Stålglödgning som en typ av värmebehandling. Metallteknik

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-02 14:03

Att skapa nya material och kontrollera deras egenskaper är metallteknikens konst. Ett av dess verktyg är värmebehandling. Dessa processer gör det möjligt att ändra egenskaperna och följaktligen användningsområdena för legeringar. Stålglödgning är ett allmänt använt alternativ för att eliminera tillverkningsfel i produkter, öka deras styrka och tillförlitlighet.

Bearbeta uppgifter och dess varianter

Glödgningsoperationer utförs med syftet att:

• optimering av intrakristallin struktur, ordning av legeringselement;
• minimerar intern distorsion och stress på grund av snabba processtemperaturfluktuationer;
• ökning av böjligheten hos föremål för efterföljande skärning.

Den klassiska operationen kallas "full glödgning", men det finns ett antal av dess varianter, beroende på de specificerade egenskaperna och egenskaperna hos uppgifterna: ofullständig, låg, diffusion (homogenisering),isotermisk, omkristallisation, normalisering. Alla är lika i princip, men värmebehandlingssätten för stål skiljer sig avsevärt åt.

Värmebehandling baserat på diagram

Alla omvandlingar inom järnmetallurgi, som är baserade på temperaturspelet, motsvarar tydligt diagrammet för järn-kol-legeringar. Det är ett visuellt hjälpmedel för att bestämma mikrostrukturen hos kolstål eller gjutjärn, såväl som omvandlingspunkterna för strukturer och deras egenskaper under påverkan av uppvärmning eller kylning.

Met alteknologi reglerar alla typer av glödgning av kolstål med detta schema. För ofullständig, låg och även för omkristallisering är "start" temperaturvärdena PSK-linjen, nämligen dess kritiska punkt Ac₁. Full glödgning och normalisering av stål är termiskt orienterade mot GSE-diagramlinjen, dess kritiska punkter Ac₃ och Ac_{m. Diagrammet fastställer också tydligt sambandet mellan en viss värmebehandlingsmetod med typen av material i termer av kolh alt och motsvarande möjlighet till dess implementering för en viss legering.}

Full glödgning

Objekt: gjutgods och smide från en hypoeutektoid legering, medan stålsammansättningen ska fylla kol i en mängd på upp till 0,8%.

Mål:

• maximal förändring i mikrostrukturen som erhålls genom gjutning och varmtryck, vilket bringar den inhomogena grovkorniga ferrit-perlitkompositionen till en homogen finkornig;
• minskar hårdheten och ökar duktiliteten för vidare bearbetningskärning.

Teknik. Glödgningstemperaturen för stål är 30-50˚С högre än den kritiska punkten Ac_{3. När metallen når de angivna termiska egenskaperna hålls de på denna nivå under en tid, vilket gör det möjligt att slutföra alla nödvändiga omvandlingar. Stora perlitiska och ferritiska korn omvandlas helt till austenit. Nästa steg är långsam nedkylning tillsammans med en ugn, under vilken ferrit och perlit återigen separeras från austenit, som har en finkornig och enhetlig struktur.}

Fullständig glödgning av stål gör det möjligt att eliminera de svåraste inre defekterna, men den är mycket lång och energikrävande.

Ofullständig glödgning

Objekt: hypoeutektoida stål utan allvarliga inre inhomogeniteter.

Syfte: Mala och mjukgöra perlitkorn, utan att ändra den ferritiska basen.

Teknik. Uppvärmning av metallen till temperaturer som faller inom intervallet mellan de kritiska punkterna Ac₁ och Ac_{3. Exponering av ämnen i ugnen med stabila egenskaper bidrar till slutförandet av de nödvändiga processerna. Kylningen sker långsamt, tillsammans med ugnen. Vid utgången erhålls samma finkorniga perlit-ferritstruktur. Med en sådan termisk effekt förvandlas perlit till finkornig, medan ferrit förblir oförändrad kristallin och kan bara förändras strukturellt, även malande.}

Ofullständig glödgning av stål gör att du kan balansera det inre tillståndet och egenskaperna hos enkla föremål, det är mindre energikrävande.

Låg glödgning(omkristallisering)

Objekt: alla typer av valsat kolstål, legerat stål med en kolh alt inom 0,65 % (till exempel kullager), delar och ämnen gjorda av icke-järnmetaller som inte innehåller allvarliga inre defekter, men som behöver lågenergikorrigering.

Mål:

• avlägsnande av inre spänningar och härdning på grund av inverkan av både kall och varm deformation;
• eliminera de negativa effekterna av ojämn kylning av svetsade strukturer, öka sömmarnas plasticitet och styrka;
• göra mikrostrukturen hos icke-järnmetallurgiprodukter enhetlig;
• sfäroidisering av lamellär perlit - ger den en granulär form.

Technology.

