Az acél izzítása, mint a hőkezelés egyik fajtája. Fém technológia

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-02 13:56

Új anyagok létrehozása és tulajdonságaik ellenőrzése a fémtechnológia művészete. Ennek egyik eszköze a hőkezelés. Ezek az eljárások lehetővé teszik az ötvözetek jellemzőinek és ennek megfelelően a felhasználási területeinek megváltoztatását. Az acél izzítása egy széles körben használt lehetőség a termékek gyártási hibáinak kiküszöbölésére, szilárdságuk és megbízhatóságuk növelésére.

Feladatok feldolgozása és fajtái

A lágyítási műveletek célja:

• az intrakristályos szerkezet optimalizálása, az ötvözőelemek rendezése;
• minimalizálja a belső torzítást és feszültséget a gyors folyamathőmérséklet-ingadozások miatt;
• az objektumok rugalmasságának növelése a későbbi vágáshoz.

A klasszikus műveletet „teljes lágyításnak” nevezik, ennek azonban számos változata van, a megadott tulajdonságoktól és a feladatok jellemzőitől függően: hiányos, alacsony, diffúziós (homogenizálás),izoterm, átkristályosítás, normalizálás. Elvileg mindegyik hasonló, azonban az acélok hőkezelési módjai jelentősen eltérnek egymástól.

Hőkezelés a táblázat alapján

A vaskohászat összes átalakulása, amely a hőmérsékletek játékán alapul, egyértelműen megfelel a vas-szén ötvözetek diagramjának. Vizuális segédeszköz a szénacélok vagy öntöttvasak mikroszerkezetének, valamint a szerkezetek átalakulási pontjainak és jellemzőinek meghatározásához fűtés vagy hűtés hatására.

A fémtechnológia ezzel az ütemezéssel szabályozza a szénacélok minden típusú izzítását. Hiányos, alacsony és átkristályosodás esetén is a „kezdő” hőmérsékleti értékek a PSK vonal, vagyis annak kritikus pontja Ac₁. Az acél teljes lágyítása és normalizálása termikusan a GSE diagram vonalához igazodik, annak kritikus pontjai Ac₃ és Ac_{m. A diagram egyértelműen meghatározza egy bizonyos hőkezelési módszer és az anyagtípus közötti összefüggést a széntartalom szempontjából, és ennek megfelelő megvalósítási lehetőségét egy adott ötvözet esetében.}

Teljes lágyítás

Tárgyak: öntvények és kovácsolt anyagok hipoeutektoid ötvözetből, míg az acélösszetételnek legfeljebb 0,8% széntartalommal kell kitöltenie.

Cél:

• maximális változás az öntéssel és forró nyomással elért mikroszerkezetben, így az inhomogén durva szemcséjű ferrit-perlit összetétel homogén finomszemcsés összetételűvé válik;
• a keménység csökkentése és a rugalmasság növelése a további feldolgozáshozvágás.

Technológia. Az acél izzítási hőmérséklete 30-50˚С-kal magasabb, mint az Ac_{3 kritikus pont. Amikor a fém eléri a megadott termikus jellemzőket, egy ideig ezen a szinten maradnak, ami lehetővé teszi az összes szükséges átalakítás elvégzését. A nagy perlit- és ferritszemcsék teljesen ausztenitté alakulnak. A következő lépés a kemencével együtt történő lassú hűtés, amely során a ferrit és a perlit ismét elválik a finom szemcsés és egyenletes szerkezetű ausztenittől.}

Az acél teljes hőkezelése lehetővé teszi a legnehezebb belső hibák kiküszöbölését, azonban nagyon hosszú és energiaigényes.

Hiányos izzítás

Tárgyak: hipoeutektoid acélok komoly belső inhomogenitások nélkül.

Cél: Perlitszemcsék csiszolása és lágyítása a ferrites bázis megváltoztatása nélkül.

Technológia. A fém felmelegítése az Ac₁ és Ac_{3 kritikus pontok közötti tartományba eső hőmérsékletre. A stabil jellemzőkkel rendelkező kemencében lévő nyersdarabok expozíciója hozzájárul a szükséges folyamatok befejezéséhez. A hűtés lassan történik, a sütővel együtt. A kimeneten ugyanazt a perlit-ferrit finomszemcsés szerkezetet kapjuk. Ilyen hőhatással a perlit finomszemcséssé válik, míg a ferrit változatlan kristályos marad, és csak szerkezetileg változhat, őrölve is.}

Az acél tökéletlen izzítása lehetővé teszi az egyszerű tárgyak belső állapotának és tulajdonságainak kiegyensúlyozását, kevésbé energiaigényes.

Alacsony lágyítás(újrakristályosítás)

Objektumok: minden típusú hengerelt szénacél, 0,65%-on belüli széntartalmú ötvözött acél (pl. golyóscsapágyak), színesfémből készült alkatrészek és nyersdarabok, amelyek nem tartalmaznak komoly belső hibákat, de szükségesek alacsony energiaigényű korrekció.

Cél:

• belső feszültségek és keményedés megszüntetése a hideg és meleg deformáció hatására egyaránt;
• kiküszöböli a hegesztett szerkezetek egyenetlen hűtésének negatív hatásait, növeli a varratok plaszticitását és szilárdságát;
• a színesfémkohászati termékek mikroszerkezetének egységesítése;
• lamelláris perlit gömbölyítése – szemcsés formát adva neki.

Technológia.

