралдарының бірі термиялық өңдеу болып табылады. Бұл процестер қорытпалардың сипаттамаларын және сәйкесінше пайдалану аймақтарын өзгертуге мүмкіндік береді. Болат күйдіру - өнімдердегі өндірістік ақауларды жою, олардың беріктігі мен сенімділігін арттыру үшін кеңінен қолданылатын опция.

Тапсырмаларды өңдеу және оның түрлері

Қатты күйдіру операциялары мына мақсатпен орындалады:

• кристалішілік құрылымды оңтайландыру, легирлеуші элементтерді ретке келтіру;
• процесс температурасының жылдам ауытқуына байланысты ішкі бұрмалау мен кернеуді азайту;
• кейінгі кесу үшін заттардың икемділігін арттыру.

Классикалық операция «толық күйдіру» деп аталады, дегенмен оның көрсетілген қасиеттеріне және тапсырмалардың сипаттамаларына байланысты бірқатар сорттары бар: толық емес, төмен, диффузиялық (гомогенизация),изотермиялық, қайта кристалдану, нормалау. Олардың барлығы принципі бойынша ұқсас, дегенмен болаттарды термиялық өңдеу режимдері айтарлықтай ерекшеленеді.

Кестеге негізделген термиялық өңдеу

Температура ойынына негізделген қара металлургиядағы барлық түрлендірулер темір-көміртекті қорытпалар диаграммасына анық сәйкес келеді. Бұл көміртекті болаттардың немесе шойындардың микроқұрылымын, сондай-ақ конструкциялардың өзгеру нүктелерін және олардың қыздыру немесе салқындату әсерінен ерекшеліктерін анықтауға арналған көрнекі құрал.

Металл технологиясы көміртекті болаттарды жасытудың барлық түрлерін осы кестемен реттейді. Толық емес, төмен және қайта кристалдану үшін «бастапқы» температура мәндері PSK сызығы, атап айтқанда оның Ac₁ сыни нүктесі болып табылады. Толық күйдіру және болатты қалыпқа келтіру GSE диаграммасының сызығына, оның Ac₃ және Ac_{m сыни нүктелеріне бағытталған. Диаграмма сонымен қатар белгілі бір термиялық өңдеу әдісінің көміртегі мазмұны бойынша материал түрімен байланысын және оны белгілі бір қорытпа үшін жүзеге асырудың сәйкес мүмкіндігін анық белгілейді.}

Толық күйдіру

Нысандар: гипоэвтектоидты қорытпадан жасалған құймалар мен соғулар, ал болат құрамы көміртекті 0,8% дейін толтыруы керек.

Мақсат:

• біртекті емес ірі түйіршікті феррит-перлит композициясын біртекті ұсақ түйіршікті күйге келтіретін құю және ыстық қысым арқылы алынған микроқұрылымның максималды өзгеруі;
• қаттылықты азайтады және әрі қарай өңдеу үшін икемділікті арттырадыкесу.

Технология. Болаттың күйдіру температурасы Ac_{3 сыни нүктесінен 30-50˚С жоғары. Металл көрсетілген жылу сипаттамаларына жеткенде, олар осы деңгейде біраз уақыт сақталады, бұл барлық қажетті түрлендірулерді аяқтауға мүмкіндік береді. Ірі перлиттік және ферритті дәндер толығымен аустенитке айналады. Келесі кезең - пешпен бірге баяу салқындату, оның барысында феррит пен перлит жұқа түйіршікті және біркелкі құрылымы бар аустениттен қайтадан бөлінеді.}

Болатты толық жасыту ең қиын ішкі ақауларды жоюға мүмкіндік береді, дегенмен ол өте ұзақ және энергияны қажет етеді.

Толық емес күйдіру

Нысандар: ішкі біртексіздігі жоқ гипоэвтектоидты болаттар.

Мақсаты: ферриттік негізді өзгертпей перлит дәндерін ұнтақтау және жұмсарту.