Delar värms upp 50-100˚C under den kritiska punkten Ac_{1. Under påverkan av sådana influenser elimineras mindre interna förändringar. Hela den tekniska processen tar cirka 1-1,5 timmar. Ungefärliga temperaturintervall för vissa material:}

1. Kolstål och kopparlegeringar - 600-700˚C.
2. Nickellegeringar - 800-1200˚C.
3. Aluminiumlegeringar - 300-450˚C.

Kylning sker i luft. För martensitiska och bainitiska stål ger metalltekniken ett annat namn för denna process - hög anlöpning. Det är ett enkelt och prisvärt sätt att förbättra egenskaperna hos delar och strukturer.

Homogenisering (diffusionsglödgning)

Objekt: stora gjutprodukter, speciellt gjutgodslegerat stål.

Syfte: enhetlig fördelning av atomer av legeringselement över kristallgittren och hela volymen av götet som ett resultat av högtemperaturdiffusion; mjuka upp arbetsstyckets struktur, minska dess hårdhet innan efterföljande tekniska operationer utförs.

Teknik. Materialet värms upp till höga temperaturer på 1000-1200˚С. Stabila termiska egenskaper måste bibehållas under lång tid - cirka 10-15 timmar, beroende på storleken och komplexiteten hos den gjutna strukturen. När alla stadier av högtemperaturomvandlingar har slutförts följer långsam nedkylning.

En arbetsintensiv men mycket effektiv process för att utjämna mikrostrukturen i stora strukturer.

Isotermisk glödgning

Objekt: kolstålplåtar, legerade och höglegerade produkter.

Mål: Förbättra mikrostrukturen, ta bort interna defekter med kortare tid.

Teknik. Metallen värms initi alt till full glödgningstemperatur och den tid som krävs för omvandling av alla befintliga strukturer till austenit bibehålls. Kyl sedan långsamt genom att doppa i varmt s alt. När den når värmen vid 50-100˚C under Ac_{1-punkten placeras den i en ugn för att hålla den på denna nivå under den tid som krävs för fullständig omvandling av austenit till perlit och cementit. Den slutliga kylningen sker i luft.}

Metoden låter dig uppnå de erforderliga egenskaperna hos legerade stålämnen, samtidigt som du sparar tid, jämfört med helaglödgning.

Normalisering

Objekt: gjutgods, smide och delar gjorda av lågkolh alt, medelkolh alt och låglegerat stål.

Syfte: att effektivisera det inre tillståndet, ge önskad hårdhet och styrka, förbättra det inre tillståndet före de efterföljande stegen av värmebehandling och skärning.

Teknik. Stålet värms upp till temperaturer som ligger något över GSE-linjen och dess kritiska punkter, hålls och kyls i luft. Således ökar hastigheten för slutförandet av processer. Med denna procedur är det dock möjligt att uppnå en rationell lugn struktur endast när stålets sammansättning bestäms av kol i en mängd av högst 0,4%. Med en ökning av mängden kol sker en ökning av hårdheten. Samma stål efter normalisering har en större hårdhet tillsammans med jämnt fördelade fina korn. Tekniken gör det möjligt att avsevärt öka legerings motståndskraft mot förstörelse och duktiliteten vid skärning.

Möjliga glödgningsdefekter

Under utförandet av värmebehandlingsoperationer är det nödvändigt att följa de specificerade lägena för temperaturuppvärmning och kylning. Vid brott mot kraven kan olika defekter uppstå.

1. Oxidation av ytskiktet och bildning av fjäll. Under operationen reagerar den heta metallen med atmosfäriskt syre, vilket leder till att det bildas skal på arbetsstyckets yta. Rengörs mekaniskt eller medspecialkemikalier.
2. Kolförbränning. Det uppstår också som ett resultat av inverkan av syre på het metall. En minskning av mängden kol i ytskiktet leder till en minskning av dess mekaniska och tekniska egenskaper. För att förhindra dessa processer måste stålglödgning utföras parallellt med införandet av skyddsgaser i ugnen, vars huvuduppgift är att förhindra växelverkan mellan legeringen och syre.
3. Överhettning. Det är en följd av långvarig exponering i en ugn vid hög temperatur. Det resulterar i överdriven korntillväxt, förvärvet av en inhomogen grovkornig struktur och en ökning av sprödheten. Ska korrigeras genom ytterligare ett fullständigt glödgningssteg.
4. Utbränd. Uppstår som ett resultat av att de tillåtna värdena för uppvärmning och exponering överskrids, leder till förstörelse av bindningar mellan vissa korn, förstör fullständigt hela metallens struktur och är inte föremål för korrigering.

För att förhindra misslyckanden är det viktigt att utföra värmebehandlingsuppgifter noggrant, ha professionell kompetens och strikt kontrollera processen.

Stålglödgning är en mycket effektiv teknik för att föra mikrostrukturen av delar av vilken komplexitet och sammansättning som helst till den optimala interna strukturen och tillståndet, vilket krävs för efterföljande steg av termisk påverkan, skärning och driftsättning av strukturen.