Обзор тепловой обработки

Тепловая обработка относится к методу обработки металлов, при котором материалы нагреваются, удерживаются и охлаждаются в твердом состоянии для достижения желаемой микроструктуры и свойств.В зависимости от способов отопления и охлаждения, а также характеристики микроструктуры и изменения свойств, тепловая обработка может быть разделена на следующие типы:

• Общая тепловая обработка
• Тепловая обработка поверхности
• Другие тепловые обработки

Историческое развитие тепловой обработки

В VI веке до н.э. использование железного и стального оружия постепенно стало широко распространенным.Провинция ХэбэйПоскольку технологии гашения развивались, они стали более эффективными, чем когда-либо.становилось все более очевидным, что охлаждающая среда значительно влияет на качество охлаждения.

Во время периода Трех Королевств ремесленник по имени Пу Юань из Шу, как говорят, ковал 3000 мечей для Чжуге Лянга, якобы используя воду из Чэнду для тушения,продемонстрировав раннее осознание в Китае того, как различные качества воды влияют на эффективность охлажденияТакже отмечалось использование нефти и воды для охлаждения.

Мечи, раскопанные из гробницы царя Цзинь Чжуншана (206 г. до н.э. - 24 г. н.э.) во времена династии Западных Хань, показывают содержание углерода в 0,15% - 0,4% в ядре,причем содержание углерода на поверхности превышает 0Однако эти знания считались личной "ремесленной" тайной и не были широко распространены, что привело к медленному развитию.

В 1863 году британские металлурги и геологи продемонстрировали шесть различных металлургических структур стали под микроскопом, доказав, что нагрев и охлаждение приводят к внутренним структурным изменениям.Высокотемпературные фазы стали превращаются в более жесткие фазы при быстром охлажденииТеория изоморфизма железа, разработанная французом Осмоном, наряду с железоуглеродной фазовой диаграммой, разработанной британским ученым Остоном,создал теоретическую основу для современных процессов тепловой обработки.

Обзор тепловой обработки

Между тем исследователи исследовали способы защиты металлов во время нагрева в термической обработке металлов для предотвращения окисления и декарбуризации.Была выпущена серия патентов на защитное отопление с использованием различных газов (например, водорода).В 1889-1890 годах англичанин по имени Лейк получил патенты на яркую термическую обработку различных металлов.Прогресс в физике металлов и применение новых технологий значительно улучшили процессы тепловой обработкиЗамечательный прогресс произошел в период с 1901 по 1925 год, когда вращающиеся печи использовались для карбурирования газа в промышленном производстве.позволяющий контролируемый потенциал углерода в атмосфере печиПоследующие исследования представили такие методы, как контроль потенциала углерода с использованием инфракрасных приборов для выделения углекислого газа и кислородных зондов.ведущий к развитию процессов нитрирования и карбурирования ионовПрименение лазерных и электронных лучей технологий также привело к появлению новых методов тепловой обработки поверхности и химической тепловой обработки металлов.

Четыре вида тепловой обработки

Остепление

Темперация после охлаждения приводит к микроструктуре, известной как закаленный сорбит.в первую очередь для устранения напряжения при тушении и достижения желаемой микроструктурыВ зависимости от температуры закаливания, его можно классифицировать на низкую, среднюю и высокотемпературную закаливание, в результате чего получается закаленный мартенцит, тростит и сорбит соответственно.

Сочетание высокотемпературной закаливания после охлаждения известно как закаливание и закаливание, направленное на достижение баланса прочности, твердости, пластичности,и прочность для комплексных механических свойствЭтот процесс широко используется в важных структурных компонентах автомобилей, тракторов и станков, таких как стыковочные стержни, болты, шестерени и валы.твердость обычно составляет от HB200 до HB330..