Технология. Металды Ac₁ және Ac_{3 сыни нүктелері арасындағы интервалға түсетін температураға дейін қыздыру. Тұрақты сипаттамалары бар пештегі дайындамалардың экспозициясы қажетті процестердің аяқталуына ықпал етеді. Салқындату пешпен бірге баяу жүргізіледі. Шығу кезінде бірдей перлит-ферритті ұсақ түйіршікті құрылым алынады. Осындай термиялық әсермен перлит ұсақ түйіршікке айналады, ал феррит өзгеріссіз кристалды болып қалады және тек құрылымдық, сонымен қатар ұнтақтау кезінде өзгере алады.}

Болаттың толық емес күйдірілуі қарапайым объектілердің ішкі күйі мен қасиеттерін теңестіруге мүмкіндік береді, ол энергияны аз қажет етеді.

Төмен күйдіру(қайта кристалдану)

Объектілер: көміртекті болат прокатының барлық түрлері, құрамында көміртегі мөлшері 0,65% болатын легірленген болат (мысалы, шарикті подшипниктер), құрамында елеулі ішкі ақаулары жоқ, бірақ қажет ететін түсті металдардан жасалған бөлшектер мен дайындамалар төмен энергияны түзету.

Мақсат:

• суық және ыстық деформацияның әсерінен ішкі кернеулер мен қатаюды жою;
• дәнекерленген конструкциялардың біркелкі емес салқындатуының жағымсыз әсерлерін жою, тігістердің пластикасы мен беріктігін арттыру;
• түсті металлургия өнімдерінің микроқұрылымын біркелкі ету;
• пластты перлиттің сфероидизациясы - оған түйіршікті пішін беру.

Технология.

Бөлшектер Ac_{1 сыни нүктеден 50-100˚C төмен қызады. Осындай әсерлердің әсерінен кішігірім ішкі өзгерістер жойылады. Бүкіл технологиялық процесс шамамен 1-1,5 сағатты алады. Кейбір материалдар үшін шамамен температура диапазоны:}

1. Көміртекті болат және мыс қорытпалары - 600-700˚C.
2. Никель қорытпалары - 800-1200˚C.
3. Алюминий қорытпалары - 300-450˚C.

Суыту ауада орындалады. Мартенситті және бейнитті болаттар үшін металл технологиясы бұл процеске басқа атау береді - жоғары шынықтыру. Бұл бөлшектер мен құрылымдардың қасиеттерін жақсартудың қарапайым және қолжетімді жолы.

Гомогенизация (диффузиялық күйдіру)

Нысандар: ірі құю өнімдері, әсіресе құймаларлегирленген болат.

Мақсаты: жоғары температуралық диффузия нәтижесінде кристалдық торлар мен құйманың бүкіл көлеміне легірлеуші элементтер атомдарының біркелкі таралуы; дайындаманың құрылымын жұмсарту, келесі технологиялық операцияларды орындау алдында оның қаттылығын азайту.

Технология. Материал 1000-1200˚С жоғары температураға дейін қызады. Тұрақты жылу сипаттамалары ұзақ уақыт бойы сақталуы керек - құйма құрылымының өлшемі мен күрделілігіне байланысты шамамен 10-15 сағат. Жоғары температуралық түрлендірулердің барлық кезеңдері аяқталғаннан кейін баяу салқындату басталады.

Үлкен құрылымдардың микроқұрылымын тегістеуге арналған еңбекті көп қажет ететін, бірақ жоғары тиімді процесс.

Изотермиялық күйдіру

Нысандар: көміртекті болат парақтары, қорытпалар және жоғары қоспалардан жасалған бұйымдар.

Мақсат: микроқұрылымды жақсарту, ішкі ақауларды аз уақытпен жою.