Az alkatrészeket 50-100°C-kal az Ac_{1 kritikus pont alá melegítik. Az ilyen hatások hatására a kisebb belső változások megszűnnek. A teljes technológiai folyamat körülbelül 1-1,5 órát vesz igénybe. Hozzávetőleges hőmérséklet-tartományok egyes anyagokhoz:}

1. Szénacél és rézötvözetek – 600-700˚C.
2. Nikkelötvözetek – 800-1200˚C.
3. Alumíniumötvözetek – 300-450˚C.

A hűtés levegőben történik. A martenzites és bainites acélok esetében a fémtechnológia más nevet ad ennek az eljárásnak - magas temperálás. Ez egy egyszerű és megfizethető módszer az alkatrészek és szerkezetek tulajdonságainak javítására.

Homogenizálás (diffúziós lágyítás)

Tárgyak: nagyméretű öntvénytermékek, különösen öntvényekötvözött acél.

Cél: az ötvözőelemek atomjainak egyenletes eloszlása a kristályrácsokon és a tuskó teljes térfogatán a magas hőmérsékletű diffúzió eredményeként; a munkadarab szerkezetének lágyítása, keménységének csökkentése a későbbi technológiai műveletek elvégzése előtt.

Technológia. Az anyagot 1000-1200˚С magas hőmérsékletre hevítik. A stabil termikus jellemzőket hosszú ideig - körülbelül 10-15 óráig - fenn kell tartani, az öntött szerkezet méretétől és összetettségétől függően. A magas hőmérsékletű átalakítások minden szakaszának befejezése után lassú lehűlés következik.

Egy munkaigényes, de rendkívül hatékony eljárás nagyméretű szerkezetek mikroszerkezetének kiegyenlítésére.

Izotermikus izzítás

Tárgyak: szénacéllemezek, ötvözött és erősen ötvözött termékek.

Cél: A mikrostruktúra javítása, a belső hibák rövidebb idő alatt történő eltávolítása.

Technológia. A fémet kezdetben teljes izzítási hőmérsékletre hevítik, és az összes meglévő szerkezet ausztenitté való átalakulásához szükséges időt megtartják. Ezután lassan hűtsük le forró sóba mártva. Az Ac_{1 pont alatti 50-100˚C hőmérséklet elérésekor kemencébe helyezzük, hogy ezen a szinten tartsuk az ausztenit teljes átalakulásához szükséges ideig. perlitbe és cementitbe. A végső lehűlés levegőben történik.}

A módszer lehetővé teszi az ötvözött acéllemezek kívánt tulajdonságainak elérését, miközben időt takarít meg, összehasonlítva a teljesizzítás.

Normalizálás

Tárgyak: öntvények, kovácsolt anyagok és alkatrészek alacsony szén-, közepes széntartalmú és gyengén ötvözött acélból.

Cél: a belső állapot racionalizálása, a kívánt keménység és szilárdság biztosítása, a belső állapot javítása a hőkezelés és vágás következő szakaszai előtt.

Technológia. Az acélt olyan hőmérsékletre hevítik, amely kissé meghaladja a GSE vonalat és annak kritikus pontjait, levegőben tartják és hűtik. Így a folyamatok befejezésének sebessége nő. Ezzel az eljárással azonban csak akkor lehet racionális nyugodt szerkezetet elérni, ha az acél összetételét legfeljebb 0,4% szén határozza meg. A szén mennyiségének növekedésével a keménység növekszik. Ugyanennek az acélnak a normalizálás után nagyobb a keménysége az egyenletesen elosztott finom szemcsékkel együtt. A technika lehetővé teszi az ötvözetek roncsolással szembeni ellenállásának és a vágás rugalmasságának jelentős növelését.

Lehetséges izzítási hibák

A hőkezelési műveletek végrehajtása során be kell tartani a megadott hőmérsékletű fűtési és hűtési módokat. A követelmények megsértése esetén különféle hibák léphetnek fel.

1. A felületi réteg oxidációja és a vízkő kialakulása. A művelet során a forró fém reakcióba lép a légköri oxigénnel, ami vízkő képződéséhez vezet a munkadarab felületén. Mechanikusan vagy vele tisztíthatóspeciális vegyszerek.
2. Szénégetés. Ez az oxigén forró fémre gyakorolt hatásának eredményeként is előfordul. A felületi réteg szén mennyiségének csökkenése mechanikai és technológiai tulajdonságainak csökkenéséhez vezet. Ezen folyamatok megelőzése érdekében a védőgázok kemencébe vezetésével párhuzamosan az acél izzítását kell végezni, melynek fő feladata az ötvözet oxigénnel való kölcsönhatásának megakadályozása.
3. Túlmelegedés. Ez a sütőben, magas hőmérsékleten való hosszan tartó expozíció következménye. Túlzott szemcsenövekedést, inhomogén durvaszemcsés szerkezet kialakulását és a ridegség növekedését eredményezi. Egy másik teljes lágyítási lépéssel javítandó.
4. Kiégett. A melegítés és az expozíció megengedett értékeinek túllépése miatt következik be, egyes szemcsék közötti kötések megsemmisüléséhez vezet, teljesen tönkreteszi a fém teljes szerkezetét, és nem korrigálható.

A meghibásodások megelőzése érdekében fontos a hőkezelési feladatok pontos elvégzése, szakmai felkészültség és a folyamat szigorú ellenőrzése.

Az acél izzítása egy rendkívül hatékony technológia, amellyel bármilyen bonyolultságú és összetételű alkatrészek mikroszerkezetét az optimális belső szerkezetre és állapotra hozza, amely szükséges a hőhatások későbbi szakaszaihoz, a vágáshoz és a szerkezet üzembe helyezéséhez.