Отжигание

В процессе отжига происходит преобразование перлита. Основная цель отжига заключается в том, чтобы привести внутреннюю микроструктуру металла к равновесному состоянию или близко к нему.подготовка к последующей обработке и окончательной тепловой обработкеСжигание для снятия напряжения выполняется для устранения остаточных напряжений, вызванных такими процессами, как пластическая деформация, сварка и те, которые присущи литья.Кастинг., сварки и обработки содержат внутренние напряжения, которые, если их не устранить незамедлительно, могут привести к деформации во время обработки и использования, что влияет на точность.

Для устранения внутренних напряжений, возникающих во время обработки, крайне важно использовать сжигание с облегчением напряжения. Температура нагрева для сжигания с облегчением напряжения ниже температуры трансформации фазы,так что никаких микроструктурных изменений не происходит во время всего процесса тепловой обработкиВнутренние напряжения уменьшаются в первую очередь естественным расслаблением во время фазы удержания и медленного охлаждения.

Сжигание

Отопление включает нагревание металлической заготовки или части выше температуры фазового преобразования, удерживая ее,и затем быстро охлаждать его со скоростью, превышающей критическую скорость охлаждения, чтобы достичь мартенситовой структурыОсновными целями тушения являются:

1. Улучшение механических свойствНапример, повышение твердости и износостойкости инструментов и подшипников, увеличение эластичности пружин и повышение общей механической производительности компонентов вала.

2. Улучшение свойств материала: Для некоторых специальных сталей, например, для повышения коррозионной стойкости нержавеющей стали или усиления постоянного магнита магнитной стали.

Во время тушения необходимо выбрать подходящую среду и использовать правильный метод тушения.,стадийное тушение, изотермическое тушение и локальное тушение.

Нормализация

Нормализация характеризуется охлаждением воздуха, что означает, что температура окружающей среды, методы складирования, воздушный поток и размеры заготовки все влияют на структуру и производительность после нормализации.Нормированная структура также может служить методом классификации для сплавных сталей.Образцы диаметром 25 мм нагреваются до 900 °C и охлаждаются воздухом, чтобы получить структуры, которые классифицируют сплавные стали в жемчужные, банитическая, мартенситная и аустенитная стали.

1. Для гипоутектоидных сталей нормализация используется для устранения крупнозернистых структур и конструкций Widmanstätten в литьях, кованых изделиях и сварках; усовершенствовать размер зерна;и может служить предварительной нагревной обработкой перед тушением.

2. Для гипереутектоидных сталей нормализация может устранить сетевой вторичный цементит и очистить перралит, улучшив механические свойства и выиграв от последующей сфероидизации отжига.

3. Для тонких стальных плит с низким содержанием углерода нормализация может устранить свободный цементит на границах зерна, чтобы улучшить производительность глубокого извлечения.

4. Для низкоуглеродных и низкоуглеродных низколегированных сталей нормализация может произвести значительное количество тонкого ламелярного перлита, увеличивая твердость до HB140-190,таким образом, избегая "вспышки" при резке и улучшая обработкуВ тех случаях, когда нормализация и отжигание применимы к среднеуглеродной стали, нормализация является более экономичной и удобной.

5. Для обычных среднеуглеродных конструктивных сталей с менее строгими требованиями к механическим характеристикам нормализация может заменить гашение с последующей высокотемпературной закаливанием.предлагает простоту в работе при стабилизации микроструктуры и размеров стали.

6. Нормализация при высокой температуре (выше Ac3 на 150-200°C) может уменьшить сегрегацию композиции в литых и кованых частях из-за более высоких скоростей диффузии при повышенных температурах.Грубые зерна от высокотемпературной нормализации могут быть очищены с последующей низкотемпературной нормализацией.

7. Для некоторых низкоуглеродных и среднеуглеродных сплавных сталей, используемых в турбинах и котлах, часто используется нормализация для достижения баинической структуры,после чего выполняется высокотемпературная закаливание для получения хорошей стойкости к появлению при 400-550°C.

8. В дополнение к стальным деталям и материалам, нормализация также широко используется при термической обработке пластикового железа для достижения жемчужной матрицы, повышая прочность пластикового железа.