Технология. Металл бастапқыда толық күйдіру температурасына дейін қызады және барлық қолданыстағы құрылымдарды аустенитке айналдыру үшін қажетті уақыт сақталады. Содан кейін ыстық тұзға батыру арқылы баяу салқындатыңыз. Ac_{1 нүктесінен 50-100˚C температураға жеткенде, аустениттің толық өзгеруіне қажетті уақыт ішінде оны осы деңгейде ұстау үшін пешке орналастырылады. перлит пен цементитке айналады. Соңғы салқындату ауада жүреді.}

Әдіс легирленген болат дайындамаларының қажетті қасиеттеріне қол жеткізуге мүмкіндік береді, бұл уақытты үнемдеумен салыстырғанда, толықкүйдіру.

Нормалдау

Нысандар: төмен көміртекті, орташа көміртекті және төмен легирленген болаттан жасалған құймалар, соғулар және бөлшектер.

Мақсаты: ішкі күйді ретке келтіру, қажетті қаттылық пен беріктік беру, термиялық өңдеу мен кесудің келесі кезеңдері алдында ішкі күйді жақсарту.

Технология. Болат GSE сызығынан және оның сыни нүктелерінен сәл жоғары болатын температураға дейін қызады, ауада ұсталады және салқындатылады. Осылайша, процестердің аяқталу жылдамдығы артады. Дегенмен, бұл процедураны қолдана отырып, болаттың құрамы көміртегімен 0,4% -дан аспайтын мөлшерде анықталғанда ғана ұтымды тыныш құрылымға қол жеткізуге болады. Көміртек мөлшерінің ұлғаюымен қаттылықтың жоғарылауы орын алады. Қалыпқа келтіргеннен кейін бірдей болат біркелкі орналасқан ұсақ түйіршіктермен бірге үлкен қаттылыққа ие. Техника қорытпалардың бұзылуға төзімділігін және кесу икемділігін айтарлықтай арттыруға мүмкіндік береді.

Ықтимал күйдіру ақаулары

Термоөңдеу операцияларын орындау кезінде температураны қыздыру және салқындату режимдерін сақтау қажет. Талаптар бұзылған жағдайда әртүрлі ақаулар орын алуы мүмкін.

1. Бет қабатының тотығуы және қабыршақтың пайда болуы. Жұмыс кезінде ыстық метал атмосфералық оттегімен әрекеттеседі, бұл дайындаманың бетінде қақ пайда болуына әкеледі. Механикалық жолмен немесе онымен тазалауға арналғанарнайы химиялық заттар.
2. Көміртегінің жануы. Ол сондай-ақ оттегінің ыстық металға әсер етуінің нәтижесінде пайда болады. Беткі қабаттағы көміртегі мөлшерінің азаюы оның механикалық және технологиялық қасиеттерінің төмендеуіне әкеледі. Бұл процестерді болдырмау үшін болатты жасыту пешке қорғаныш газдарын енгізумен қатар жүргізілуі керек, оның негізгі міндеті қорытпаның оттегімен әрекеттесуін болдырмау болып табылады.
3. Қызып кету. Бұл жоғары температурада пеште ұзақ әсер етудің салдары. Бұл дәннің шамадан тыс өсуіне, біртекті емес ірі түйіршікті құрылымға ие болуына және сынғыштығының жоғарылауына әкеледі. Басқа толық күйдіру қадамымен түзетіледі.
4. Өтті. Қыздыру мен әсер етудің рұқсат етілген мәндерінен асып кету нәтижесінде пайда болады, кейбір дәндер арасындағы байланыстардың бұзылуына әкеледі, металдың бүкіл құрылымын толығымен бұзады және түзетуге жатпайды.

Ақаулықтардың алдын алу үшін термиялық өңдеу тапсырмаларын дәл орындау, кәсіби дағдыларды меңгеру және процесті қатаң бақылау маңызды.

Болат күйдіру - кез келген күрделілік пен құрамдағы бөлшектердің микроқұрылымын оңтайлы ішкі құрылым мен күйге келтірудің жоғары тиімді технологиясы, ол термиялық әсерлердің кейінгі кезеңдерінде, конструкцияны кесу және пайдалануға беру үшін қажет.